Motors tèrmics de combustió interna

Motors tèrmics de combustió interna: el motor d'explosió
Els motors d'explosió realitzen el treball a partir d'una explosió, controlada, que es produeix dins de la mateixa
màquina. No els cal utilitzar un element intermedi, com ara el vapor, ja que són els mateixos gasos produïts
per l'explosió els que se n'encarreguen, gràcies a la pressió que fan sobre el pistó o èmbol.
Podem distingir dos tipus de motors d'explosió: els motors d'encesa per guspira o de cicle Otto i els d'encesa
per compressió o de cicle dièsel. Tant els uns com els altres poden ser de 4T com de 2T.
Motors d'encesa per guspira o de cicle Otto
Motors de quatre temps:
Els motors de 4T utilitzen la gasolina com a combustible, i amb un mecanisme biela−manovella, transformen
el moviment alternatiu del pistó en un moviment de rotació.
Aquest motor funciona de la següent manera:
1r temps: admissió
comença quan el pistó està a punt d'arribar al PMS. La vàlvula d'admissió s'obre. La depressió (buit)
provocada pel desplaçament del pistó cap a l'interior, xucla la mescla de gasolina i aire que ve del carburador.
2n temps: compressió
la vàlvula d'admissió es tanca i els pistó, desplaçant−se cap a la part superior del cilindre, comprimeix la
mescla aire just abans d'arribar al PMS.
3r temps: explosió
una guspira produïda per la bugia inflama la mescla i provoca l'explosió. Això produeix molts gasos que
empenyen amb força el pistó cap a la part inferior del cilindre.
4rt temps: escapament
un cop el pistó ha arribat a la part inferior del cilindre, s'obre la vàlvula d'escapament i surten els gasos gràcies
al moviment ascendent del pistó. Quan el pistó arriba al PMS, la vàlvula d'escapament es tanca, s'obre la
d'admissió i el cicle torna a comença.
Només el tercer es productiu. Els altres temps consumeixen part de l'energia produïda pel tercer. Els motors
d'explosió de 4T disposen de quatre o més cilindres que se situen l'un al costat de l'altre en línia o bé en forma
de V.
A més del cilindre, amb el pistó, la biela−manovella, les vàlvules d'admissió i escapament, la bugia etc., hi ha
altres elements molt importants en els motors de 4T. Un d'aquests elements és un dispositiu capaç de barrejar
l'aire i la gasolina i introduir−los en els cilindres.
El carburador: la funció que realitza és subministra una mescla d'aire i gasolina polvoritzada al motor. La
part inferior d'un tub anomenat gicler està submergida dins d'una cubeta amb gasolina, i a la part superior és
dins de la conducció que es dirigeix a la vàlvula d'admissió. Quan el pistó xucla l'aire del gicler surten unes
1
gotetes de gasolina que es mesclen amb l'aire: s'ha produït una polvorització. El sistema de carburador que
acabem de descriure és el més senzill, s'anomenen atmosfèrics.
Dispositius
capaços de
barrejar aire
i gasolina
La injecció electrònica: és el mètode d'alimentació més emprat en els motors dels automòbils i ha substituït
els carburadors. Com que la gasolina s'introdueix en el canal d'admissió mitjançant uns injectors, el rendiment
que s'obté és més alt. Els injectors són controlats per un circuit electrònic.
La bugia
L'element encarregat de provocar l'explosió és la bugia, que es troba a la culata del motor; una part de la bugia
entra a l'interior del cilindre. Si des de l'exterior li fem arribar una tensió elèctrica elevada, farem saltar a
l'interior una descàrrega elèctrica (guspira) que provocarà l'explosió. El sistema que controla l'explosió és el
sistema d'encesa.
El circuit de refrigeració
Hi ha la necessitat de reduir la temperatura que es produeix per efecte de les explosions continuades d'on en
surt fred i és impulsat novament al motor a través de la bomba d'aigua. El refredament s'efectua mitjançant un
líquid que circula per un circuit de refrigeració. El líquid calent que surt del motor es refreda en un element
anomenat radiador
Les vàlvules
Les vàlvules s'obren i es tanquen. En els motors d 4T hi ha una sèrie de mecanisme basats en les lleves i les
palanques que s'encarreguen d'aquesta funció. Els motors de 16 vàlvules tenen quatre cilindres i quatre
vàlvules per cilindre, dues d'admissió i dues d'escapament. D'aquesta manera s'augmenta la potència i el
rendiment del motor
La lubricació
Dins del càrter dels motors de 4T hi ha una quantitat d'oli lubricant per augmentar el rendiment del motor,
reduir−ne el desgast i dissipar la calor generada per la fricció de les unions mòbils. La lubricació és vital per
als motors.
Motors de dos temps:
Els motors de 2T són més lleugers i més senzills que els de 4T, però funcionen de manera molt similar i
utilitzen gasolina mesclada amb oli. Tot i que es diuen de 2T, de fet en tenen quatre. L'admissió i la
compressió s'efectuen al mateix temps i a continuació l'explosió i l'escapament també es produeixen
simultàniament. Això és possible gràcies a unes obertures que hi ha a les parets del cilindre, en comptes de les
vàlvules, anomenades espiralls, per on entren i surten els gasos. Funciona de la següent manera:
2
1r temps: admissió i compressió
el pistó es desplaça fins al PMS. En aquest moviment cap a la part superior del cilindre, el pistó tanca l'espirall
d'escapament i obre l'espirall d'admissió, per on entra la mescla d'aire, gasolina i oli. Simultàniament a la cursa
ascendent del pistó cap al PMS, s'efectua la compressió.
2n temps: explosió i escapament
una vegada que el pistó arriba al PMS, la guspira de la bugia provoca l'explosió i impulsa violentament el
pistó cap avall. Durant aquest moviment, el pistó tanca l'espirall d'admissió i obre el d'escapament i l'espirall
de càrrega. Es produeix la sortida dels gasos cremats, l'escapament, i a causa del moviment descendent del
pistó, la mescla combustible procedent del càrter, on havia entrat abans, entra per l'espirall de càrrega dins del
cilindre per la part superior del pistó.
Teòricament, els motors de 2T haurien de tenir un rendiment superior als de 4T, ja que es produeix una
explosió cada volta de cigonyal, en lloc de cada dues, com passa en els de 4T. Tanmateix, a la pràctica no és
així, ja que l'absència de vàlvules no garanteix que s'ompli bé el cilindre en l'admissió, ni una bona evacuació
de gasos en l'escapament.
Els motors de 2T treballen més revolucionats que els de 4T. Això és un inconvenient, perquè com més
revolucionat treballa un motor, el desgast dels seus components i mecanismes és més ràpid.
La cilindrada
La cilindrada és la suma dels volums de tots els cilindres d'un motor d'explosió. Es pot conèixer el volum d'un
cilindre multiplicant la superfície del pistó per la cursa. La cilindrada està relacionada està relacionada amb la
potència del motor.
La formula és aquesta:
Vc=·r2·c (cm3)
On r és el radi del cilindre i c la cursa( distància entre PMI i PMS). La cilindrada total Vt valdrà:
Vt= Vc·nc (cm3)
Motor d'encesa per compressió o dièsel
3
El motor dièsel basa el seu funcionament en el sistema d'encesa o explosió. Sempre que un gas es
comprimeix, augmenta de temperatura. Si aquest gas és combustible i el comprimim fins que arriba a la
temperatura de combustió, no caldrà que provoquem cap guspira per causar l'explosió. Funciona de la següent
manera:
1r temps: admissió
comença quan el pistó està a punt d'arribar al PMS. S'obre la vàlvula d'admissió i el desplaçament dl pistó fins
a la part inferior del cilindre provoca l'entrada d'aire(sense combustible) al cilindre.
2n temps: compressió
amb les vàlvules tancades, el pistó comprimeix l'aire. La compressió és forta i ràpida, això fa que la
temperatura arribi a uns valors elevats.
3r temps: explosió
uns injectors introdueixen a pressió la dosi de gasoli necessària. A causa de l'alta temperatura i la pressió,
s'inflama, això fa que els gasos empenyin el pistó cap a la part inferior del cilindre.
4rt temps: escapament
un cop el pistó ha arribat al PMI, s'obre la vàlvula d'escapament i surten els gasos gràcies al moviment
ascendent del pistó.
5
4