¿Qué es un motor de combustión interna?
Es una máquina térmica capaz de transformar la energía térmica almacenada en un combustible en energía mecánica, proporcionando un trabajo.
Clasificación de los motores
Los motores de combustión interna se pueden clasificar según los siguientes criterios:
- Tipo de combustible.
- Configuración y número de cilindros.
- Ciclo de operación.
Clases de motores
Existen diversas tipologías, entre las que destacan: Otto, Diésel, Wankel, encendido provocado y motor de encendido por compresión.
Clasificación por ciclo de trabajo
- Motores de cuatro tiempos (4T).
- Motores de dos tiempos (2T).
Clasificación por inicio de combustión
- Motores de encendido por chispa (Otto).
- Motores de encendido por compresión (Diésel).
Parámetros técnicos y rendimiento
Cilindradas unitarias en motores Otto
- Motores de 1.0 a 1.6 litros.
- Motores de 1.8 a 2.5 litros.
- Motores de más de 2.5 litros.
Especificaciones técnicas
- Motor Diésel en vehículos pesados: Motores de inyección directa e indirecta.
- Mezcla aire-combustible (Otto): 14,7 a 1.
- Encendido: Por chispa provocada.
- Relación de compresión: Relación entre el volumen disponible cuando el pistón está en el PMI y el disponible cuando está en el PMS.
Cotas de distribución
Son necesarias para garantizar: precisión y tolerancias, interoperabilidad, estándares y normativas, facilidad de fabricación, reducción de errores y optimización del rendimiento.
Rendimiento térmico
Es la medida de la eficiencia con la cual un sistema convierte la energía térmica en trabajo mecánico o en otra forma de energía útil.
Ciclo teórico de funcionamiento: Motor Otto (4T)
- Admisión (Tiempo 1): El pistón se mueve del PMS al PMI. La válvula de admisión se abre, permitiendo la entrada de la mezcla aire-combustible.
- Compresión (Tiempo 2): El pistón se mueve del PMI al PMS con las válvulas cerradas, aumentando la temperatura y presión.
- Combustión (Tiempo 3): La bujía produce una chispa cerca del PMS. La expansión de gases empuja el pistón.
- Escape (Tiempo 4): El pistón se mueve del PMS al PMI. La válvula de escape se abre para expulsar los gases.
Dinámica del motor y distribución
- Momento de encendido: Por chispa en los Otto, por compresión en los Diésel.
- Avance del encendido: Necesario para optimizar la eficiencia, adaptarse a condiciones de carga/velocidad y reducir emisiones.
- Relación de compresión: Si se aumenta el volumen del cilindro manteniendo la cámara de combustión, la relación disminuye.
- Compresión y temperatura: Al comprimir el gas, la temperatura y la presión aumentan.
- AAE (Avance de Apertura de Escape): Necesario para que el pistón no sufra contrapresión en su carrera de escape.
- RCA (Retraso de Cierre de Admisión): Mejora el llenado al aprovechar la inercia del fluido.
- Cruce de válvulas: Se produce entre el AAA (Avance de Apertura de Admisión) y el RCE (Retraso de Cierre de Escape). Los motores revolucionados requieren mayor cruce para mejorar el llenado y vaciado.
- Combustión Otto: Tiende a realizarse a volumen constante.
Funcionamiento del motor Diésel
En el motor Diésel, la mezcla se forma dentro del cilindro durante la fase de compresión.
Ciclo Diésel de 4 tiempos
- Admisión: Entrada de aire.
- Compresión: El aire se comprime y se inyecta combustible al final.
- Encendido: Autoignición por alta temperatura y presión.
- Expansión y Escape: Trabajo mecánico y expulsión de gases.
Diferencias clave
- Combustión: El motor Otto genera trabajo al inicio de la explosión; el Diésel lo genera durante todo el recorrido descendente.
- Relación de compresión: Inyección directa (Gasolina 10:1-12:1; Diésel 15:1-22:1).
- Retraso de encendido: Necesario para mezclar combustible y aire antes de la ignición.
- Rendimiento térmico: Superior en Diésel debido a su mayor relación de compresión.
- Sobrealimentación: Aumento de la presión de aire mediante turbo para mayor oxígeno.
- Ventajas del Diésel: Mayor eficiencia, más torque, menor consumo, durabilidad y menores emisiones de CO2.