El motor de gasolina ( inglés británico ) o el motor de gasolina ( inglés americano ) es un motor de combustión interna con encendido por chispa , diseñado para funcionar con gasolina (gasolina) y combustibles volátiles similares .
En la mayoría de los motores de gasolina, el combustible y el aire suelen mezclarse previamente antes de la compresión (aunque algunos motores de gasolina modernos utilizan ahora inyección directa de cilindros ). La premezcla se realizaba anteriormente en un carburador , pero ahora se realiza mediante inyección de combustible controlada electrónicamente , excepto en motores pequeños donde el costo / complicación de la electrónica no justifica la eficiencia adicional del motor. El proceso se diferencia de un motor diesel en el método de mezclar el combustible y el aire y en el uso de bujías para iniciar el proceso de combustión. En un motor diesel, solo se comprime aire (y por lo tanto se calienta) y el combustible se inyecta en aire muy caliente al final de la carrera de compresión.y se enciende automáticamente.
Historia
El primer motor de gasolina práctico fue construido en 1876 en Alemania por Nicolaus August Otto , [1] aunque había habido intentos anteriores de Étienne Lenoir , Siegfried Marcus , Julius Hock y George Brayton . [2]
Índice de compresión
Con aire y combustible en un cilindro cerrado, comprimir demasiado la mezcla presenta el peligro de autoencendido o comportarse como un motor de encendido por compresión . Debido a la diferencia en las tasas de combustión entre los dos combustibles diferentes, los motores de gasolina están diseñados mecánicamente con una sincronización diferente a los diésel, por lo que el encendido automático de un motor de gasolina hace que la expansión del gas dentro del cilindro alcance su punto máximo antes de que el cilindro haya alcanzado la posición del punto muerto superior (TDC). Las bujías generalmente se configuran estáticamente o en ralentí a un mínimo de 10 grados aproximadamente de rotación del cigüeñal antes de que el pistón alcance el TDC, pero a valores mucho más altos a velocidades del motor más altas para dar tiempo a que la carga de aire y combustible complete sustancialmente la combustión antes. Se ha producido mucha expansión: la expansión del gas se produce con el pistón moviéndose hacia abajo en la carrera de potencia. La gasolina de mayor octanaje se quema más lentamente, por lo que tiene una menor propensión a autoinflamarse y su tasa de expansión es menor. Por lo tanto, los motores diseñados para funcionar exclusivamente con combustible de alto octanaje pueden lograr relaciones de compresión (CR) más altas.
La mayoría de los motores de gasolina de automóviles modernos generalmente tienen una relación de compresión de 10.0: 1 a 13.5: 1. Los motores con un sensor de detonación pueden tener, y generalmente tienen, una CR superior a 11.1: 1 y se acerca a 14.0: 1 (para combustible de alto octanaje y generalmente con inyección directa de combustible ) y los motores sin un sensor de detonación generalmente tienen una CR de 8.0: 1 a 10.5: 1. [3] [4]
Rapidez y eficiencia
Los motores de gasolina funcionan a velocidades de rotación más altas que los diésel, en parte debido a sus pistones, bielas y cigüeñal más ligeros (una eficiencia de diseño que es posible gracias a relaciones de compresión más bajas) y debido a que la gasolina se quema más rápidamente que el diésel.
Debido a que los pistones en los motores de gasolina tienden a tener carreras mucho más cortas que los pistones en los motores diesel, por lo general, un pistón en un motor de gasolina tarda menos tiempo en completar su carrera que un pistón en un motor diesel. Sin embargo, las relaciones de compresión más bajas de los motores de gasolina dan a los motores de gasolina una eficiencia menor que los motores diesel.
Por lo general, la mayoría de los motores de gasolina tienen aproximadamente un 20% (promedio) de eficiencia térmica , que es casi la mitad de los motores diesel. Sin embargo, se informa que algunos motores más nuevos son mucho más eficientes (eficiencia térmica de hasta 38%) que los motores de encendido por chispa anteriores. [5]
Aplicaciones
Actual
Los motores de gasolina tienen muchas aplicaciones, que incluyen:
- Automóviles
- Motocicletas
- Aeronave
- Lanchas motoras
- Motores pequeños , como cortadoras de césped , motosierras y generadores de motores portátiles
Histórico
Antes de que se generalizara el uso de motores diesel , los motores de gasolina se usaban en autobuses , camiones ( camiones ) y algunas locomotoras de ferrocarril . Ejemplos:
- Autobús Bedford OB
- Camión de la serie Bedford M
- Locomotora furgón GE de gas y electricidad de 57 toneladas
Diseño
Ciclos de trabajo
Los motores de gasolina pueden funcionar en el ciclo de cuatro tiempos o en el ciclo de dos tiempos. Para obtener detalles de los ciclos de trabajo, consulte:
- Ciclo de cuatro tiempos
- Ciclo de dos tiempos
- Motor Wankel
Disposición del cilindro
Arreglos de cilindro común son de 1 a 6 cilindros en línea o de 2 a 12 cilindros en V-formación . Los motores planos , como un diseño en V aplanado, son comunes en pequeños aviones y motocicletas y fueron un sello distintivo de los automóviles Volkswagen en la década de 1990. Los Flat 6 todavía se utilizan en muchos Porsche modernos , así como en Subarus . Muchos motores planos están refrigerados por aire. Menos común, pero notable en vehículos diseñados para altas velocidades, es la formación W, similar a tener motores de 2 V uno al lado del otro. Las alternativas incluyen motores rotativos y radiales, estos últimos suelen tener 7 o 9 cilindros en un solo anillo, o 10 o 14 cilindros en dos anillos.
Enfriamiento
Los motores de gasolina pueden ser refrigerados por aire , con aletas (para aumentar la superficie de los cilindros y la culata ); o refrigerado por líquido, por una camisa de agua y un radiador . El refrigerante antes era agua, pero ahora suele ser una mezcla de agua y etilenglicol o propilenglicol . Estas mezclas tienen puntos de congelación más bajos y puntos de ebullición más altos que el agua pura y también previenen la corrosión, con anticongelantes modernos que también contienen lubricantes y otros aditivos para proteger los sellos y cojinetes de la bomba de agua . El sistema de enfriamiento suele estar ligeramente presurizado para aumentar aún más el punto de ebullición del refrigerante.
Encendido
Los motores de gasolina usan encendido por chispa y la corriente de alto voltaje para la chispa puede ser proporcionada por un magneto o una bobina de encendido . En los motores de automóviles modernos, el tiempo de encendido se gestiona mediante una unidad de control del motor electrónica .
Medida de potencia
La forma más común de clasificación del motor es lo que se conoce como potencia de frenado, medida en el volante y expresada en caballos de fuerza métricos o kilovatios (métrico), o en caballos de fuerza (Imperial / EE. UU.). Esta es la salida de potencia mecánica real del motor en una forma completa y utilizable. El término "freno" proviene del uso de un freno en una prueba de dinamómetro para cargar el motor. Para mayor precisión, es importante comprender qué se entiende por usable y completo. Por ejemplo, para el motor de un automóvil, además de la fricción y las pérdidas termodinámicas dentro del motor, la potencia es absorbida por la bomba de agua , el alternador y el ventilador del radiador, lo que reduce la potencia disponible en el volante para mover el automóvil. La potencia también es absorbida por la bomba de dirección asistida y el compresor del aire acondicionado (si está instalado), pero estos no se instalan durante una prueba o cálculo de potencia de salida. La potencia de salida varía ligeramente según el valor energético del combustible, la temperatura y la humedad del aire ambiente y la altitud. Por lo tanto, existen estándares acordados en los Estados Unidos y Europa sobre el combustible que se debe usar durante las pruebas, y los motores están clasificados a 25 ° C (Europa) y 64 ° F (EE. UU.) [6] al nivel del mar, 50% de humedad . Los motores marinos, tal como se suministran, generalmente no tienen ventilador de radiador y, a menudo, no tienen alternador . En tales casos, la potencia nominal indicada no permite pérdidas en el ventilador del radiador ni en el alternador. La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) en los EE. UU. Y la Organización Internacional de Normalización (ISO) en Europa, publican estándares sobre procedimientos exactos y cómo aplicar correcciones para condiciones no estándar como la altitud sobre el nivel del mar.
Los probadores de automóviles están más familiarizados con el dinamómetro de chasis o "carretera rodante" instalado en muchos talleres. Esto mide la potencia del freno de la rueda motriz, que generalmente es un 15-20% menor que la potencia del freno medida en el cigüeñal o volante en un dinamómetro de motor. [7]
Ver también
- Aburrir
- Inyección directa de gasolina
- Motor de pistones opuestos
- Motor Otto
Referencias
- ^ CA 6479 "Motor de gasolina"
- ^ "¿Quién inventó el coche?" .
- ^ "Eficiencia energética de los vehículos" . www.hk-phy.org . Consultado el 7 de octubre de 2017 .
- ^ "Inyección directa de combustible: qué es y cómo funciona" . ThoughtCo . Consultado el 7 de octubre de 2017 .
- ^ "El motor de gasolina de Toyota alcanza una eficiencia térmica del 38 por ciento" . Informes de vehículos ecológicos . Consultado el 7 de octubre de 2017 .
- ^ "Regulaciones y Estándares" . EPA . EPA . Consultado el 11 de abril de 2016 .
- ^ https://www.youtube.com/watch?v=WkqbTIM5RbI&t=3m39s