Motor de combustión interna

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Este é un dos 1000 artigos que toda Wikipedia debería ter.
Motor antigo, de aviación, con disposición radial dos pistóns.

Un motor de combustión interna (MCI) é un tipo de máquina que obtén enerxía mecánica directamente da enerxía química producida por un combustíbel que arde dentro dunha cámara de combustión, a parte principal dun motor.

Historia[editar | editar a fonte]

Modelo do motor Barsanti-Matteucci (1853) no Osservatorio Ximeniano en Florencia

A invención pódese remontar a dous italianos: o padre Eugenio Barsanti, un sacerdote escolapio, e Felice Matteucci, enxeñeiro hidráulico e mecánico, que xa en 1853 detallaron documentos de operación e construción e patentes pendentes en varios países europeos como Gran Bretaña, Francia, Italia e Alemaña.[1][2]

Os primeiros prototipos carecían da fase de compresión; é dicir, a fase de succión terminaba prematuramente coa pechadura da válvula de admisión antes de que o pistón chegase á metade, o que provocaba que a faísca que xeraba a combustión que empuxa a carreira do pistón fose débil. Como consecuencia o funcionamento destes primeiros motores era deficiente. Foi a fase de compresión a que deu unha eficiencia significativa ao motor de combustión interna, que lograría o reemplazo definitivo dos motores a vapor e impulsaría o desenvolvemento dos automóbiles, xa que lograba desenvolver unha potencia igual ou maior en dimensións considerablemente moito máis reducidas.

As primeiras aplicacións prácticas dos motores de combustión interna foron os motores fóra de borda. Isto foi debido a que o principal impedimento para a aplicación práctica do motor de combustión interna en vehículos terrestres era o feito de que, a diferenza da máquina de vapor, non podía comezar desde parado. Os motores mariños non sofren este problema, xa que as hélices son libres dun significativo momento de inercia.

O motor tal como o coñecemos hoxe en día foi desenvolvido polo alemán Nikolaus Otto, quen en 1886 patentó o deseño dun motor de combustión interna a catro tempos, baseado nos estudos do inventor francés Alphonse Beau de Rochas de 1862, que á súa vez se baseou no modelo de combustión interna de Barsanti e Matteucci.[Cómpre referencia]

Tipos peincipais[editar | editar a fonte]

Os MCI divídense en:

Motores alternativos (MCIA):

  • O motor de acendido provocado, ou de ciclo Otto cuxo nome provén do técnico alemán que o inventou, Nikolaus August Otto, é o motor convencional de gasolina que se emprega en automoción e aeronáutica.
  • O motor de ignición por compresión ou motor Diesel, chamado así en honra do enxeñeiro alemán Rudolf Diesel, funciona cun principio diferente e adoita consumir gasóleo. Emprégase en instalacións xeradoras de enerxía eléctrica, en sistemas de propulsión naval, en camións, autobuses e automóbiles. Tanto os motores Otto como os Diesel fabrícanse en modelos de dous (2T) e catro tempos (4T).

Motores rotativos (MCIR):

Estrutura e funcionamento[editar | editar a fonte]

Os motores Otto e os diésel teñen os mesmos elementos principais: (bloque, cegoñal, biela, pistón, culata, válvulas) e outros específicos de cada un, como a bomba inxectora de alta presión nos diésel, ou antiguamente o carburador nos Otto.

Nos 4T é moi frecuente designalos mediante o seu tipo de distribución: SV, OHV, SOHC, DOHC. É unha referencia á disposición do (ou os) árbore de levas.

Cámara de combustión[editar | editar a fonte]

A cámara de combustión é un cilindro, polo xeral fixo, pechado nun extremo e dentro do cal deslízase un pistón moi axustado ao cilindro. A posición cara a dentro e cara a fóra do pistón modifica o volume que existe entre a cara interior do pistón e as paredes da cámara. A cara exterior do pistón está unida por unha biela ao cegoñal, que converte en movemento rotatorio o movemento lineal do pistón.

Nos motores de varios cilindros, o cegoñal ten unha posición de partida, chamada espiga de cegoñal e conectada a cada eixe, co que a enerxía producida por cada cilindro aplícase ao cegoñal nun punto determinado da rotación. Os cegoñais contan con pesados volantes e contrapesos cuxa inercia reduce a irregularidade do movemento do eixe. Un motor alternativo pode ter de 1 a 28 cilindros.

Sistema de alimentación[editar | editar a fonte]

Bomba de inxección de combustible BOSCH para motor diésel.
Carburador SOLEX monocorpo.

O sistema de alimentación de combustible dun motor Otto consta dun depósito, unha bomba de combustible e un dispositivo dosificador de combustible que vaporiza ou atomiza o combustible desde o estado líquido, nas proporcións correctas para poder ser queimado. Chámase carburador ao dispositivo que ata agora viña sendo utilizado con este fin nos motores Otto. Agora os sistemas de inxección de combustible substituírono por completo por motivos medioambientais. A súa maior precisión na dosificación de combustible inxectado reduce as emisións de CO2, e asegura unha mestura máis estable. Nos motores diésel dosificase o combustible gasóleo de xeito non proporcional ao aire que entra, senón en función do mando de aceleración e o réxime motor (mecanismo de regulación) mediante unha bomba inxectora de combustible.

Nos motores de varios cilindros o combustible vaporizado lévase aos cilindros a través dun tubo ramificado chamado colector de admisión. A maior parte dos motores contan cun colector de escape ou de expulsión, que transporta fóra do vehículo e amortigua o ruído dos gases producidos na combustión.

Sistema de distribución[editar | editar a fonte]

Válvulas e árbore de levas.
Cadea de distribución.

Cada cilindro toma o combustible e expulsa os gases a través de válvulas de cabezal ou válvulas deslizantes. Unha ponte mantén pechadas as válvulas ata que se abren no momento adecuado, ao actuar as levas dun árbore de levas rotatorio movido polo cegoñal, estando o conxunto coordinado mediante a cadea ou a correa de distribución. houbo outros diversos sistemas de distribución, entre eles a distribución por válvula de camisa (sleeve-valve).

Aceso[editar | editar a fonte]

Artigo principal: Aceso do motor.
Tapa do distribuidor.

Os motores necesitan unha forma de iniciar a combustión do combustible dentro do cilindro. Nos motores Otto, o sistema de aceso consiste nun compoñente chamado bobina de aceso, que é un auto-transformador de alto voltaxe ao que está conectado un conmutador que interrompe a corrente do primario para que se induza un impulso eléctrico de alto voltaxe no secundario.

Devandito impulso está sincronizado co tempo de compresión de cada un dos cilindros; o impulso lévase ao cilindro correspondente (aquel que está en compresión nese momento) utilizando un distribuidor rotativo e uns cables que levan a descarga de alto voltaxe á buxía. O dispositivo que produce o aceso da mestura combustible/aire é a buxía, que, instalada en cada cilindro, dispón de eléctrodos separados unhas décimas de milímetro, o impulso eléctrico produce unha faísca no espazo entre un eléctrodo e outro, que inflama o combustible; hai buxías con varios eléctrodos, buxías que usan o proceso de 'descarga de superficie' para producir a faísca, e 'buxías incandescentes ' (Glow-plug).

Se a bobina está en mal estado quentase; iso produce perdas de enerxía, reduce a faísca das buxías e causa fallos no sistema de aceso do automóbil. Dos sistemas de xeración de electricidade nos motores, as magnetos dan un baixo voltaxe a poucas rpm, aumentando o voltaxe da faísca ao aumentar as rpm, mentres os sistemas con batería dan unha boa faísca a baixas rpm, pero a intensidade da faísca baixa ao aumentar as rpm.

Refrixeración[editar | editar a fonte]

Radiador dun motor de automóbil

Dado que a combustión produce calor, todos os motores deben dispoñer dalgún tipo de sistema de refrixeración. Algúns motores estacionarios de automóbiles e de avións, e os motores foraborda, refrixeranse con aire. Os cilindros dos motores que utilizan este sistema contan no exterior cun conxunto de láminas de metal que emiten a calor producida dentro do cilindro. Noutros motores utilízase refrixeración por auga, o que implica que os cilindros se atopan dentro dunha carcasa chea de auga que nos automóbiles faise circular mediante unha bomba. A auga refrigerase ao pasar polas láminas dun radiador. É importante que o líquido que se usa para arrefriar o motor non sexa auga común e corrente porque os motores de combustión traballan regularmente a temperaturas máis altas que a temperatura de ebulición do auga. Isto provoca unha alta presión no sistema de enfriamento dando lugar a fallas nos empaquetados e selos de auga, así como no radiador; úsase un refrixerante, pois non ferve á mesma temperatura que a auga, senón a máis alta temperatura, e que tampouco se conxela a temperaturas moi baixas.

Outra razón pola cal débese usar un refrixerante é que este non produce sarro nin sedimentos que se adhiran ás paredes do motor e do radiador formando unha capa aillante que diminuiría a capacidade de enfriamento do sistema. Nos motores navais utilízase auga do mar para a refrixeración.

Sistema de arranque[editar | editar a fonte]

Motor de arranque.

Ao contrario que os motores e as turbinas de vapor, os motores de combustión interna non producen un par de forzas cando arrincan (véxase Momento de forza), o que implica que debe provocarse o movemento do cegoñal para que se poida iniciar o ciclo. Os motores de automoción utilizan un motor eléctrico (ou motor de arranque) conectado ao cegoñal por un embrague automático que se desacopla en canto arrinca o motor. Doutra banda, algúns motores pequenos arríncanse a man xirando o cegoñal cunha cadea ou tirando dun cordo que se enrola ao redor do volante do cegoñal.

Outros sistemas de aceso de motores son os iniciadores de inercia, que aceleran o volante manualmente ou cun motor eléctrico ata que ten a velocidade suficiente como para mover o cegoñal. Certos motores grandes utilizan iniciadores explosivos que, mediante a explosión dun cartucho moven unha turbina axustada ao motor e proporcionan o osíxeno necesario para alimentar as cámaras de combustión nos primeiros movementos. Os iniciadores de inercia e os explosivos utilízanse sobre todo para arrincar motores de avións.

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Commons
Wikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría: Motor de combustión interna Modificar a ligazón no Wikidata


Motor de combustión interna
Motores de combustión interna alternativos Motores de combustión interna rotativos
Motor Diesel Motor de explosión Motor Wankel Turbina de gas
  1. Gallo, Ermanno (2007). El misterio tras los inventos (en español). Ediciones Robinbook. p. 275. ISBN 9788496924215. 
  2. Klooster, John W. (2009). Icons of Invention: The Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates (en inglés). ABC-CLIO. p. 221. ISBN 9780313347436.