Una cámara de combustión es parte de un motor de combustión interna en el que se quema la mezcla de combustible y aire . Para las máquinas de vapor, el término también se ha utilizado para una extensión de la cámara de combustión que se utiliza para permitir un proceso de combustión más completo.
En un motor de combustión interna , la presión causada por la mezcla de aire y combustible quemada aplica fuerza directa a parte del motor (por ejemplo, para un motor de pistón, la fuerza se aplica a la parte superior del pistón), lo que convierte la presión del gas en mecánica. energía (a menudo en forma de un eje de salida giratorio). Esto contrasta con un motor de combustión externa, donde la combustión tiene lugar en una parte separada del motor, donde la presión del gas se convierte en energía mecánica.
En los motores de encendido por chispa, como los motores de gasolina (gasolina) , la cámara de combustión suele estar ubicada en la culata . Los motores suelen estar diseñados de manera que la parte inferior de la cámara de combustión esté aproximadamente alineada con la parte superior del bloque del motor .
Los motores modernos con válvulas en cabeza o árboles de levas en cabeza utilizan la parte superior del pistón (cuando está cerca del punto muerto superior ) como la parte inferior de la cámara de combustión. Por encima de esto, los lados y el techo de la cámara de combustión incluyen las válvulas de admisión, las válvulas de escape y la bujía. Esto forma una cámara de combustión relativamente compacta sin salientes laterales (es decir, toda la cámara está situada directamente encima del pistón). Las formas comunes de la cámara de combustión suelen ser similares a una o más medias esferas (como las cámaras en forma de hemi , techo inclinado , cuña o riñón).
El diseño más antiguo del motor de cabeza plana utiliza una cámara de combustión en forma de "bañera", con una forma alargada que se asienta sobre el pistón y las válvulas (que están ubicadas al lado del pistón). Los motores IOE combinan elementos de motores de válvulas en cabeza y de cabeza plana; la válvula de admisión está ubicada encima de la cámara de combustión, mientras que la válvula de escape está ubicada debajo de ella.
La forma de la cámara de combustión, los puertos de admisión y los puertos de escape son clave para lograr una combustión eficiente y maximizar la potencia de salida. Las culatas a menudo están diseñadas para lograr un cierto patrón de "remolino" (componente rotacional del flujo de gas) y turbulencia , lo que mejora la mezcla y aumenta el caudal de gases. La forma de la parte superior del pistón también afecta la cantidad de turbulencia.
Otra característica de diseño para promover la turbulencia para una buena mezcla de combustible y aire es el aplastamiento , donde la mezcla de combustible y aire es "aplastada" a alta presión por el pistón ascendente. [1] [2]
La ubicación de la bujía también es un factor importante, ya que es el punto de partida del frente de llama (el borde de entrada de los gases ardiendo) que luego viaja hacia el pistón. Un buen diseño debe evitar grietas estrechas donde el "gas final" estancado puede quedar atrapado, reduciendo la potencia de salida del motor y potencialmente provocando detonaciones . La mayoría de los motores utilizan una sola bujía por cilindro, sin embargo, algunos (como el motor Alfa Romeo Twin Spark 1986-2009 ) utilizan dos bujías por cilindro.
Los motores de encendido por compresión, como los motores diésel , normalmente se clasifican en:
Los motores de inyección directa suelen ofrecer una mejor economía de combustible, pero los motores de inyección indirecta pueden utilizar una calidad de combustible inferior.
Harry Ricardo se destacó en el desarrollo de cámaras de combustión para motores diésel, siendo el más conocido el Ricardo Comet .
En un sistema de flujo continuo, por ejemplo una cámara de combustión de motor a reacción , la presión se controla y la combustión genera un aumento de volumen. La cámara de combustión en las turbinas de gas y los motores a reacción (incluidos los estatorreactores y los scramjets ) se denomina cámara de combustión .
La cámara de combustión recibe aire a alta presión mediante el sistema de compresión, agrega combustible, quema la mezcla y alimenta el escape caliente a alta presión hacia los componentes de la turbina del motor o hacia la boquilla de escape.
Existen diferentes tipos de cámaras de combustión , principalmente: [3]
Si la velocidad del gas cambia, se produce empuje , como en la tobera de un motor de cohete .
Considerando la definición de cámara de combustión utilizada para los motores de combustión interna, la parte equivalente de una máquina de vapor sería la cámara de combustión , ya que aquí es donde se quema el combustible. [ cita necesaria ] Sin embargo, en el contexto de una máquina de vapor, el término "cámara de combustión" también se ha utilizado para un área específica entre la cámara de combustión y la caldera . Esta extensión de la cámara de combustión está diseñada para permitir una combustión más completa del combustible, mejorando la eficiencia del combustible y reduciendo la acumulación de hollín e incrustaciones. El uso de este tipo de cámaras de combustión en motores de locomotoras de vapor de gran tamaño, permite el uso de pirotubos más cortos .
Las microcámaras de combustión son dispositivos en los que la combustión se produce en un volumen muy pequeño, por lo que aumenta la relación superficie-volumen , lo que desempeña un papel vital en la estabilización de la llama.
