> REVISTA RIEMAT JULIO – DICIEMBRE 2017. VOLUMEN 2. NÚMERO 2. ART. 4<
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Abstract— This research analyzes the emissions of oxides of
nitrogen, NOx, emitted by an internal combustion engine, indirect
injection multipoint Renault 1.8 L and its behavior in function of
the values of lambda to suggest strategies of control of the oxygen
content, with a better Functional sampling at the time, to the
exhaust of the engine in order to mitigate the production of these
toxic emissions. The analysis of the production of these emissions
was done experimentally in an engine dynamometer where the
engine was subjected to different conditions of load and
revolutions to find the habitual behavior of a motor of a light
vehicle before the information obtained by the Electronic Control
Module From the monitoring performed by a conventional high
and low oxygen probe. The study aims to focus the incidence of
this type of monitoring on the production of NOx and to propose
alternatives that offer a greater range of measurements offering
advantages from the environmental point of view to a compound
that has a high degree of toxicity and affectation on the respiratory
system causing a significant increase in cases of lung cancer.
Index Terms— NOx, lambda, dynamometer, oxygen
sensor, ignition advance
I.I
NTRODUCCION
El motor de combustión interna con encendido
provocado, SI o MEP, responde idealmente al
comportamiento del ciclo Otto, el mismo que utiliza a la
gasolina como su principal fuente de energía para
generar el trabajo de propulsión requerido. Partiendo de
un análisis termodinámico del motor en el cuál el Iso-
octano,
𝐶
8
𝐻
18
, entrega su poder calorífico inferior, PCI, al
ciclo aproximadamente
42500
𝐾𝑗
𝐾𝑔
, se requiere de una
relación estequiométrica entre los reactivos y productos.
𝐶
8
𝐻
18
+ 12.5 (𝑂
2
+ 3.76𝑁
2
) → 8𝐶𝑂
2
+ 9𝐻
2
𝑂 + 47𝑁
2
(1)
La ecuación 1 muestra el balance químico que debe
existir entre los compuestos para que se logre la mezcla
entre el aire y combustible de un modo ideal y aunque
esto difícilmente se cumple debido al carácter inestable
de un motor donde cada una de sus variables cambian
permanentemente, podemos apreciar como en los
reactivos existe una importante presencia del nitrógeno,
79% en volumen del aire. Si bien antes de
combustionarse la mezcla, el nitrógeno es un gas inerte,
después de reaccionar en la cámara de combustión y
ante una elevada temperatura, superior a los 1800 °C, los
óxidos de nitrógeno empiezan a formarse, los mismos
que son causantes de un sinnúmero de problemas tales
como: la lluvia ácida, incremento de problemas
respiratorios y cáncer pulmonar entre otros [1].
El motor de encendido por combustión, SI, al ser una
maquina termica generará altas temperaturas en la
cámara y con ello en mayor o menor medida la
producción de los NOx, más aún a mayores índices de
carga y conforme el motor incrementa su recorrido,
emisiones que, junto al monóxido de carbono, CO, los
óxidos de azufre, SOx y el dióxido de carbono, CO2,
contribuyen al efecto invernadero. [2]
Ante las temperaturas alcanzadas en la combustión en
el interior de las cámaras del motor los óxidos de
nitrógeno se forman en la siguiente escala de mayor a
menor:
𝑁𝑂, 𝑁𝑂
2
, 𝑁
2
𝑂, 𝑁𝑂
3
, 𝑁
2
𝑂
3
. Siendo los principales
los tres primeros.[3][4]
En el caso del óxido nítrico su formación responde
principalmente a un mecanismo térmico, donde el
nitrógeno de la atmosfera se oxida rompiendo su fuerte
enlace triple presente entre los átomos del elemento y en
base al mecanismo extendido de Zeldovich se producen
las siguientes reacciones mostradas en las ecuaciones
2,3, 4 respectivamente.
𝑁
2
+ 𝑂 ↔ 𝑁𝑂 + 𝑁
(2)
𝑁 + 𝑂
2
↔ 𝑁𝑂 + 𝑂
(3)
𝑁 + 𝑂𝐻 ↔ 𝑁𝑂 + 𝐻
(4)
En vista de la alta energía requerida para la formación
de estas reacciones, 319 KJ/Kmol para el caso de la
ecuación 2, se evidencia la relación con altas
temperaturas de formación, en tanto que para
temperaturas inferiores a los 1800 K el mecanismo
térmico de formación pierde importancia. [2]
La velocidad de reacción de formación del óxido nitroso
es bastante inferior al tiempo de combustión lo que indica
que la formación del gas es un proceso postcombustión,
por lo cual surge la hipótesis de buscar las causas de la
producción de óxido nítrico dentro y fuera del proceso de
combustión como en aspectos característicos de la
cámara como presión y temperatura. (Partially pre-mixed
auto-ignition of gasoline to attain low , 2007) Si bien existe
otros compuestos como el óxido nitroso NO2 que es
ANALISIS DE EMISIONES TRANSITORIAS DE OXIDOS DE NITROGENO AL ESCAPE DE UN
MOTOR DE CICLO OTTO MULTIPUNTO A PARTIR DEL COMPORTAMIENTO DE LA RELACIÓN
AIRE
– COMBUSTIBLE Y DEL AVANCE DEL ENCENDIDO
𝐏𝐚ú𝐥 𝐀 𝐌𝐨𝐧𝐭ú𝐟𝐚𝐫 𝐏𝐚𝐳, 𝑴𝒊𝒍𝒕𝒐𝒏 𝑸𝒖𝒊𝒏𝒈𝒂
, Vicente Romero Hidalgo, Olga Barrera Cárdenas
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Mecánica,
Riobamba, Ecuador