Funcionamiento y Características de Motores de Combustión Interna

Ciclo Real vs. Ciclo Teórico

Apertura de la válvula de escape: En el ciclo teórico habíamos supuesto que la cesión de calor se realizaba instantáneamente en el punto muerto inferior (PMI). En el ciclo real, esta cesión de calor tiene lugar en un tiempo relativamente largo. La válvula de escape tiene que abrirse con anticipación para dar tiempo a que parte de los gases salgan del cilindro antes que el pistón alcance el PMI, de manera que la presión descienda cerca del valor de la presión exterior. Este hecho produce una pérdida de trabajo útil representada por el área C. Sin embargo, es menor que la que se tendría sin adelanto de la apertura de válvula de escape.

Pérdidas por admisión y escape: Durante la carrera de admisión, la presión en el cilindro es inferior a la que se tiene en la carrera de escape. Se crea, por lo tanto, en el diagrama indicado, una superficie negativa D que corresponde al trabajo perdido. El esfuerzo realizado por el motor para efectuar la admisión y el escape se llama trabajo de bombeo.

Diferencia en los valores de presión y temperatura máximas: Los productos de la combustión tienen calores específicos mayores que el aire y, por lo tanto, los valores de la presión y temperatura máximas son, en el ciclo real, inferiores a los correspondientes al ciclo teórico. Por lo tanto, los valores del trabajo y el rendimiento son menores.

Disociación en la combustión: Las reacciones químicas que se producen en la disociación en los gases de combustión absorben calor y, por lo tanto, las temperaturas máximas alcanzadas son menores. Por tal motivo, se pierde una parte del trabajo útil.

Diagrama Circular de la Distribución

Referencias del diagrama circular:

• AAA (Avance a la Apertura de Admisión): El tiempo que dura la apertura de válvula es relativamente largo. A fin de que la válvula esté totalmente abierta en el momento conveniente para obtener un máximo de llenado, es necesario que la misma comience a abrirse antes del punto muerto superior (PMS).
• RCA (Retraso al Cierre de Admisión): Sirve principalmente para aprovechar la inercia del fluido en el conducto de admisión y, por lo tanto, se mejora el llenado del cilindro.
• AAE (Avance a la Apertura de Escape): Tiene por objeto bajar la presión de los gases antes de que comience la carrera de escape a un valor próximo al de la presión exterior, mejorando así la extracción de los gases quemados en el cilindro.
• RCE (Retraso al Cierre de Escape): Tiene por objeto aprovechar la inercia de los gases en el conducto de escape y, de esta manera, favorecer la salida de los mismos.
• AE (Anticipo de Encendido): El anticipo tiene por objeto que la combustión se realice en las proximidades del PMS y no cuando el pistón se aleja del mismo, lo que produciría una disminución del trabajo útil.

Diagrama de las presiones en función del desplazamiento angular: (dibujo)

Motores Diésel de 4 Tiempos

Los motores de encendido por compresión o motores diésel de 4 tiempos, al igual que los nafteros, completan un ciclo en 4 carreras del pistón o dos vueltas del cigüeñal. Las carreras, al igual que en el ciclo Otto, son de admisión, compresión, combustión-expansión y escape.

Conceptos Clave en Combustibles y Combustión

• Número de octano: El número de octano de un combustible actúa como "antidetonante" de la mezcla para que explosione en el momento preciso y no antes. Cuando un combustible puede soportar elevadas compresiones sin detonar, se dice que está dotado de un alto poder antidetonante, el cual viene dado por el número de octano.
• Cetano: El cetano indica la facilidad de un combustible para su detonación por compresión. Mientras más elevado sea el número de cetano en un combustible, menor será el retardo a la inflamación.
• Autoencendido: El autoencendido es un encendido anormal en los motores. Se produce porque hay alguna partícula incandescente, debido a las altas temperaturas, en la cámara de combustión. De este modo, la mezcla explosiona momentos antes de saltar la chispa.
• Detonación: La detonación es un fenómeno que se produce de manera espontánea en el motor de combustión interna alternativo, en los que parte de la mezcla aire/combustible se inflama de modo espontáneo mucho antes de que el pistón llegue al PMS, especialmente antes de que el frente de llama de la combustión provocada por la bujía llegue a todo el espacio de la cámara de combustión.

Catalizador y Control de Emisiones

Gases nocivos en el catalizador: Si la mezcla es rica, se producen hidrocarburos sin quemar. Si la mezcla es pobre, se producen óxidos de nitrógeno.

Conversión de gases en el catalizador: Los hidrocarburos sin quemar se convierten en dióxido de carbono y vapor de agua. Los óxidos de nitrógeno son disociados en nitrógeno (N2) y oxígeno (O2).

Composición del catalizador: El catalizador está recubierto de acero inoxidable, con unas pantallas térmicas que sirven para que el chasis del motor no se caliente debido a las reacciones químicas. Está compuesto de materiales nobles como platino, rodio y paladio.

Sonda Lambda y Caudalímetro

Factor sonda lambda 1: Es la relación estequiométrica de la mezcla, lo que supone 14,7 partes de aire por 1 de combustible.

Tipos de caudalímetros:

• Caudalímetro de hilo caliente.
• Caudalímetro de paleta.

Función del caudalímetro en el sistema L-Jetronic: Mide y controla la cantidad de aire que penetra en el colector de admisión por medio de un caudalímetro que consiste en una mariposa sonda que el aire desplaza, con mayor o menor ángulo, según la cantidad de aire que penetra hacia el colector de admisión, es decir, de aire consumido.