Cámara de combustión

Una cámara de combustión es parte de un motor de combustión interna en la 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.

Motores de combustión interna

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 el gas presión en energía mecánica (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.

Motores de encendido por chispa

En los motores de encendido por chispa, como los motores de gasolina, la cámara de combustión suele estar situada en la culata del cilindro. 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.

Cámara de combustión de motor plana (muestra en amarillo), situada sobre el pistón (orange) y la válvula (azul)

Cámara de combustión del motor OHC, situada entre el pistón (de color amarillo) y las válvulas (azul y rojo)

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 "remolino" en la dirección del cilindro. patrón (componente rotacional del flujo de gas) y turbulencia, que mejora la mezcla y aumenta el caudal de gases. La forma de la parte superior del pistón también afecta la cantidad de turbulencia.

Another design feature to promote turbulence for good fuel/air mixing is squish, where the fuel/air mix is "squished#34; at high pressure by the rising piston.

La ubicación de la bujía también es un factor importante, ya que este es el punto de partida del frente de llama (el borde delantero de los gases ardiendo) que luego viaja hacia abajo, hacia el pistón. Un buen diseño debe evitar las grietas estrechas donde se acumula el "gas final" estancado. pueden quedar atrapados, reduciendo la potencia de salida del motor y potencialmente provocando detonaciones. La mayoría de los motores usan una sola bujía por cilindro, sin embargo, algunos (como el motor Alfa Romeo Twin Spark 1986-2009) usan dos bujías por cilindro.

Motores de encendido por compresión

Los motores de encendido por compresión, como los motores diésel, normalmente se clasifican en:

• Inyección directa, donde se inyecta el combustible en la cámara de combustión. Las variedades comunes incluyen inyección directa unitaria e inyección de raíl común.
• Inyección indirecta, donde el combustible se inyecta en una cámara de cable o cámara de precombustión. El combustible se infla al inyectarse en esta cámara y la mezcla de aire/combustible se extiende a la cámara de combustión principal.

Los motores de inyección directa suelen ofrecer una mejor economía de combustible, pero los motores de inyección indirecta pueden utilizar un grado inferior de combustible.

Harry Ricardo se destacó en el desarrollo de cámaras de combustión para motores diésel, siendo el más conocido el Ricardo Comet.

Turbina de gas

En un sistema de flujo continuo, por ejemplo una cámara de combustión de motor a reacción, la presión se controla y la combustión crea un aumento de volumen. La cámara de combustión de las turbinas de gas y los motores a reacción (incluidos los estatorreactores y los scramjets) se denomina cámara de combustión.

El sistema de compresión alimenta la cámara de combustión con aire a alta presión, 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:

• Tipo: Los combustores pueden ser cámaras de combustión cilíndrica autocontenidas. Cada "can" tiene su propio inyector de combustible, forro, interconexores, casquillo. Cada "puede" obtener una fuente de aire de apertura individual.
• Tipo canular: Al igual que el combustión tipo puede, los combustores anulares pueden tener zonas discretas de combustión contenidas en separadores con sus propios inyectadores de combustible. A diferencia del combustión de latas, todas las zonas de combustión comparten una caja de aire común.
• Tipo analógico: Los combustores anulares eliminan las zonas de combustión separadas y simplemente tienen un forro continuo y una carcasa en un anillo (el annulus).

Motor de cohete

Si la velocidad del gas cambia, se produce empuje, como en la boquilla de un motor de cohete.

Motores de vapor

Teniendo en cuenta 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. Sin embargo, en el contexto de una máquina de vapor, el término "cámara de combustión" También se ha utilizado para una zona concreta entre el hogar 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.

Microcámaras de combustión

Las microcámaras de combustión son dispositivos en los que la combustión ocurre en un volumen muy pequeño, debido a lo cual aumenta la relación superficie-volumen, lo que juega un papel vital en la estabilización de la llama.