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Preparación de la mezcla aire-combustible para el motor


Para que el motor de gasolina funcione adecuadamente, debe prepararse la mezcla de aire y combustible de manera adecuada. Esta mezcla comienza a formarse desde el punto donde se unen gasolina y aire, continua por el conducto de admisión, luego durante la carrera de admisión del pistón y termina durante la carrera de compresión, en la cual el calentamiento del aire debido al incremento de la presión (los gases se calientan cuando se comprimen) evapora la gasolina y la mezcla íntimamente con el aire.

Químicamente hablando, existe una cantidad exacta de aire (que proporciona el oxígeno) para hacer la combustión de la gasolina sin que sobre ni aire ni combustible, esta cantidad se llama relación estequeométrica, y para las gasolinas comerciales, está entre 14 y 15 veces la cantidad de aire en peso, por la cantidad de gasolina, pero en la práctica, en el motor real no puede usarse esa relación porque parte del combustible saldría por el escape sin quemar, debido al escaso tiempo que tienen para encontrarse y reaccionar los miles de millones de moléculas de oxígeno, con las otras tantas de combustible. Ilustremos la situación de la combustión dentro del cilindro con el ejemplo siguiente.

Supongamos que vamos a un gran baile con 5000 mujeres (combustible), y 5000 hombres (aire), y que este; solo dure unos 30 minutos, la posibilidad de que todas las mujeres encuentren un hombre con quien bailar, es muy remota, y lo mas probable es que se acabe el baile, y todavía queden parejas sin formarse, no obstante, si la cantidad de  hombres es mayor que la de mujeres, la probabilidad de que las féminas no encuentren pareja es mucho menor, aunque sobren hombres que no bailarán con nadie. Del mismo modo se hace en el motor de combustión interna, se introduce al cilindro mas aire del estequeométricamente necesario, para garantizar el quemado total del combustible cuando se quiere obtener gases de escape limpios de combustible sin quemar.

Esta cantidad de exceso de aire no puede ser indiscriminada, ya que si es demasiado grande, parte de la energía de la gasolina se gasta calentando el aire sobrante, que luego es desechada por el escape reduciendo la potencia y eficiencia del motor, de manera que hay un óptimo que los dispositivos de preparación de la mezcla tratan de seguir lo mejor posible.

De acuerdo a los requerimientos a que se destine el motor, este "óptimo" puede ser variable siguiendo mas o menos estas reglas generales:
  1. Para obtener la máxima potencia se usa algo menos de aire que el necesario.
  2. Para obtener la menor producción de gases tóxicos por el escape se una con mas aire del necesario.

Esta proporción puede variar desde el 95 al 125% de la cantidad de aire estequiométrico.

Es bueno aclarar aquí, que para la marcha en vacío (ralentí) o "en baja", resulta necesario usar una mezcla rica en gasolina si se quiere un trabajo estable del motor, por tal motivo este es el régimen mas contaminante del motor, y es el clásico problema de contaminación durante congestión de vehículos en las vías, en las grandes ciudades. Lo mismo sucede cuando el acelerador se pisa a fondo para obtener potencia elevada; por ejemplo para adelantar otro vehículo, aquí también debe usarse una mezcla pobre el aire (óptimo para gran potencia).

Un gráfico genérico de como debe ser la mezcla para un motor de automóvil real es como sigue:

grafico
Observe que para la marcha en vacío la mezcla se enriquece, haciéndose menor la cantidad de aire (relación aire/combustible disminuye). Luego se establece para los regímenes de trabajo normales del motor a niveles muy próximos a la mezcla óptima (posiciones intermedias del acelerador), para enriquecerse después cuando el motor marcha a gran potencia (acelerador cerca del máximo).
Los dispositivos de preparación de la proporción aire-gasolina de la mezcla pueden ser de dos tipos:

1.- El carburador
2.- La inyección de gasolina

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