Motors d'explosió: tipus, funcionament i cicles Otto, Dièsel i Wankel

Resumen

El document explica els principals tipus de motors d'explosió, distingint entre els d'encesa per guspira (cicle Otto) i els d'encesa per compressió (cicle Dièsel), i els seus cicles de 4 temps. També introdueix el motor Wankel i el funcionament de les turbines d'acció i reacció. L'estudiant aprendrà les fases de cada cicle i les diferències entre aquests motors.

Puntos clave

Els motors d'explosió principals són el d'encesa per guspira (cicle Otto) i el d'encesa per compressió (cicle Dièsel).
El cicle Otto de 4 temps consta d'admissió, compressió, explosió i escapament.
Només el temps d'explosió és productiu; els altres consumeixen part de l'energia generada.
Al motor Dièsel només entra aire a l'admissió i el combustible s'injecta a alta pressió, inflamant-se per la temperatura de la compressió.
El motor Wankel fa els cicles del motor Otto en una sola rotació de l'eix, amb un rotor triangular que gira dins d'una cambra ovalada.
En una turbina, el vapor actua primer sobre els àleps d'un rodet giratori (acció) i després sobre els del rodet fix (reacció).

Ponte a prueba

Tipus de turbines: Acció i Reacció

En les turbines, hi ha diversos rodets, uns fixos i altres giratoris, col·locats alternativament. El vapor incideix primer sobre els àleps d'un rodet giratori fent-lo girar (acció). En sortir d'aquest, i a causa de la inclinació dels àleps, es dirigeix cap als àleps del rodet fix, que també estan inclinats de manera que el dirigeixen de nou cap al rodet següent (reacció).

Motors d'explosió: Tipus i Funcionament

Actualment, podem distingir dos tipus principals de motors d'explosió:

Motors d'encesa per guspira (cicle Otto).
Motors d'encesa per compressió (cicle Dièsel).

Tots dos tipus poden ser de 4 temps (4T) o de 2 temps (2T), encara que els motors de 2T dièsel no són habituals.

Cicle Otto (Motors de 4T)

Nikolaus Otto, un enginyer alemany, va inventar el motor de cicle Otto el 1876. Era un motor de gas amb elements similars a la màquina de vapor. Paral·lelament, el francès Beau de Rochas, a finals del segle XIX, va aconseguir construir un motor similar.

Els motors de 4T utilitzen gasolina com a combustible i, amb un mecanisme biela-manovella, transformen el moviment rectilini alternatiu del pistó en un moviment de rotació, igual que les màquines de vapor. Normalment tenen més d'un cilindre.

Funcionament (4 Temps):

Admissió: Comença quan el pistó està a punt d'arribar al Punt Mort Superior (PMS). La vàlvula d'admissió s'obre a través de l'arbre de lleves accionat per corretja. La depressió, provocada pel desplaçament del pistó cap a la part inferior del cilindre (Punt Mort Inferior, PMI), succiona l'aire de l'exterior que omple el cilindre. Aquí és quan s'injecta la gasolina dins del cilindre a través d'injecció electrònica, que conté un petit microprocessador electrònic que dosifica la gasolina en funció de la quantitat d'aire i de la velocitat del motor. Antigament s'utilitzaven carburadors on el corrent d'aire que entrava en el cilindre arrossegava la gasolina cap a dins.
Compressió: Comença després del temps d'admissió. La vàlvula d'admissió es tanca i el pistó, desplaçant-se cap a la part superior del cilindre, comprimeix la mescla d'aire i gasolina just abans d'arribar al PMS.
Explosió: Després de la compressió, una guspira produïda per la bugia inflama la mescla i provoca l'explosió. Això genera molts gasos que empenyen amb força el pistó cap al PMI.
Escapament: S'obre la vàlvula d'escapament i els gasos surten 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 començar.

Dels 4 temps, només el tercer (explosió) és productiu; els altres consumeixen part de l'energia generada. Actualment, els motors de 4T disposen de 4 o més cilindres que se situen l'un al costat de l'altre en línia o bé en forma de V.

Cicle Dièsel

El motor dièsel, que deu el seu nom a Rudolf Diesel, es basa en el sistema de combustió per compressió. Sempre que un gas es comprimeix, augmenta la seva temperatura. Si aquest gas és combustible i el comprimim fins que arriba a la temperatura de combustió, no caldrà cap guspira per a l'explosió.

Té cilindres que segueixen un cicle de 4 temps, com el de gasolina, però amb algunes diferències. En l'admissió, només entra aire dins del cilindre, que es comprimirà fortament pel pistó fins a arribar al PMS. Llavors, el combustible s'introdueix a alta pressió dins del cilindre (o a través d'una cambra de combustió) per un injector que és accionat per una potent bomba. El combustible entra en contacte amb l'aire calent i es produeix la combustió. La resta del cicle és similar al cicle Otto.

Motor Wankel

El motor Wankel realitza els mateixos cicles que el motor Otto, però un darrere l'altre en una sola rotació de l'eix motriu. Durant el gir es duen a terme 3 admissions, 3 compressions, 3 explosions i 3 escapaments. Això ho fa un rotor en forma de triangle amb els cantons corbats cap enfora, que gira dins d'una cambra ovalada.

Va ser dissenyat per l'alemany Felix Wankel i posat a punt el 1963. No produeix moviments alternatius i utilitza gasolina.

Preguntas frecuentes

Quines són les fases del cicle Otto de 4 temps?

Les fases són admissió, compressió, explosió i escapament. Només el temps d'explosió genera energia útil, ja que els altres consumeixen part de l'energia produïda.

En què es diferencia el motor dièsel del motor de gasolina?

El motor dièsel només admet aire durant l'admissió i el combustible s'introdueix a alta pressió al final de la compressió, s'inflama per la temperatura de l'aire i no necessita bugia.

Qui va inventar el motor de cicle Otto?

El motor de cicle Otto va ser inventat per Nikolaus Otto, un enginyer alemany, el 1876.

Com funciona el motor Wankel?

El motor Wankel realitza els cicles del motor Otto en una sola rotació de l'eix motriu, amb un rotor en forma de triangle que gira dins d'una cambra ovalada. No produeix moviments alternatius i utilitza gasolina.