2 - Contexto

2.2 - Casos particulares

2.2.2 - Configuración mecánica de los motores térmicos

2.2.2.1 - Motores alternativos de gasolina de cuatro y de dos tiempos

El motor alternativo de gasolina es un motor de acondicionamiento homogéneo de la mezcla aire-carburante y con encendido por chispa.

El carburante es principalmente gasolina, pero también puede ser un producto de substitución como el gas licuado de petróleo.

El acondicionamiento se realiza bien en el carburador, bien indirectamente en el colector de admisión, o bien directamente en el cilindro, en los cuales el carburante se inyecta cíclicamente.

La mezcla se comprime periódicamente en un cilindro de trabajo hasta una presión que varía entre 15 y 25 bar.

La temperatura de compresión resultante que varía entre 400° y 600° Celsius todavía es inferior al umbral de autoinflamación de forma que la mezcla se debe inflamar para conseguir la transformación del carburante en energía calorífica.

La inflamación provocada por una chispa tiene lugar a una velocidad muy elevada. Genera una umento de la presión igual a aproximadamente siete veces la obtenida al final de la compresión, cuandola presión media eficaz es aproximadamente igual a la obtenida al final de la compresión.

Estos valores no se pueden calcular con exactitud a causa de las numerosas variables que intervienen simultáneamente. Es una de las razones por las cuales la fabricación de un motor de gasolina está ampliamente condicionada por el empirismo.

La renovación de la carga se realiza en un motor de cuatro tiempos con la ayuda de un dispositivo de válvulas, o en un motor de dos tiempos mediante luces dispuestas cerca del punto muerto inferior.

El trabajo útil generado se transforma mediante un mecanismo de bielas en un par motor disponible en el extremo del cigüeñal. Este sistema de bielas es complejo y requiere que el motor gire al ralentí a regímenes de entre 800 y 1200 revoluciones por minuto para no calar el motor. Ello representa un consumo de carburante importante, especialmente donde la circulación no es fluida.

A partir de ahora podemos constatar que:

- la relación entre la fatiga máxima de los componentes mecánicos sometidos al pico de presión yla fatiga media de estos componentes es igual a p_max/p_me ;

- el dimensionamiento de estos componentes viene determinado por el pico de presión (presión de punta) a la que se añade un margen de seguridad, y no por la presión media eficaz, lo que requiere componentes ampliamente sobre dimensionados..

Ventajas del motor de gasolina:

- su diseño se domina desde hace decenios;

- estructuras económicas basadas en este motor;

- configuración pistón/cilindro que favorece las presiones elevadas.

Inconvenientes del motor de gasolina:

- requiere carburantes sofisticados;

- mala relación p_max/p_me ;

- bajo rendimiento: solo aproximadamente el 30% de la energía calorífica contenida en el carburante se transforma en energía mecánica;

- emisiones de gases tóxicos relativamente elevadas: NO, HC, CO;

- ruidoso;

- requiere una caja de cambios.

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