Motor de combustió interna alternatiu

Archiu:4-Stroke-Engine.gif

Motor de quatre temps de gasolina, DOHC.

Els motors de combustió interna alternatius, també a sovint cridats motor de pistón o motor de émbolo i vulgarment coneguts com motors d'explosió o motors diésel, són motors tèrmics en els que els gasos generats en la reacció exotèrmica resultant d'un procés de combustió espenten un émbolo o pistón en un moviment alternatiu, desplaçant-ho en l'interior d'un cilindre i fent girar un cigonyal, obtenint finalment un moviment de rotació.

La contraposició són les màquines rotatives que el moviment de les peces de la màquina ya és de rotació com les turbinas o el motor Wankel.

El funcionament cíclico d'estos motors implica la necessitat de substituir els gasos de la combustió per nova mescla d'aire i combustible en l'interior del cilindre; esta mescla és aproximadament, 16 parts d'aire per una de combustible; este procés es denomina renovació de la càrrega.

En els motors, l'energia de decorregut disminuïx i es transforma en energia mecànica. La màquina oposta són els generadors alternatius, en la que es transferix l'energia al decorregut. Si es tracta de decorreguts compresibles, parlem de compressors i si són incompresibles de bombes.

Característiques comunes

La configuració genèrica és un cilindre a on dins hi ha un pistón, a voltes dos. Si hi ha solament un cilindre un extrem del cilindre està tancat, si existixen dos pistones cada u tanca un extrem. En el cilindre s'introduïx el decorregut de treball, generalment aire o vapor d'aigua. Es pot introduir baix pressió i calenta (per eixemple, la màquina de vapor), o es calfa i comprimix en l'interior del cilindre, ya siga per l'ignició d'una mescla d'aire i combustible (motor de combustió interna) o per contacte en un bescanviador d'aire calent en el cilindre (motor Stirling). Els gasos calents i a pressió s'expandixen, espentant el pistón cap a la part inferior del cilindre. El pistón es torna a la part superior del cilindre (punt mort superior) per un volant d'inèrcia, o la potència d'atres pistones conectats al mateix eix o, en alguns dissenys, el pistón pot ser accionado per abdós costats, en el cas dels quals es diu que és de doble efecte. En els motors en dos pistones per cilindre estos tornen al centre. Dins d'este tipo existix una variant que ampra aire comprimit per a desplaçar els pistones motor de pistón lliure

En la majoria dels tipos els gasos expandits o "agotats" s'eliminen del cilindre per esta carrera, encara que en algunes màquines de vapor es condensa i es torna a enviar a la caldera. Alguns tipos de motor de Stirling, no expulsen res, sino que calfa i gela repetidament la mateixa cantitat de gas sagellada. En els que ampren decorreguts incompresibles generalment el decorregut treballa en circuit tancat i es torna a enviar a la bomba.

En la majoria dels tipos, el moviment llineal del pistón es convertix en moviment de rotació a través d'una biela i un cigonyal o per un plat oscilante, amprat prou en els motors hidràulics, o un atre mecanisme adequat. Pero en els martells mecànics no es transforma a moviment circular, sino que s'ampra el llineal alternatiu directament. A sovint, s'utilisa un volant d'inèrcia per a assegurar una rotació suau o per a almagasenar energia per a dur el motor a través d'una part del cicle sense potència. Els motors alternatius de més cilindres, en general, funciona més lliure de vibracions (suaument). La potència d'un motor alternatiu és proporcional al volum de desplaçament dels pistones combinats.

Deu existir algun tipo de sagellat entre el pistón deslizante i les parets del cilindre, de manera que el gas a alta pressió sobre el pistón no s'escape i reduïxca l'eficiència del motor. Este sagellat ho proporciona generalment un o més anells de pistón. Estos són els anells fets d'un metal dur, i introduïts en un recalat circular en el cap del pistón. Els anells d'ajustar-se estretament en el recalat i pressionar contra la paret del cilindre per a formar una junta. Generalment, existixen varis anells i cada u realisa una funció.

Els cilindres poden estar alineats en llínea, en una configuració de V, horisontalment opost un a l'atre, o radialmente al voltant del cigonyal. En els motors en els pistones oposts existixen dos pistones de treball en els extrems oposts del mateix cilindre. I açò permet configuracions exòtiques com la triangular del Napier Deltic. Alguns dissenys han fixat els cilindres en moviment al voltant de l'eix, tal com el motor rotatiu que seguix sent un motor alternatiu el pistón dins del cilindre seguix fent un moviment alternatiu. Els motors que ampren plat oscilante té els cilindres paralels entre sí i sobre l'eix de gir.

En alguns dissenys, la posició del pistón pot permetre o impedir l'entrada o eixida dels gasos en el moment correcte del cicle. Pero normalment es requerixen vàlvules per a realisar esta funció. Lo habitual és que estiguen conduïdes per levas o bielas accionadas per l'eix del motor. Els primers dissenys utilisen la vàlvula corredera, pero ha segut reemplaçat en gran part per la vàlvula de pistón o vàlvula d'assent. En els motors de vapor del punt en el cicle del pistón en la que la vàlvula d'entrada de vapor es tanca es diu el tall i este a sovint es pot controlar per a ajustar el parell motor suministrat pel motor i millorar l'eficiència. En algunes màquines de vapor, l'acció de les vàlvules pot ser substituït per un cilindre oscilante.

Classificació

Els motors mencionats es poden classificar de la següent manera:

Segons el número i disposició de cilindres

Depenent de la disposició pot ser llineal, en V o radial. Depenent de la cantitat pot ser d'1 fins a, generalment, 12.

Segons la forma de provocar l'ignició o encés de la mescla

• Per mig d'encés provocat: Són els de cicle Otto o de gasolina.
• Per mig d'encés per compressió: Són els de cicle Diésel.

Segons la forma de fer la renovació de la càrrega

• Cicle de quatre temps, o 4T en els que el cicle de treball es completa en quatre carreres del émbolo i dos regressos del cigonyal. En estos motors, la renovació de la càrrega es controla per mig de l'obertura i tancament de les vàlvules d'admissió i escape.

• Cicle de dos temps, o 2T el cicle de treball es completa en dos carreres del émbolo i un regrés del cigonyal. La renovació de la càrrega es conseguix per agranada, en desplaçar la nova mescla els gasos de la combustió prèvia, sense la necessitat de vàlvules, (en els diésel du d'escape) ya que és ara el propi émbolo el que en el seu moviment descobrix les lumbreras d'admissió i escape (sol cicle Otto) regulant el procés.