Los motores de gasolina son una clase de motores de combustión interna en los que una chispa eléctrica en los cilindros enciende una mezcla de aire y combustible precomprimidos . El control de potencia en este tipo de motores se realiza, por regla general, regulando el caudal de aire a través de la válvula de mariposa .
Un tipo de acelerador es un acelerador de carburador que regula el flujo de una mezcla combustible en los cilindros de un motor de combustión interna. El cuerpo de trabajo es una placa fijada sobre un eje giratorio, colocada en un tubo por el que fluye un medio controlado. En los automóviles , el acelerador se controla desde el asiento del conductor mediante un pedal . En los automóviles modernos, no existe una conexión mecánica directa entre el pedal del acelerador y el acelerador. El amortiguador es girado por un motor eléctrico controlado por una unidad de control electrónico (ECU). El bloque de pedales contiene un potenciómetro que cambia su resistencia dependiendo de la posición del pedal.
El primer motor de gasolina práctico fue construido en 1876 en Alemania por Nikolaus Otto , aunque Étienne Lenoir , Siegfried Marcus , Julius Hock y George Brighton habían realizado intentos anteriores .
Ver también: Clasificación de motores de autotractor Archivado el 1 de enero de 2013 en Wayback Machine .
Como su nombre lo indica, el ciclo de un motor de cuatro tiempos consta de cuatro etapas principales: tiempos .
1. Entrada. El pistón se mueve desde el punto muerto superior (TDC) al punto muerto inferior (BDC). En este caso, las levas del árbol de levas abren la válvula de admisión y, a través de esta válvula, se aspira una mezcla fresca de combustible y aire al cilindro. 2. Compresión. El pistón va de BDC a TDC, comprimiendo la mezcla. Esto aumenta significativamente la temperatura de la mezcla. La relación entre el volumen de trabajo del cilindro en BDC y el volumen de la cámara de combustión en TDC se denomina relación de compresión. La relación de compresión es un parámetro muy importante, generalmente cuanto mayor sea, mayor será la eficiencia de combustible del motor. Sin embargo, un motor de mayor compresión requiere combustible de mayor octanaje, que es más caro. 3. Combustión y expansión (carrera del pistón). Poco antes del final del ciclo de compresión, la mezcla de aire y combustible se enciende con una chispa de una bujía. Durante el viaje del pistón de TDC a BDC, el combustible se quema y, bajo la influencia del calor del combustible quemado, la mezcla de trabajo se expande, empujando el pistón. El grado de "inclinación" del cigüeñal del motor al PMS cuando se enciende la mezcla se denomina tiempo de encendido. El avance del encendido es necesario para que la mayor parte de la mezcla de aire y combustible tenga tiempo de encenderse en el momento en que el pistón está en TDC (el proceso de encendido es un proceso lento en relación con la velocidad de los sistemas de pistón de los motores modernos). En este caso, el aprovechamiento de la energía del combustible quemado será máximo. La combustión de combustible lleva casi un tiempo fijo, por lo que para aumentar la eficiencia del motor, debe aumentar el tiempo de encendido con el aumento de la velocidad. En los motores más antiguos, este ajuste se realizaba mediante un dispositivo mecánico, un regulador de vacío centrífugo que actuaba sobre un picador. En los motores más modernos, la electrónica se utiliza para ajustar el tiempo de encendido. En este caso, se utiliza un sensor de posición del cigüeñal, que generalmente funciona según el principio inductivo. 4. Liberación. Después del BDC del ciclo operativo, la válvula de escape se abre y el pistón que se mueve hacia arriba desplaza los gases de escape del cilindro del motor. Cuando el pistón alcanza el TDC, la válvula de escape se cierra y el ciclo comienza de nuevo.También hay que recordar que el siguiente proceso (por ejemplo, admisión) no tiene por qué comenzar en el momento en que finaliza el anterior (por ejemplo, escape). Esta posición, cuando ambas válvulas (entrada y salida) están abiertas a la vez, se denomina superposición de válvulas. La superposición de válvulas es necesaria para un mejor llenado de los cilindros con una mezcla combustible, así como para una mejor limpieza de los cilindros de los gases de escape.
En un motor de dos tiempos, todo el ciclo de trabajo ocurre durante una revolución del cigüeñal. Al mismo tiempo, solo quedan la compresión y la expansión del ciclo de un motor de cuatro tiempos . La admisión y el escape se reemplazan por un cilindro de barrido cerca del punto muerto inferior del pistón, en el que una nueva mezcla de trabajo expulsa los gases de escape del cilindro.
Más detalladamente, el ciclo del motor se organiza de la siguiente manera: cuando el pistón sube, la mezcla de trabajo en el cilindro se comprime. Al mismo tiempo, el pistón que se mueve hacia arriba crea un vacío en la cámara del cigüeñal. Bajo la acción de este vacío, la válvula del múltiple de admisión se abre y una nueva porción de la mezcla de aire y combustible (generalmente con la adición de aceite ) es succionada hacia la cámara del cigüeñal. Cuando el pistón se mueve hacia abajo, la presión en la cámara del cigüeñal aumenta y la válvula se cierra. El encendido, la combustión y la expansión de la mezcla de trabajo ocurren de la misma manera que en un motor de cuatro tiempos. Sin embargo, cuando el pistón se mueve hacia abajo, unos 60 ° antes de BDC, el puerto de escape se abre (en el sentido de que el pistón deja de bloquear el puerto de escape). Los gases de escape (que todavía están a alta presión) se precipitan a través de esta ventana hacia el colector de escape. Después de un tiempo, el pistón también abre el puerto de entrada, ubicado en el costado del colector de admisión. La mezcla fresca, expulsada de la cámara del cigüeñal por el descenso del pistón, ingresa al volumen de trabajo del cilindro y finalmente desplaza los gases de escape. En este caso, parte de la mezcla de trabajo puede arrojarse al colector de escape. Cuando el pistón se mueve hacia arriba, una nueva porción de la mezcla de trabajo es succionada hacia la cámara del cigüeñal.
Se puede ver que un motor de dos tiempos con el mismo volumen de cilindros debería tener casi el doble de potencia. Sin embargo, esta ventaja no se materializa por completo debido a la insuficiente eficiencia de barrido en comparación con la entrada y salida normales. La potencia de un motor de dos tiempos de la misma cilindrada que un motor de cuatro tiempos es de 1,5 a 1,8 veces mayor.
Una ventaja importante de los motores de dos tiempos es la ausencia de un sistema de válvulas y un árbol de levas voluminosos.
En los motores de carburador, el proceso de preparación de una mezcla combustible tiene lugar en un carburador , un dispositivo especial en el que el combustible se mezcla con el flujo de aire debido a las fuerzas aerodinámicas causadas por la energía del flujo de aire aspirado por el motor.
En los motores de inyección , el combustible se inyecta en la corriente de aire mediante toberas especiales , a las que se suministra combustible a presión, y la dosificación se lleva a cabo mediante una unidad de control electrónico, aplicando un pulso de corriente que abre la tobera o, en motores más antiguos, mediante un sistema mecánico especial.
La transición de los motores de carburador clásicos a los inyectores se produjo principalmente debido a los mayores requisitos para la pureza de los gases de escape (gases de escape) y la instalación de convertidores de gases de escape modernos (convertidores catalíticos o simplemente catalizadores). Es el sistema de inyección de combustible, controlado por el programa de la unidad de control, el que puede garantizar la constancia de la composición de los gases de escape que van al catalizador. La constancia de la composición es necesaria para el funcionamiento normal del catalizador, ya que un catalizador moderno puede funcionar solo en un rango estrecho de una composición dada y requiere un contenido de oxígeno estrictamente definido. Por eso, en aquellos sistemas de control donde se instala un catalizador, un elemento obligatorio es una sonda lambda , también conocida como sensor de oxígeno. Gracias a la sonda lambda, el sistema de control, analizando constantemente el contenido de oxígeno en los gases de escape, mantiene la proporción exacta de oxígeno, productos de combustión de combustible suboxidados y óxidos de nitrógeno , que el catalizador puede neutralizar. El hecho es que un catalizador moderno se ve obligado no solo a oxidar los residuos de hidrocarburos y monóxido de carbono que no se han quemado por completo en el motor , sino también a restaurar los óxidos de nitrógeno, y este es un proceso que va en un completamente diferente (desde el punto de vista de la química) dirección. También es deseable oxidar completamente todo el flujo de gas una vez más. Esto es posible solo dentro de la llamada "ventana catalítica", es decir, un rango estrecho de relación de combustible y aire, cuando el catalizador puede realizar sus funciones. La proporción de combustible y aire en este caso es de aproximadamente 1:14,7 por peso (también depende de la proporción de C a H en la gasolina), y se mantiene en el corredor en aproximadamente más o menos 5%. Dado que una de las tareas más difíciles es mantener los estándares de los óxidos de nitrógeno, es necesario además reducir la intensidad de su síntesis en la cámara de combustión. Esto se hace principalmente bajando la temperatura del proceso de combustión añadiendo una cierta cantidad de gases de escape a la cámara de combustión en algunos modos críticos ( sistema de recirculación de gases de escape ).