Cámara de combustión

En los motores de encendido por chispa, como los de gasolina , la cámara de combustión suele estar ubicada en la culata . Estos motores suelen diseñarse de manera que la parte inferior de la cámara de combustión quede aproximadamente alineada con la parte superior del bloque del motor .

Cámara de combustión del motor Flathead (mostrada en amarillo), ubicada encima del pistón (naranja) y la válvula (azul).

Cámara de combustión del motor OHC , ubicada entre el pistón (mostrado en amarillo) y las válvulas (azul y rojo).

Los motores modernos con válvulas en cabeza o árbol de levas en cabeza utilizan la parte superior del pistón (cerca del punto muerto superior ) como base de la cámara de combustión. Por encima de esta, los laterales 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 protuberancias laterales (es decir, toda la cámara se encuentra directamente encima del pistón). Las formas más comunes para la cámara de combustión suelen ser similares a una o más semiesferas (como las cámaras hemisféricas , de techo pentagonal , en cuña o en forma de riñón).

El diseño antiguo del motor de culata plana utiliza una cámara de combustión con forma de bañera, alargada y situada sobre el pistón y las válvulas (ubicadas junto al pistón). Los motores IOE combinan elementos de los motores de válvulas en cabeza y de culata plana; la válvula de admisión se encuentra sobre la cámara de combustión, mientras que la de escape está debajo.

La forma de la cámara de combustión, los conductos de admisión y los de escape son clave para lograr una combustión eficiente y maximizar la potencia. Las culatas suelen diseñarse para generar un patrón de remolino (componente rotacional del flujo de gas) y turbulencia , lo que mejora la mezcla y aumenta el caudal de los gases. La forma de la cabeza del pistón también influye en la cantidad de remolino.

Otra característica de diseño para promover la turbulencia para una buena mezcla de combustible/aire es el efecto squish , donde la mezcla de combustible/aire se "comprime" 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 inicio del frente de llama (el borde delantero de los gases en combustión) que luego se desplaza hacia abajo en dirección al pistón. Un buen diseño debe evitar las hendiduras estrechas donde los gases residuales estancados pueden quedar atrapados, reduciendo la potencia del motor y pudiendo provocar detonaciones . La mayoría de los motores utilizan una sola bujía por cilindro; sin embargo, algunos (como el motor Alfa Romeo Twin Spark de 1986-2009 ) utilizan dos bujías por cilindro.

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

• Inyección directa, donde el combustible se inyecta en la cámara de combustión. Las variantes más comunes incluyen la inyección directa unitaria y la inyección common rail .
• Inyección indirecta , donde el combustible se inyecta en una cámara de remolino o precombustión . El combustible se enciende al inyectarse en esta cámara y la mezcla de aire y combustible en combustión se extiende a la cámara de combustión principal.

Los motores de inyección directa suelen ofrecer un mejor rendimiento de combustible, pero los motores de inyección indirecta pueden utilizar un combustible de menor calidad.

Harry Ricardo fue una figura destacada en el desarrollo de cámaras de combustión para motores diésel, siendo la más conocida la Ricardo Comet .

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

La cámara de combustión recibe aire a alta presión mediante el sistema de compresión, se le añade combustible, se quema la mezcla y se expulsan los gases de escape calientes y a alta presión hacia los componentes de la turbina del motor o a través de la tobera de escape.

Existen diferentes tipos de combustores , principalmente: ^{[ 3 ]}

• Tipo de cámara de combustión: Las cámaras de combustión cilíndricas son unidades autónomas. Cada cámara tiene su propio inyector de combustible, revestimiento, interconectores y carcasa. Cada cámara recibe aire a través de una abertura individual.
• Tipo canular: Al igual que las cámaras de combustión tipo lata, las cámaras de combustión anulares tipo lata tienen zonas de combustión independientes contenidas en revestimientos separados con sus propios inyectores de combustible. A diferencia de las cámaras de combustión tipo lata, todas las zonas de combustión comparten una carcasa de aire común.
• Tipo anular: Los combustores anulares eliminan las zonas de combustión separadas y simplemente tienen un revestimiento y una carcasa continuos en forma de anillo (el anillo).

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