Motor a reacción
Un motor de combustión interna (motor ICE o motor IC) es un motor térmico en el que la combustión de un combustible se produce con un oxidante (normalmente aire) en una cámara de combustión que forma parte integral del circuito de flujo del fluido de trabajo. En un motor de combustión interna, la expansión de los gases a alta temperatura y alta presión producidos por la combustión aplica una fuerza directa a algún componente del motor. La fuerza se aplica normalmente a los pistones (motor de pistón), a los álabes de la turbina (turbina de gas), a un rotor (motor Wankel) o a una tobera (motor de reacción). Esta fuerza mueve el componente a lo largo de una distancia, transformando la energía química en energía cinética que se utiliza para propulsar, mover o impulsar lo que sea que el motor esté unido. Esto sustituyó al motor de combustión externa para aplicaciones en las que el peso o el tamaño de un motor eran más importantes[1][2][3].
Aunque hay muchas aplicaciones estacionarias, la mayoría de los motores de combustión interna se utilizan en aplicaciones móviles y son la principal fuente de alimentación de vehículos como coches, aviones y barcos. Los motores de combustión interna suelen funcionar con combustibles basados en hidrocarburos, como el gas natural, la gasolina, el gasóleo o el etanol. Los combustibles renovables, como el biodiésel, se utilizan en los motores de encendido por compresión (CI) y el bioetanol o el ETBE (éter tert-butílico) producido a partir del bioetanol en los motores de encendido por chispa (SI). Ya en 1900, el inventor del motor diésel, Rudolf Diesel, utilizaba aceite de cacahuete para hacer funcionar sus motores[6] Los combustibles renovables se mezclan habitualmente con los fósiles. El hidrógeno, que rara vez se utiliza, puede obtenerse a partir de combustibles fósiles o de energías renovables.
Motor de gasolina
Los motores de combustión interna (MCI) todavía tienen potencial para mejorar sustancialmente, sobre todo en lo que respecta a la eficiencia del combustible y la compatibilidad con el medio ambiente. Para aprovechar al máximo los márgenes restantes, es necesario aplicar sistemas de control cada vez más sofisticados. Este libro ofrece una introducción al diseño de sistemas de control rentables basados en modelos para motores de combustión interna. El énfasis principal se pone en el ICE y sus dispositivos auxiliares. Se desarrollan modelos matemáticos para estos procesos y se presentan soluciones para determinados problemas de control de avance y retroalimentación.
Los debates sobre las emisiones contaminantes y el ahorro de combustible de los motores de combustión interna en las aplicaciones de automoción se han intensificado constantemente desde la publicación de la primera edición de este libro. La preocupación por la calidad del aire, los recursos limitados de los combustibles fósiles y los efectos perjudiciales de los gases de efecto invernadero han estimulado enormemente el interés tanto de la industria como del mundo académico por introducir nuevas mejoras.
– sección reestructurada y ligeramente ampliada sobre los sobrealimentadores; – breve subsección sobre las oscilaciones rotacionales y su tratamiento en los bancos de pruebas de motores; – sección completa sobre el modelado, la detección y el control del golpeteo del motor; – modelo físico y químico mejorado para el convertidor catalítico de tres vías; – nueva metodología para el diseño de un controlador de la relación aire-combustible; – breve introducción al cálculo termodinámico del ciclo del motor y los correspondientes aspectos orientados al control
Motor híbrido
La invención del motor de combustión interna en el siglo XIX ha revolucionado el transporte por tierra, agua y aire. A pesar de su omnipresencia en la actualidad, el funcionamiento de un motor puede resultar críptico. A lo largo de este artículo me gustaría explicar el funcionamiento de todas las piezas básicas del motor que se muestran en la demostración de abajo. Puedes arrastrarlo para verlo desde otros ángulos:
Es difícil hablar de un dispositivo mecánico sin visualizar su movimiento, por lo que muchas de las demostraciones de esta entrada del blog están animadas. Por defecto, todas las animaciones están activadas, pero si las encuentras molestas, o si quieres ahorrar energía, puedes pausarlas globalmente.Desactivadas, pero si prefieres que las cosas se muevan mientras lees, puedes desactivarlas globalmente.
La fuerza aplicada a distancia del eje genera un par de torsión. Cuanto más fuerte empujemos la manivela, mayor será el par en el eje. Este mecanismo de manivela es precisamente lo que convierte la fuerza lineal en par en un molinillo de café manual o en una bicicleta.
Ciclo Otto
Los grandes avances tecnológicos han permitido aumentar la eficiencia de los motores de combustión interna para ahorrar combustible y reducir considerablemente las emisiones contaminantes asociadas. La preocupación por la ecología está en el centro de la investigación sobre el desarrollo de motores.
Durante cada ciclo, la combustión de la mezcla de combustible (mezcla aire-combustible) en la cámara provoca un aumento de la presión de los gases que impulsa el pistón y el sistema del cigüeñal. Como el cigüeñal está conectado a los componentes de la transmisión mecánica (cajas de cambio, ejes de transmisión, etc.), su movimiento impulsa las ruedas del vehículo.
El rendimiento del motor depende, en primer lugar, de la cantidad de energía generada por la combustión y, por tanto, de la cantidad de mezcla de combustible presente en la cámara de combustión. Así pues, está directamente relacionado con el volumen de la cámara (cilindrada unitaria), el número de cámaras o cilindros del motor (cilindrada total) y la cantidad de combustible inyectado.
El término se refiere al hecho de que se necesitan 4 carreras distintas para convertir la energía química contenida en el combustible en energía mecánica. Cada carrera corresponde a media rotación del cigüeñal (un movimiento hacia arriba o hacia abajo del pistón). Las carreras 1 y 4 están dedicadas a la transferencia de gases (admisión de gases frescos y expulsión de gases de escape), mientras que las carreras 2 y 3 son necesarias para la preparación de la combustión, seguida de la combustión propiamente dicha y su transformación en energía mecánica.