Los motores de combustión interna (CI) son parte esencial de la industria automotriz y juegan un papel fundamental en nuestro día a día. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo funcionan las cámaras de combustión en estos motores? En este artículo, descubrirás los diferentes tipos de cámaras de combustión utilizadas en los motores CI. Desde las clásicas cámaras de pre cámara hasta las innovadoras cámaras de turbulencia, te adentrarás en el fascinante mundo de estas estructuras fundamentales para el funcionamiento de tu automóvil. ¡No te lo pierdas!
A diferencia de las cámaras de combustión de encendido por chispa, la función principal de la cámara de combustión de los motores CI es permitir que el combustible inyectado se mezcle adecuadamente con el aire precomprimido en un corto período de tiempo. En este artículo discutiremos los diferentes tipos de cámaras de combustión para motores CI.
En los motores de encendido por compresión, se requiere turbulencia para mezclar el combustible dentro de un corto período de tiempo después de que el combustible se inyecta en la cámara de combustión. Puede controlarse mediante la forma y el diseño de la cámara de combustión. Las cámaras de combustión de los motores de encendido por compresión se dividen en dos categorías.
Tipos de cámaras de combustión para motores CI
Hay dos tipos diferentes de cámaras de combustión para motores CI.
- Tipo de inyección directa
- Tipo de inyección indirecta
Cámaras de combustión con inyección directa
Las cámaras de combustión de inyección directa también se conocen como cámaras de combustión abiertas. En estas cámaras de combustión abiertas, el volumen de la cámara de combustión se encuentra en el cilindro. El combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión mediante la válvula de inyección.
Para las cámaras de combustión con inyección directa están disponibles cuatro variantes de diseño. Esos son
- Cámara de poca profundidad
- Cámara hemisférica
- cámara cilíndrica
- cámara anular
1. Cámara de poca profundidad
Las cámaras de combustión de poca profundidad se utilizan principalmente en motores pesados y de baja velocidad. Como se puede ver en el diagrama de la cámara de poca profundidad, la profundidad de la cavidad proporcionada en el pistón es bastante pequeña y el diámetro es grande. Debido al gran diámetro, el aplastamiento es casi insignificante.
2. Cámara hemisférica
Como puede verse en la cámara hemisférica, la relación profundidad-diámetro se puede variar. de modo que se pueda controlar la trituración para lograr un mejor rendimiento.
3. Cámara cilíndrica
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En algunos motores diésel modernos se ha implementado este tipo de cámaras de combustión. Como se puede ver en el diagrama de la cámara cilíndrica, la forma de la cámara de combustión es la de un tronco de cono con un ángulo de base de 30°. El aplastamiento se puede variar variando la profundidad. El vórtice se puede crear cubriendo la válvula en casi 180° de la circunferencia. La calabaza también se puede controlar variando la profundidad.
4. Cámara anular
Este diseño de cámara toroidal está diseñado principalmente para producir un potente aplastamiento además del par de aire. Cuanto más aplastada, más pequeña será la máscara necesaria en la válvula de entrada y mejor será la utilización del oxígeno.
Ventajas de las cámaras de combustión de inyección directa
- La mínima pérdida de calor durante la compresión debido a la menor relación entre superficie y volumen da como resultado una mejor eficiencia.
- Se pueden evitar los problemas de arranque en frío.
- La boquilla de múltiples orificios permite lograr una atomización fina.
Desventajas de las cámaras de combustión de inyección directa.
- Se requiere alta presión de inyección de combustible. De ahí el complejo diseño del sistema de inyección de combustible.
- La dosificación de combustible debe ser precisa. Especialmente para motores pequeños.
Cámaras de combustión con inyección indirecta
Este tipo de cámara de combustión consta de dos partes. Una parte está en el cilindro y la otra parte está en la culata. El combustible se inyecta en la pieza situada en la culata.
Para las cámaras de combustión con inyección indirecta están disponibles tres variantes de diseño. Esos son
- Cámara de vórtice
- cámara de precombustión
- Cámara de aire
1. Cámara de vórtice
También se conoce como cámara de vórtice ricardiano. La cámara de combustión de turbulencia consta de una cámara esférica ubicada en la culata y separada del cilindro del motor. Durante la carrera de compresión, el 50% del aire se dirige a esta cámara de vórtice. El combustible se inyecta mediante una tobera en esta cámara de turbulencia esférica y se inicia la combustión.
La principal desventaja de esta cámara es que la pérdida de calor es mayor en comparación con las cámaras de combustión abiertas.
Estas cámaras se utilizan donde se utilizan combustibles de baja calidad. Donde la confiabilidad es el objetivo principal y no el consumo de combustible.
2. Cámara de precombustión
Como puede ver en el diagrama de la antecámara de arriba. Consta de la antecámara, que está conectada a la cámara principal. Esta antecámara está situada en la culata. Este volumen de antecámara representa el 40% de toda la cámara de combustión.
Durante la carrera de compresión, se inyecta aire en la antecámara y allí se inicia la combustión. Sin embargo, la quema masiva sólo tiene lugar en la cámara principal. Aproximadamente el 80% de la energía se libera en la cámara de combustión principal.
La tasa de aumento de presión y la presión máxima alcanzada durante el proceso de combustión son comparativamente más bajas que en las cámaras de combustión abiertas.
3. Cámara de celda de aire
En esta cámara de combustión ambas partes comparten el volumen muerto. Parte del espacio libre está en el cilindro maestro. La segunda parte se llama celda de energía. En la propia celda de energía habrá nuevamente dos partes. Uno de ellos es grande y el otro es pequeño, los cuales están separados por la cámara principal, que está conectada por estrechas aberturas.
La boquilla rocía combustible a través del espacio de la cámara de combustión principal hacia la garganta abierta de la celda de aire.
Durante la carrera de compresión, la presión de la cámara principal es mayor que la presión de la celda de potencia. Cuando la temperatura en la cámara principal alcanza un valor alto, la combustión comienza primero en la cámara principal. En el caso de la energía, la celda contiene la carga bien mezclada; debido a la liberación de calor en la cámara principal, las partículas de combustión a alta presión son sopladas hacia la cámara principal a través de pequeños canales. Este chorro de alta velocidad crea un movimiento giratorio en la cámara principal, mezclando completamente el combustible con el aire y completando la combustión.
Ventajas de las cámaras de combustión con inyección indirecta
La principal ventaja de las cámaras de combustión con inyección indirecta es
- La presión de inyección requerida es baja.
- La dirección del chorro de pulverización no es tan importante.
Desventajas de las cámaras de combustión con inyección indirecta.
- Mal rendimiento del arranque en frío.
- El consumo específico de combustible es elevado.
Estos son los diferentes tipos de cámaras de combustión para los motores CI.
Diploma
Hemos discutido los diferentes tipos de cámaras de combustión para los motores CI. Estos son el tipo de inyección directa y el tipo de inyección indirecta. Otras variantes de diseño están disponibles. También los comentamos con bonitas imágenes. Si tiene alguna otra idea sobre este tema, háganoslo saber en la sección de comentarios a continuación.
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Tipos de cámaras de combustión para motores de encendido por compresión
A diferencia de las cámaras de combustión de ignición por chispa, la función principal de la cámara de combustión de los motores de encendido por compresión es permitir que el combustible inyectado se mezcle correctamente con el aire precomprimido en poco tiempo. En este artículo, discutiremos los diferentes tipos de cámaras de combustión para motores de encendido por compresión.
- Tipo de inyección directa
- Cámara de poca profundidad
- Cámara hemisférica
- Cámara cilíndrica
- Cámara toroidal
- Tipo de inyección indirecta
- Cámara de vórtice
- Cámara de precombustión
- Cámara de celda de aire
Las cámaras de combustión de tipo de inyección directa también se conocen como cámaras de combustión abiertas. En este tipo de cámaras de combustión, el volumen de la cámara de combustión se encuentra dentro del cilindro. El combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión con la ayuda del inyector de combustible.
Hay cuatro variantes de diseño disponibles en las cámaras de combustión de inyección directa:
En este tipo de cámaras de combustión, hay dos partes. Una parte se encuentra en el cilindro y la otra en la culata. El combustible se inyecta en la parte que se encuentra en la culata.
Hay tres variantes de diseño disponibles en las cámaras de combustión de inyección indirecta:
Cámaras de combustión de inyección directa
Las cámaras de combustión de inyección directa, también conocidas como cámaras abiertas, tienen el volumen de la cámara de combustión dentro del cilindro. El combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión mediante un inyector de combustible.
- Cámara de poca profundidad
- Cámara hemisférica
- Cámara cilíndrica
- Cámara toroidal
Las cámaras de combustión de poca profundidad se utilizan principalmente en motores pesados que funcionan a bajas velocidades. En estas cámaras, la profundidad de la cavidad en el pistón es pequeña y el diámetro es grande, lo que resulta en una compresión prácticamente nula.
En las cámaras hemisféricas, la relación entre la profundidad y el diámetro se puede variar para controlar mejor la compresión.
Algunos motores diésel modernos utilizan cámaras de combustión cilíndricas. Estas cámaras tienen una forma cónica truncada con un ángulo de base de 30°. La compresión y la mezcla se pueden controlar mediante la variación de la profundidad y el enmascaramiento de la válvula.
El diseño de la cámara toroidal se centra en proporcionar una compresión potente y un movimiento de aire adecuado. Esto se logra mediante un diseño que permite una mejor utilización del oxígeno y una mezcla más completa del combustible y el aire.
Cámaras de combustión de inyección indirecta
En este tipo de cámaras de combustión, hay dos partes. Una parte se encuentra en el cilindro y la otra en la culata. El combustible se inyecta en la parte que se encuentra en la culata.
- Cámara de vórtice
- Cámara de precombustión
- Cámara de celda de aire
La cámara de vórtice, también conocida como cámara de vórtice Ricardo, consiste en una cámara esférica ubicada en la culata separada del cilindro. Durante la compresión, el 50% del aire se transfiere a esta cámara de vórtice. El combustible se inyecta en esta cámara esférica y se inicia la combustión. Sin embargo, estas cámaras tienen una mayor pérdida de calor en comparación con las cámaras abiertas.
La cámara de precombustión consta de una precámara conectada a la cámara principal. Esta precámara se encuentra en la culata y su volumen representa el 40% del espacio total de combustión. Durante la compresión, el aire se inyecta en la precámara y se inicia la combustión en ella. Sin embargo, la mayor parte de la combustión se lleva a cabo en la cámara principal. Estas cámaras tienen una tasa de crecimiento de la presión menor que las cámaras abiertas.
En esta cámara de combustión, el espacio de compensación se comparte entre dos partes. Una parte se encuentra en el cilindro principal y la otra en la celda de aire. La celda de aire a su vez se divide en dos partes mediante pasajes estrechos. El combustible se inyecta en la celda de aire. Durante la compresión, la cámara principal tiene una presión mayor que la celda de aire. Cuando la temperatura aumenta en la cámara principal, la combustión comienza en ella y los productos de combustión de alta presión impulsan el aire hacia la cámara principal a través de los pasajes estrechos, logrando una mezcla completa y una combustión eficiente.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué tipo de cámaras de combustión se utilizan en los motores de encendido por compresión?
- ¿Cuáles son las ventajas de las cámaras de combustión de inyección directa?
- ¿Cuáles son las desventajas de las cámaras de combustión de inyección directa?
- ¿Cuáles son las ventajas de las cámaras de combustión de inyección indirecta?
- ¿Cuáles son las desventajas de las cámaras de combustión de inyección indirecta?
Los motores de encendido por compresión pueden utilizar cámaras de combustión de inyección directa o de inyección indirecta.
Algunas ventajas de las cámaras de combustión de inyección directa incluyen una menor pérdida de calor durante la compresión, evitar problemas de arranque en frío y lograr una atomización fina del combustible.
Algunas desventajas de las cámaras de combustión de inyección directa incluyen la necesidad de una alta presión de inyección de combustible y una mayor complejidad en el diseño del sistema de inyección de combustible.
Algunas ventajas de las cámaras de combustión de inyección indirecta incluyen una menor presión de inyección requerida y una menor importancia de la dirección del rociado de combustible.
Algunas desventajas de las cámaras de combustión de inyección indirecta incluyen un rendimiento deficiente en el arranque en frío y un consumo específico de combustible alto.
Conclusión
Hemos discutido los diferentes tipos de cámaras de combustión para motores de encendido por compresión, tanto de inyección directa como de inyección indirecta. También hemos mencionado las ventajas y desventajas de cada tipo de cámara de combustión. Si tienes alguna pregunta o comentario adicional sobre este tema, déjanos saber en la sección de comentarios a continuación.