Reducción de pérdidas de calor en motores con recubrimientos cerámicos

Abstract

Los motores de combustión interna transforman la energía química del combustible en energía mecánica por medio del proceso de combustión. En la presente investigación se estudia la reducción de las pérdidas de calor en un motor mono-cilíndrico de encendido por chispa, con el uso de pistones recubiertos con cerámica a base de óxidos de aluminio. Los pistones fueron recubiertos por medio de un proceso de plasma, para luego comprobar la reducción de la temperatura en los gases de escape, en comparación con el uso del pistón original; como una medida de la reducción de las pérdidas de calor. Se obtuvo una reducción de hasta 30°C de temperatura en los gases de escape, lo que representa una reducción significativa en las pérdidas de calor, siendo este efecto aprovechado en un incremento del trabajo útil generado por el motor. Durante la medición de los gases de escape se observó, además; una reducción del monóxido de carbono y de los hidrocarburos no quemados, como un indicador de que se reduce el efecto de una combustión incompleta; mientras que el dióxido de carbono aumentó, como un indicador de un mejor aprovechamiento del combustible con un proceso completo de combustión. Los recubrimientos cerámicos, al ser aislantes térmicos, reducen las pérdidas de calor y al mismo tiempo son un factor importante al momento de reducir las emisiones contaminantes, al contribuir a un mejor proceso de combustión.

The internal combustion engines transform the chemical energy of the fuel into mechanical energy through the combustion process. In the present investigation, the reduction of heat losses in a sparkignition mono-cylindrical engine is studied, with the use of pistons coated with aluminum oxidebased ceramics. The pistons were coated by means of a plasma process, to then check the reduction of the temperature in the exhaust gases, compared to the use of the original piston; as a measure of the reduction of heat losses. A reduction of up to 30 ° C in the exhaust gas temperature was obtained, which means a significant reduction in heat losses, this effect being used in an increase in the useful work generated by the engine. During the measurement of the exhaust gases it was observed, in addition; a reduction of carbon monoxide and unburned hydrocarbons, as an indicator that the effect of incomplete combustion is reduced; while carbon dioxide increased, as an indicator of a better use of fuel with a complete combustion process. The ceramic coatings, being thermal insulators, reduce heat losses and at the same time are an important factor when reducing polluting emissions, contributing to a better combustion process.