Motores de Combustión Interna: Clasificación, Funcionamiento y Características

¿Qué se entiende por motor de combustión interna?

Es una máquina térmica capaz de transformar la energía térmica almacenada en un combustible en energía mecánica, proporcionando un trabajo.

¿Cómo se pueden clasificar los motores de combustión interna?

Según el tipo de combustible, Según la Configuración y Número de Cilindros, Según el Ciclo de Operación.

Cita todas las clases de motores que conozcas.

Otto, Diésel, Wankel, Encendido provocado, motor encendido por compresión…

¿Cómo se pueden clasificar los motores por el ciclo de trabajo que desarrollan? 

Motores de Cuatro Tiempos (4T), Motores de Dos Tiempos (2T). 

¿Y por la forma de iniciar la combustión? 

Motores de Encendido por Chispa (Otto), Motores de Encendido por Compresión (Diésel).

¿Qué cilindradas unitarias se usan en los 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.

¿Qué tipo de motor Diesel se utiliza en los vehículos pesados?

Motores Diésel de Inyección Directa e Indirecta.

¿Qué tipo de mezcla de aire y combustible consumen los motores Otto?

14,7 a 1

¿Cómo se produce el encendido?

Por chispa provocada.

¿Qué es la relación de compresión?

Relación entre el volumen disponible cuando el pistón está en el PM1 y el disponible cuando está en el PMS. 

¿Por qué son necesarias las cotas de distribución?

Precisión y Tolerancias, Interoperabilidad, Estándares y Normativas, Facilita la Fabricación, Reducción de errores, Optimización del Rendimiento.

¿Qué es el rendimiento térmico?

Medida de la eficiencia con la cual un sistema convierte la energía térmica en trabajo mecánico o en otra forma de energía útil.

Describe el ciclo teórico de funcionamiento en un motor Otto de cuatro tiempos

Admisión (Tiempo 1):

En el primer tiempo, el pistón se mueve desde el punto muerto superior (PMS) hasta el punto muerto inferior (PMI). La válvula de admisión se abre, permitiendo que la mezcla de aire y combustible entre en el cilindro.

Durante este tiempo, el pistón aspira la mezcla, creando una relación estequiométrica adecuada de aire y combustible dentro del cilindro.

Compresión (Tiempo 2):

En el segundo tiempo, el pistón se mueve desde el PMI hasta el PMS.

Ambas válvulas (admisión y escape) están cerradas.

La mezcla de aire y combustible se comprime en el cilindro, aumentando su temperatura y presión.

Combustión (Tiempo 3):

En el tercer tiempo, cuando el pistón está cerca del PMS, la bujía produce una chispa que enciende la mezcla comprimida.

La rápida expansión de los gases resultantes de la combustión empuja el pistón hacia abajo.

Las válvulas de admisión y escape están cerradas durante este tiempo.

Escape (Tiempo 4):

En el cuarto tiempo, el pistón se mueve desde el PMS hasta el PMI.

La válvula de escape se abre, permitiendo que los gases de combustión salgan del cilindro hacia el sistema de escape.

Al final de este tiempo, el ciclo se repite y el pistón vuelve al PMS para comenzar un nuevo ciclo de admisión.

¿En qué momento se produce el encendido? 

Por chispa en los Otto, por compresión en los diésel.

¿Por qué es necesario el avance del encendido?

Es necesario para optimizar la eficiencia del motor, adaptarse a diferentes condiciones de carga y velocidades, y reducir las emisiones contaminantes.

Si se aumenta el volumen del cilindro y se mantiene el de la cámara de combustión, ¿qué ocurre con la relación de compresión? 

La relación de compresión disminuirá.

Durante la compresión, ¿qué relación existe entre el volumen y la temperatura del gas?

Cuando se comprime el gas, la temperatura y la presión aumenta

¿Por qué es necesario el AAE? 

Para que el pistón no sufra una contrapresión en su carrera de escape.

¿Qué se consigue con el RCA?

Mejora el llenado al aprovechar la inercia del fluido de admisión. 

¿Entre qué dos cotas se produce el cruce de válvulas? 

En AAA y RCE

¿Por qué los motores muy revolucionados necesitan un mayor cruce de válvulas?

Para ayudar al llenado y vaciado de los cilindros.

En el motor Otto, ¿la combustión tiende a realizarse a volumen constante o a presión constante?

Volumen constante.

¿Dónde se prepara la mezcla en un motor Diesel?

La mezcla de aire y combustible se forma dentro del cilindro durante la fase de compresión.

¿Cómo se produce el encendido en diésel 4 tiempos?

Admisión: El pistón baja, creando un vacío. Se admite aire al cilindro.

Compresión: El pistón sube, comprimiendo el aire. El combustible diésel se inyecta justo antes del final de la compresión.

Encendido por compresión: La alta temperatura y presión encienden el combustible diésel sin necesidad de una chispa externa.

Expansión y Escape: Los gases de combustión se expanden y empujan el pistón hacia abajo. Los gases de escape se expulsan durante la fase de escape.

¿Por qué se necesitan relaciones de compresión altas? En diesel transmite mayor temperatura al combustible

¿Cómo se desarrolla la combustión? 

Compresión: El aire se comprime en el cilindro, aumentando su temperatura.

Inyección de Combustible: Se inyecta combustible diésel en el cilindro.

Autoignición: La alta temperatura y presión provocan la autoignición del combustible.

Expansión y Liberación de Energía: La combustión genera una rápida expansión de gases, empujando el pistón hacia abajo y realizando trabajo mecánico.

Expulsión de Gases de Escape: Los gases de escape se expulsan durante la fase de escape.

¿Qué diferencias existen entre los motores Otto y Diesel? 

El motor Otto genera la mayoría del trabajo principal al inicio de la explosión y del recorrido descendente del pistón, mientras que el Diésel va generando trabajo durante todo el recorrido descendente del pistón debido a la expansión característica de su frente de llama.

¿Cuáles son las principales características de funcionamiento del motor Diesel?

Es un motor térmico que transforma calor en movimiento a través de la graduación de temperatura procedente de una fuente de calor combinada con un foco frío.

Explica el ciclo de trabajo teórico del motor Diesel.

Admisión: El pistón baja, permitiendo que entre aire en el cilindro.

Compresión: El pistón sube, comprimiendo el aire. La temperatura aumenta significativamente.

Inyección de Combustible: Cerca del final de la carrera de compresión, el combustible diésel se inyecta en el cilindro.

Ignición por compresión: El combustible se enciende debido a la alta temperatura y presión generadas por la compresión.

Expansión: Los gases resultantes de la combustión se expanden, empujando el pistón hacia abajo.

Escape: El pistón se sube durante la fase de escape, expulsando los gases de escape.

¿Qué valores de relación de compresión se usan en los motores de inyección directa?

Gasolina, 10:1-12:1. Diésel, 15:1-22:1.

¿Por qué se produce el retraso del encendido en inyección directa?

Se debe a la necesidad de mezclar adecuadamente el combustible inyectado con el aire en la cámara de combustión antes de la ignición por compresión.

¿Por qué es mayor el rendimiento térmico en los motores Diesel?

El rendimiento térmico más alto en los motores diésel se debe principalmente a su mayor relación de compresión, que permite una mayor eficiencia volumétrica y una combustión más cercana a un proceso a presión constante.

¿En qué consiste la sobrealimentación?

La sobrealimentación consiste en la presión del aire que aumenta al motor, proporcionando más oxígeno para la combustión, mediante un turbo.

¿Cuáles son las principales ventajas del motor Diesel respecto al motor Otto?

Mayor eficiencia térmica, más torque a bajas RPM, menor consumo de combustible, durabilidad, capacidad para operar con mezclas más pobres, mayor autonomía, menores emisiones de CO2 y preferencia en aplicaciones de carga.