¿Cómo funciona un motor de combustión interna?

¿Sabía que los motores de combustión interna impulsan nuestros automóviles y camiones? Son súper confiables y recorren un largo camino. De hecho, ¡hay más de 250 millones de vehículos en las carreteras estadounidenses que usan estos motores!

Pueden funcionar con una variedad de combustibles, no solo gasolina o diesel, tiene opciones como gas natural, propano, biodiesel e incluso etanol. ¿guay, verdad? Puede combinarlos con propulsión eléctrica híbrida para ahorrar más combustible o llevarlos un paso más allá con vehículos eléctricos híbridos enchufables. ¿Qué tan asombroso es eso?

¿Qué es un motor de combustión interna?

En palabras simples, la combustión, también conocida como combustión, es el proceso de liberación de energía de una mezcla de combustible y aire. En un motor de combustión interna (ICE), esta combustión se produce dentro del propio motor.

El motor convierte parte de esta energía en trabajo, consiste en un cilindro estacionario y un pistón en movimiento. A medida que los gases de escape se expanden, empujan el pistón, que luego hace girar el cigüeñal. En última instancia, este movimiento se transfiere a las ruedas del vehículo a través de un conjunto de engranajes en el tren motriz.

Hay dos tipos de motores de combustión interna comúnmente utilizados en la actualidad: motores de gasolina de encendido por chispa y motores diesel de encendido por compresión. La mayoría de estos motores funcionan en un ciclo de cuatro tiempos, lo que significa que se necesitan cuatro tiempos del pistón para completar un ciclo. Este ciclo involucra cuatro procesos diferentes: admisión, compresión, combustión y carrera de potencia y escape.

Los motores de gasolina de encendido por chispa y los motores diesel de encendido por compresión difieren en la forma en que entregan y encienden el combustible. En un motor de encendido por chispa, el combustible se mezcla con aire y se introduce en el cilindro durante el proceso de admisión.

Después de que el pistón comprime esta mezcla de combustible y aire, una chispa la enciende y provoca la combustión. Los gases combustibles en expansión luego empujan el pistón durante la carrera de potencia.

Por otro lado, en un motor diesel, solo se introduce aire en el motor y se comprime. Los motores diésel inyectan el combustible en el aire comprimido caliente a un ritmo controlado, lo que hace que se encienda.

Leer más: ¿Qué es un motor de combustión externa?

Invención del motor de combustión interna

El primer motor de combustión interna comercialmente exitoso fue creado por Etienne Lenoir alrededor de 1860, y el primer motor de combustión interna moderno, conocido como motor Otto, fue creado en 1876 por Nicolaus Otto.

En 1859, el belga Jean-Joseph Etienne Lenoir construyó un motor de combustión interna de dos tiempos que funcionaba con gas de carbón y funcionaba con una mezcla de aire y gas.

Más tarde, en 1886, Benz inició la primera producción comercial de vehículos de motor con motor de combustión interna, en los que un motor de tres ruedas y cuatro tiempos y el chasis formaban una sola unidad.

¿Cómo funciona un motor de combustión interna?

En un motor de combustión interna, es así: el combustible se quema dentro del propio motor. Encontrará este tipo de motor no solo en automóviles, sino también en la mayoría de los demás vehículos de motor. El motor funciona en un montón de pasos que suceden una y otra vez. Vea la figura a continuación para ver cómo se hace.

• Primero, una mezcla de combustible y aire se introduce en un cilindro a través de una válvula. Luego se cierra la válvula.
• Luego hay un pistón en el cilindro que se mueve hacia arriba y aprieta la mezcla de combustible y aire. La mezcla se tritura y se presuriza mucho y se calienta.
• Una chispa de una bujía enciende la mezcla de aire y combustible. ¡auge! Arde como loco en el cilindro cerrado.
• La presión de los gases de combustión calientes empuja el pistón hacia abajo.
• Luego, el pistón vuelve a subir y expulsa los gases de escape restantes a través de otra válvula.
• El pistón vuelve a descender y todo el ciclo comienza de nuevo.

Así es como el motor hace su trabajo. Convierte la energía térmica en energía cinética, o la energía de algo en movimiento; en este caso, el pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo.

¿Cómo hace girar las ruedas la energía del motor?

¿Alguna vez te has preguntado cómo el motor de un automóvil hace girar esas ruedas? Vamos a desglosarlo por ti:

• Dentro del motor hay una mezcla de combustible y aire que resuena en un cilindro cerrado, lo que hace que el pistón se mueva hacia arriba y hacia abajo.
• Este pistón es como el músculo del motor conectado al cigüeñal. Es el cigüeñal el que convierte el movimiento ascendente y descendente del pistón en el movimiento rotatorio que necesitamos.
• El cigüeñal ahora está conectado a un eje de transmisión y este chico malo es responsable de enviar energía a las ruedas del automóvil.
• El eje de transmisión se conecta a algo llamado diferencial. Piense en ello como un policía de tránsito que dirige la potencia a cada rueda.
• A medida que estos pistones continúan haciendo su trabajo, giran el cigüeñal. Esta potencia luego pasa a través de la transmisión y finalmente hace que las ruedas giren.

Los autos con transmisión manual tienen una cosa genial llamada volante. Mantiene la potencia fluyendo suavemente ya que el motor solo proporciona potencia durante ciertas carreras. El volante acumula energía de rotación y la libera cuando es necesario.

Entonces, para resumir todo, el motor está conectado a las ruedas a través de un conjunto de mecanismos que cambian el movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón en un movimiento giratorio. ¡Esa potencia se transmite a través del eje de transmisión y el diferencial, haciendo que las ruedas giren y tu auto se mueva!

Aplicaciones de motores de combustión interna

Los motores de combustión interna son los dispositivos de generación de energía más ampliamente aplicados y utilizados en la actualidad. Los ejemplos incluyen motores de gasolina, motores diesel, motores de turbina de gas y sistemas de propulsión de cohetes.

El motor IC tiene muchas aplicaciones como,

• Motores de gasolina: Automotor, marino, aeronáutico
• Motores de gasolina: potencia industrial
• Motores diesel: Automóviles, ferrocarriles, energía, transporte marítimo
• turbinas de gas: Energía, aeronáutica, industrial, marina

Clasificación de los motores de combustión interna

Actualmente se producen dos tipos de motores de combustión interna: el motor de gasolina de encendido por chispa y el motor diesel de encendido por compresión. La mayoría de estos son motores de ciclo de cuatro tiempos, lo que significa que se requieren cuatro tiempos del pistón para completar un ciclo.

Los motores IC se pueden clasificar según el combustible utilizado, el ciclo termodinámico, el tipo de encendido, el tipo de sistema de refrigeración, la disposición de los cilindros, el método de carga, etc. Ahora lo estamos estudiando en detalle.

1) Según el ciclo de trabajo:

Sabemos que los motores IC convierten la energía química en energía mecánica en operación cíclica. Hay muchos ciclos termodinámicos, por ejemplo, el ciclo de Carnot, el ciclo de Otto, el ciclo de Diesel, el ciclo de Rankine, etc.

Los motores IC funcionan con tres ciclos, ciclo Otto, ciclo diésel y ciclo dual. Entonces, según él, los motores IC se pueden clasificar en los siguientes tipos.

1. Motor de ciclo Otto:

También se le conoce como motor de encendido por chispa o motor de adición de calor a volumen constante, motor de gasolina, etc. En este ciclo, la adición de calor (combustión de combustible) y el rechazo (agotamiento) ocurren a volumen constante, y la expansión y compresión ocurren en isentropía. Estos motores dan baja potencia a alta velocidad.

2. Motor de ciclo diésel

Esto se conoce como motor de encendido por compresión, motor diesel, motor de presión constante, etc. En este ciclo, la adición de calor (combustión de combustible) ocurre a presión constante y la eliminación de calor ocurre a volumen constante. Este motor da alta potencia a baja velocidad.

3. Motor de ciclo de duelo:

El ciclo dual es una combinación del ciclo Otto y el ciclo diesel. En este motor, la adición de calor se realiza tanto a volumen constante como a presión constante en alguna proporción.

Algunos motores funcionan con el ciclo Stirling y el ciclo Erickson, pero estos no se utilizan comercialmente.

2) Según el tipo de combustible utilizado:

La mayoría de nosotros conocemos estos motores. Estos son motores de gasolina y diesel. Hoy en día, los combustibles gaseosos como GLP, GNC, hidrógeno, etc. también se utiliza en motores IC. Estos motores se denominan motores no convencionales.

3) Según el método de carga:

La carga significa cómo entra la mezcla de combustible y aire. Esto se puede clasificar de la siguiente manera.

1. Motor de aspiración natural:

En este motor, la admisión de la mezcla aire-combustible (motor SI) o sólo aire (motor CI) se produce debido a las diferencias de presión en el interior del cilindro y la presión atmosférica.

2. Motores sobrealimentados:

En este motor, se usa un sobrealimentador separado para suministrar carga dentro del cilindro. Este compresor funciona con la potencia del motor (conectado al cigüeñal con una transmisión por correa).

3. Motor turboalimentado:

Este motor utiliza una turbina que introduce aire en el cilindro y funciona con la potencia de los gases de escape. Esto también es como un compresor, pero el compresor es impulsado por una turbina que es movida por los gases de escape.

4) Según el encendido:

En los motores de combustión interna, el encendido de la carga se puede realizar de dos formas. En el primero, se usa una bujía separada u otro dispositivo para encender el combustible (motor de encendido por chispa), y el segundo es un combustible que enciende debido al calor generado durante la compresión o combustible (motor de encendido por compresión).

De acuerdo con estos métodos, están disponibles dos motores de encendido por chispa o motor SI (motor de gasolina) y un motor de encendido por compresión o motor CI (motor diesel).

5) Según el tipo de sistema de encendido:

En los motores de gasolina, usamos una bujía para encender el combustible. Esta chispa en la bujía es producida por un sistema de encendido. Según el sistema de encendido, hay dos tipos de motores. El primero es un motor de encendido por batería (que usa una batería para generar una chispa) y otro es un motor de encendido por magneto (que usa un pequeño generador para generar una chispa).

6) Según el diseño del motor:

1. Motor de pistones:

Este tipo de motor utiliza un pistón que se mueve alternativamente utilizando la fuerza de empuje generada por la combustión del combustible. El cigüeñal convierte este movimiento alternativo en movimiento giratorio. La mayoría de los motores de automóviles son alternativos.

Leer más: ¿Qué es un motor alternativo?

2. Motor rotativo:

Un rotor se utiliza en un motor rotativo. La fuerza de empuje generada por la combustión del combustible se ejerce sobre este rotor, que hace girar aún más la rueda. El motor Wankel es un tipo de motor rotativo. Estos motores no se utilizan actualmente en motores de automóviles.

7) Según refrigeración:

En los motores de combustión interna se utilizan dos tipos de refrigeración, refrigeración por aire y refrigeración por agua. Entonces, los motores son motores enfriados por aire o motores enfriados por agua. Ambos sistemas de refrigeración tienen sus ventajas, de las que hablaremos más adelante. El aceite de motor también sirve como medio de refrigeración.

8) Según la carrera del motor:

Sabemos que la carrera es la distancia máxima que puede recorrer un pistón dentro de un cilindro o entre PMS y PMS. Si un motor se mueve de GMT a GMT, se denomina carrera única. Si vuelve a BDC, se llama dos tiempos. El cigüeñal da una vuelta en dos tiempos. Según él, se inventaron tres tipos de motores.

1. Motor de dos tiempos:

En este motor, el cigüeñal hace una revolución por carrera de potencia. Este motor da más potencia en comparación con otros. Utilizado en tiradores, barcos, generadores, etc.

Leer más: ¿Qué es un motor de dos tiempos? ¿Y qué es un motor de cuatro tiempos?

2. Motores de cuatro tiempos:

Este motor hace dos revoluciones del cigüeñal en un solo golpe. Dan baja potencia pero alta eficiencia. Se utiliza en automóviles, camiones, bicicletas, etc.

3. Motores de seis tiempos:

Estos motores están en desarrollo. Como sugiere el nombre, hará girar tres cigüeñales de una sola vez.

Preguntas frecuentes.

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