Motor de combustión interna: funcionamiento, tipos, piezas y aplicaciones
por
Los motores se utilizan en todo el mundo para diferentes aplicaciones. El motor de combustión interna es uno de los tipos de motores más utilizados . En el motor IC, el proceso de combustión del combustible ocurre dentro del motor. El funcionamiento y el diseño del motor IC son muy diferentes a los del motor EC. Este artículo describe el funcionamiento, los componentes, los tipos y las aplicaciones del motor de combustión interna.
Un motor en el que el proceso de combustión del combustible tiene lugar dentro del cilindro del motor se conoce como motor de combustión interna (motor ICE o IC).
El motor IC tiene la capacidad de utilizar gasolina, diésel, hidrógeno, metano y gas propano como fluido de trabajo.
El motor de combustión interna funciona comprimiendo una mezcla de aire y combustible en el cilindro del motor. El combustible suele ser gasolina o diésel. Luego, la mezcla de aire comprimido y combustible se enciende a través de una bujía o por compresión, lo que resulta en una explosión controlada.
Cuando la mezcla de aire y combustible se quema dentro de la cámara de combustión, se produce una fuerza de alta presión y temperatura que actúa sobre el pistón del motor para generar trabajo útil. A medida que la fuerza actúa sobre el pistón, el pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás, lo que convierte la energía química del combustible en energía mecánica (potencia) y mueve el vehículo.
Un motor de combustión interna tiene la capacidad de suministrar 10W de potencia a 20×103 kW. La potencia eléctrica de IC es de 1000 W y la potencia de calefacción es de aprox. 2500W.
La mayoría de los motores IC están diseñados para aplicaciones en vehículos y requieren una potencia de aproximadamente 102 kW.
Un motor IC tiene mayor eficiencia térmica que un motor EC . La eficiencia térmica del motor de combustión interna es del 35% al 45% .
El motor de gasolina, el motor diésel, el motor de dos tiempos, el motor de cuatro tiempos, el motor CI y el motor SI son ejemplos de motores de combustión interna.
Los motores de combustión interna se utilizan con mayor frecuencia en motocicletas, autobuses, furgonetas, camiones, tractores, coches híbridos y generadores.
Funcionamiento del motor de combustión interna
En un motor IC, la combustión del combustible se produce dentro del motor. A medida que tiene lugar el proceso de combustión, el motor convierte la energía térmica del combustible en movimiento giratorio. El motor IC tiene un cigüeñal, un árbol de levas, un pistón alternativo y un cilindro fijo. Un motor IC funciona de la siguiente manera:
Carrera de succión: en primer lugar, el motor aspira aire del ambiente hacia el cilindro de compresión.
Carrera de compresión: después de la carrera de succión, el pistón alternativo dentro del cilindro de compresión comprime la presión y la temperatura del aire. El pistón comprime el aire a una temperatura tan alta que cuando la bomba de combustible inyecta combustible y mezcla el combustible con el aire comprimido, la mezcla de aire y combustible se enciende y genera energía.
Carrera de expansión/potencia: La carrera de expansión comienza después del proceso de combustión. En esta carrera, la mezcla de aire y combustible quemada pasa a través de una válvula de expansión que expande la mezcla. A medida que la mezcla de aire y combustible se expande, obliga al pistón a moverse hacia arriba y hacia abajo. El movimiento del pistón mueve el cigüeñal, que mueve aún más las ruedas del vehículo.
Carrera de escape: en esta carrera, los gases de escape se expulsan del cilindro del motor . Cuando se expulsan los gases de escape, se introduce aire nuevo y se repite todo el ciclo.
Tipos de motores de combustión interna
Los motores de combustión interna tienen los siguientes tipos principales:
Según número de golpes
Motor de dos tiempos
Motor de cuatro tiempos
Motor de cinco tiempos
Motor de seis tiempos
Combustible usado
Motor de gasolina
Motor diesel
Motor bicombustible
Naturaleza del ciclo operativo
Ciclo Otto
Ciclo diésel
Ciclo dual
Métodos de enfriamiento
Motor enfriado por aire
Motor refrigerado por agua
Diseño del motor
Motor alternativo
Motor Wankel
Campo de aplicación
Motor aeronáutico
Motor portátil
motor de automóvil
Motor estacionario
Método de ignición
Motor de encendido por compresión
Motor de encendido por chispa
Disposición del cilindro del motor
Motor W
Motor Horizontal
Motor de pistón opuesto
motor x
Motor en línea
Motor vertical
Motor tipo V
Motor radial
1) Según el encendido
El motor IC tiene los siguientes dos tipos según el proceso de encendido:
1) Motor de encendido por chispa (SI)
El motor de encendido por chispa es uno de los tipos más comunes de motor IC. Estos motores también se conocen como motores de gasolina o motores de gasolina .
El funcionamiento del motor SI es muy diferente al del motor CI . Este motor contiene un carburador, bujía, inyector de combustible, válvulas de entrada y salida, pistón alternativo, biela y cigüeñal.
En un motor SI, en primer lugar, el carburador mezcla aire y combustible y luego envía esta mezcla al cilindro de compresión. El pistón comprime la mezcla de aire y combustible y aumenta la temperatura de la mezcla.
Cuando el pistón comprime la mezcla hasta la temperatura y presión deseadas, una bujía genera una chispa y enciende la mezcla. Durante la carrera de potencia, la expansión de la mezcla quemada empuja el pistón hacia afuera y genera energía para mover el vehículo.
2) Motor de encendido por compresión (CI)
Un motor en el que la combustión de aire y combustible se produce debido a una alta compresión del aire se conoce como motor de encendido por compresión (CI) . El motor CI no requiere bujía ni carburador.
En este motor de combustión interna, el aire entra en la cámara de compresión y luego un pistón lo comprime hasta el nivel deseado. Después de la compresión, un inyector de combustible inyecta combustible dentro de la cámara de combustión. Cuando el combustible entra en contacto con el aire altamente comprimido, se enciende debido a la alta temperatura del aire comprimido y genera energía.
El motor de combustión interna tiene los siguientes tipos según el ciclo de funcionamiento:
1) Motor de ciclo Otto
Un motor que funciona según el ciclo Otto se conoce como motor de ciclo Otto. El ciclo Otto se utiliza más comúnmente en motores de gasolina o SI. Este ciclo completa un ciclo de potencia en cuatro golpes del pistón.
Diagrama PV y TS del ciclo Otto.
En este ciclo, el volumen de la mezcla de aire y combustible no cambia durante las carreras de compresión y escape, mientras que la entalpía permanece constante durante las carreras de admisión y potencia. Estos motores son menos potentes que el motor de ciclo diésel.
Lea también: Funcionamiento del ciclo Otto
2) Motor de ciclo diésel
Un motor que funciona en el ciclo diésel se conoce como motor diésel. Los motores diésel se utilizan más comúnmente en vehículos pesados como autobuses, furgonetas, barcos y tractores.
En un ciclo diésel, la carrera de potencia se realiza a presión constante. Tiene menos eficiencia que el ciclo otto para la misma relación de compresión. La eficiencia del ciclo diésel aumenta al reducir el corte. Sin embargo, tiene más relación de compresión que el ciclo otto.
Lea también: Funcionamiento del ciclo diésel
3) Motor de doble ciclo
La combinación del ciclo diésel y el ciclo otto se conoce como ciclo dual. Este motor requiere más para la combustión del combustible. Necesita un área de instalación muy pequeña que el motor de ciclo diésel.
El motor de ciclo dual completa un ciclo de potencia en los siguientes pasos:
Compresión isentrópica (1 a 2): En este proceso, el pistón del motor comprime el gas a entalpía constante. Durante este proceso, la presión y la temperatura del gas aumentan mientras que el volumen se reduce.
Compresión isocórica (fase de ignición): Las líneas 2 a 3 del gráfico anterior representan este proceso. Durante esta fase, el pistón comprime aún más el gas a un volumen constante. A medida que la compresión del gas alcanza un nivel específico, se enciende y genera energía. Durante este proceso, la presión, la temperatura y la entalpía aumentan mientras el volumen permanece constante.
Expansión isobárica (golpe de potencia): Las líneas 3 a 4 representan esta fase. En esta fase, la ignición del gas genera energía que se utiliza para mover el pistón. Durante esta fase, la presión del gas permanece constante mientras que la temperatura, el volumen y la entalpía aumentan.
Expansión isentrópica (golpe de potencia): Las líneas 4 a 5 representan esta fase. En esta fase, el gas quemado pasa a través de una válvula de expansión donde se expande y actúa sobre el pistón. Esta fuerza del gas ayuda al pistón a moverse hacia adelante y hacia atrás. El movimiento del pistón hace girar el cigüeñal, lo que hace girar aún más la rueda del vehículo. Durante este proceso, la entalpía permanece constante.
Carrera de escape : Las líneas 5 a 1 representan este proceso. En esta fase los gases residuales son expulsados de la cámara de combustión al medio ambiente.
Los cilindros de este motor están ubicados en dos grupos a cada lado de un único cigüeñal. Esto significa que ambos cilindros conectan con el mismo cigüeñal. El motor IC horizontalmente opuesto también se conoce como motor bóxer o motor plano.
2) Motor de cilindro vertical
En el motor vertical, el pistón se mueve verticalmente dentro del cilindro de compresión. Este pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo en el cilindro y el cigüeñal se instala debajo del cilindro.
3) Motor tipo V
En los motores tipo V, los cilindros están dispuestos en diagonal. Estos cilindros se instalan de tal manera que forman una “forma de V”. El ángulo entre los cilindros varía de 60 grados a 90 grados.
Este diseño de motor IC suele utilizar un número par de cilindros. Este tipo de motores de combustión interna se utilizan con mayor frecuencia en automóviles de alta gama y motos deportivas de alta gama.
4) Motor radial
El motor radial es un motor de combustión interna alternativo. Este motor tiene una construcción casi similar a la de rueda y radios, donde el cilindro está fuera del cárter central. También se le conoce como “motor estrella” por su forma de estrella.
5) Motor en línea
Los cilindros de este motor se instalan en línea recta. Por eso, también se le conoce como “motor recto”. El número de cilindros de un motor en línea varía según el diseño y los requisitos. Este motor puede tener entre dos y ocho cilindros. Es un motor convencional. Por tanto, tiene un diseño sencillo.
6) Motor X
Cuando un cigüeñal conecta dos motores en V, se forma un motor en X. El motor X consta de dos motores en V. Estos motores contienen su importancia histórica ya que fueron empleados en aviones durante la Segunda Guerra Mundial.
7) Motor de pistón opuesto
Este tipo de motor tiene pares de pistones. Estos pistones son coaxiales y comparten un único cilindro de compresión. No tiene culata. Este cilindro contiene pistones en ambos extremos.
8) Motor W
Al igual que el motor V, el motor W comparte un nombre similar. En otras palabras, cuando miras el motor desde el frente, parece la letra W. Este tipo de motor utiliza múltiples bancos de cilindros (generalmente 3 o 4) en un solo cigüeñal.
4) Según tipo de combustible utilizado
Los motores de combustión interna se dividen en los siguientes tipos según el tipo de combustible utilizado:
1) Motor de gasolina
Se conoce como motor de gasolina a un motor que genera energía gracias a la combustión de gasolina. El motor de gasolina utiliza una mezcla de aire y combustible.
Este motor aspira aire de la atmósfera, lo mezcla con combustible y lo comprime. Cuando se completa la compresión, una bujía enciende la mezcla de aire y combustible y genera energía. Estos motores tienen un coste más bajo que los motores diésel. Sin embargo, consumen más combustible que los motores diésel.
Lea también: Funcionamiento y tipos de motores de gasolina.
2) Motor diésel
Se conoce como motor diésel a un motor que genera energía debido a la combustión de diésel . Este motor sólo comprime el aire para generar energía. No necesita bujía para el encendido. En este motor, la combustión del combustible se produce debido a la alta compresión del aire.
Estos motores consumen menos combustible que los motores de gasolina. Sin embargo, son más caros.
Esta web utiliza cookies propias y de terceros para su correcto funcionamiento y para fines analíticos y para mostrarte publicidad relacionada con sus preferencias en base a un perfil elaborado a partir de tus hábitos de navegación. Al hacer clic en el botón Aceptar, acepta el uso de estas tecnologías y el procesamiento de tus datos para estos propósitos.
Más información
