motor de combustión interna

Por número de trazos:

• Motor de dos tiempos
  • Ciclo del empleado ^{[ 20 ]}
  • Ciclo del día
• Motor de cuatro tiempos ( ciclo Otto )
• Motor de seis tiempos

Por tipo de ignición:

• Motor de encendido por compresión
• Motor de encendido por chispa (comúnmente conocido como motor de gasolina )

Mediante ciclo mecánico/termodinámico (estos ciclos se utilizan con poca frecuencia, pero se encuentran comúnmente en vehículos híbridos , junto con otros vehículos fabricados para la eficiencia del combustible ^{[ 21 ]} ):

• Ciclo de Atkinson
• Ciclo de Miller

• Motor Wankel
• Motor rotativo sin pistones

• Motor de turbina de gas
  • Turborreactor , a través de una tobera propulsora
  • Turboventilador , a través de un ventilador de conducto
  • Turbohélice , mediante una hélice sin conducto, generalmente con paso variable.
  • Turboshaft , una turbina de gas optimizada para producir par mecánico en lugar de empuje.
• Ramjet , ^{[ 22 ]} similar a un turborreactor pero utiliza la velocidad del vehículo para comprimir (impulsar) el aire en lugar de un compresor.
• El estatorreactor scramjet es una variante del estatorreactor que utiliza combustión supersónica.
• Motor cohete

La base de un motor de combustión interna alternativo es el bloque del motor , que normalmente está hecho de hierro fundido (debido a su buena resistencia al desgaste y bajo costo) ^{[ 23 ]} o aluminio . En este último caso, las camisas de los cilindros están hechas de hierro fundido o acero, ^{[ 24 ]} o un recubrimiento como nikasil o alusil . El bloque del motor contiene los cilindros . En motores con más de un cilindro, generalmente están dispuestos en 1 fila ( motor recto ) o 2 filas ( motor bóxer o motor en V ); ocasionalmente se utilizan 3 o 4 filas ( motor en W ) en motores contemporáneos, y otras configuraciones de motor son posibles y se han utilizado. Los motores monocilíndricos (o monomodo ) son comunes en motocicletas y otros motores pequeños que se encuentran en maquinaria ligera. En el lado exterior del cilindro, los conductos que contienen el fluido refrigerante están fundidos en el bloque del motor, mientras que, en algunos motores de servicio pesado, los conductos son tipos de camisas de cilindro extraíbles que se pueden reemplazar. ^{[ 23 ]} Los motores refrigerados por agua contienen conductos en el bloque del motor por donde circula el fluido refrigerante (la camisa de agua ). Algunos motores pequeños son refrigerados por aire, y en lugar de tener una camisa de agua, el bloque de cilindros tiene aletas que sobresalen para enfriar el motor transfiriendo directamente el calor al aire. Las paredes de los cilindros suelen acabarse mediante bruñido para obtener un patrón de rayado cruzado , que permite retener más aceite. Una superficie demasiado rugosa dañaría rápidamente el motor por un desgaste excesivo del pistón.

Los pistones son piezas cilíndricas cortas que sellan un extremo del cilindro contra la alta presión del aire comprimido y los productos de la combustión, y se deslizan continuamente dentro de él mientras el motor está en funcionamiento. En motores pequeños, los pistones están hechos de aluminio; mientras que en aplicaciones más grandes, suelen ser de hierro fundido. ^{[ 23 ]} En aplicaciones de alto rendimiento, los pistones también pueden ser de titanio o acero forjado para mayor resistencia. La superficie superior del pistón se llama su cabeza y suele ser plana o cóncava. Algunos motores de dos tiempos utilizan pistones con una cabeza deflectora . Los pistones están abiertos en la parte inferior y son huecos, excepto por una estructura de refuerzo integral (la nervadura del pistón). Cuando un motor está funcionando, la presión del gas en la cámara de combustión ejerce una fuerza sobre la cabeza del pistón que se transmite a través de su nervadura a un bulón . Cada pistón tiene anillos ajustados alrededor de su circunferencia que impiden principalmente que los gases se filtren al cárter o que el aceite se filtre a la cámara de combustión. ^{[ 25 ]} Un sistema de ventilación expulsa la pequeña cantidad de gas que escapa de los pistones durante el funcionamiento normal (los gases de escape) del cárter para que no se acumule contaminando el aceite y creando corrosión. ^{[ 23 ]} En los motores de gasolina de dos tiempos, el cárter forma parte del circuito aire-combustible y, debido a su flujo continuo, no necesitan un sistema de ventilación del cárter independiente.

La culata está unida al bloque del motor mediante numerosos pernos o espárragos . Tiene varias funciones. La culata sella los cilindros en el lado opuesto a los pistones; contiene conductos cortos (los puertos ) para la admisión y el escape y las válvulas de admisión asociadas que se abren para permitir que el cilindro se llene de aire fresco y válvulas de escape que se abren para permitir que escapen los gases de combustión. Las válvulas suelen ser de asiento ^{[ 26 ] [ 27 ]} , pero también pueden ser rotativas ^{[ 28 ]} o de camisa . ^{[ 26 ]} Sin embargo, los motores de 2 tiempos con barrido del cárter conectan los puertos de gas directamente a la pared del cilindro sin válvulas de asiento; el pistón controla su apertura y cierre. La culata también aloja la bujía en el caso de los motores de encendido por chispa y el inyector en los motores que utilizan inyección directa. Todos los motores CI (encendido por compresión) utilizan inyección de combustible, generalmente inyección directa, pero algunos motores utilizan inyección indirecta . Los motores de encendido por chispa (SI) pueden usar un carburador o inyección de combustible, ya sea inyección en el puerto o inyección directa . La mayoría de los motores SI tienen una sola bujía por cilindro, pero algunos tienen dos . Una junta de culata evita que el gas se filtre entre la culata y el bloque del motor. La apertura y el cierre de las válvulas se controlan mediante uno o varios árboles de levas y resortes, o en algunos motores, mediante un mecanismo desmodrómico que no utiliza resortes. El árbol de levas puede presionar directamente el vástago de la válvula o actuar sobre un balancín , ya sea directamente o a través de una varilla de empuje .

El cárter está sellado en la parte inferior con un depósito que recoge el aceite que cae durante el funcionamiento normal para su posterior recirculación. La cavidad creada entre el bloque de cilindros y el depósito aloja un cigüeñal que convierte el movimiento alternativo de los pistones en movimiento rotatorio. El cigüeñal se mantiene en su posición con respecto al bloque del motor mediante cojinetes principales , que permiten su rotación. Los mamparos del cárter forman la mitad de cada cojinete principal; la otra mitad es una tapa desmontable. En algunos casos, se utiliza una única plataforma de cojinete principal en lugar de varias tapas más pequeñas. Una biela se conecta a secciones desplazadas del cigüeñal (los muñones ) en un extremo y al pistón en el otro a través del bulón, transfiriendo así la fuerza y ​​transformando el movimiento alternativo de los pistones en el movimiento circular del cigüeñal. El extremo de la biela unido al bulón se denomina extremo pequeño, y el otro extremo, donde se conecta al cigüeñal, extremo grande. El extremo grande tiene una mitad desmontable para permitir su montaje alrededor del cigüeñal. Se mantiene unido a la biela mediante pernos extraíbles.

La culata tiene un colector de admisión y un colector de escape conectados a los puertos correspondientes. El colector de admisión se conecta directamente al filtro de aire o, si lo hay, al carburador, que a su vez se conecta al filtro de aire . Distribuye el aire que entra desde estos dispositivos a cada cilindro. El colector de escape es el primer componente del sistema de escape . Recoge los gases de escape de los cilindros y los dirige al siguiente componente del circuito. El sistema de escape de un motor de combustión interna también puede incluir un convertidor catalítico y un silenciador . La sección final del circuito de escape es el tubo de escape .

El punto muerto superior (PMS) de un pistón es la posición donde está más cerca de las válvulas; el punto muerto inferior (PMI) es la posición opuesta donde está más lejos de ellas. Una carrera es el movimiento de un pistón desde el PMS al PMI o viceversa, junto con el proceso asociado. Mientras un motor está en funcionamiento, el cigüeñal gira continuamente a una velocidad casi constante . En un motor de combustión interna de 4 tiempos, cada pistón experimenta 2 carreras por revolución del cigüeñal en el siguiente orden. Comenzando la descripción en el PMS, estos son: ^{[ 29 ] [ 30 ]}

1. Admisión, inducción o succión: Las válvulas de admisión se abren como resultado de la presión que ejerce la leva sobre el vástago de la válvula. El pistón se mueve hacia abajo, aumentando el volumen de la cámara de combustión y permitiendo la entrada de aire en el caso de un motor de encendido por compresión (CI) o de una mezcla de aire y combustible en el caso de motores de encendido por chispa (SI) que no utilizan inyección directa . El aire o la mezcla de aire y combustible se denomina carga en ambos casos.
2. Compresión: En esta carrera, ambas válvulas están cerradas y el pistón se mueve hacia arriba reduciendo el volumen de la cámara de combustión, que alcanza su mínimo cuando el pistón está en el PMS. El pistón realiza trabajo sobre la carga mientras se comprime; como resultado, su presión, temperatura y densidad aumentan; una aproximación a este comportamiento la proporciona la ley de los gases ideales . Justo antes de que el pistón alcance el PMS, comienza la ignición. En el caso de un motor de encendido por chispa (SI), la bujía recibe un pulso de alto voltaje que genera la chispa que le da su nombre e incendia la carga. En el caso de un motor de encendido por compresión (CI), el inyector de combustible inyecta rápidamente combustible en la cámara de combustión en forma de aerosol; el combustible se incendia debido a la alta temperatura.
3. Carrera de potencia o de trabajo: La presión de los gases de combustión empuja el pistón hacia abajo, generando más energía cinética de la necesaria para comprimir la carga. Complementariamente a la carrera de compresión, los gases de combustión se expanden y, como resultado, su temperatura, presión y densidad disminuyen. Cuando el pistón está cerca del punto muerto inferior (PMI), la válvula de escape se abre. En la descarga , los gases de combustión se expanden irreversiblemente debido a la presión residual, que excede la contrapresión (la presión manométrica en el puerto de escape).
4. Escape: La válvula de escape permanece abierta mientras el pistón asciende expulsando los gases de combustión. En los motores de aspiración natural, una pequeña parte de los gases de combustión puede permanecer en el cilindro durante el funcionamiento normal, ya que el pistón no cierra completamente la cámara de combustión; estos gases se disuelven en la siguiente carga. Al final de esta carrera, la válvula de escape se cierra, la válvula de admisión se abre y la secuencia se repite en el siguiente ciclo. La válvula de admisión puede abrirse antes de que se cierre la de escape para facilitar la evacuación de los gases.

La característica definitoria de este tipo de motor es que cada pistón completa un ciclo en cada revolución del cigüeñal. Los cuatro procesos de admisión, compresión, combustión y escape se realizan en solo dos tiempos, por lo que no es posible dedicar un tiempo exclusivamente a cada uno de ellos. Partiendo del punto muerto superior (PMS), el ciclo consta de:

1. Potencia: Mientras el pistón desciende, los gases de combustión realizan trabajo sobre él, como en un motor de cuatro tiempos. Se aplican las mismas leyes termodinámicas que para la expansión.
2. Barrido: Aproximadamente a 75° de rotación del cigüeñal antes del PMI, se abre la válvula o lumbrera de escape y se produce la descarga. Poco después, se abre la válvula o lumbrera de admisión. La carga entrante desplaza los gases de combustión restantes hacia el sistema de escape, y una parte de la carga también puede entrar en dicho sistema. El pistón alcanza el PMI e invierte su dirección. Tras recorrer una corta distancia hacia arriba dentro del cilindro, la válvula o lumbrera de escape se cierra; poco después, también se cierra la válvula o lumbrera de admisión.
3. Compresión: Con las válvulas de admisión y escape cerradas, el pistón continúa moviéndose hacia arriba, comprimiendo la mezcla y realizando trabajo sobre ella. Al igual que en un motor de cuatro tiempos, la ignición se produce justo antes de que el pistón alcance el punto muerto superior (PMS), y se aplican las mismas consideraciones termodinámicas sobre la compresión de la mezcla.

Mientras que un motor de 4 tiempos utiliza el pistón como una bomba de desplazamiento positivo para realizar el barrido, empleando 2 de los 4 tiempos, un motor de 2 tiempos utiliza la última parte de la carrera de potencia y la primera parte de la carrera de compresión para la admisión y el escape combinados. El trabajo necesario para desplazar la carga y los gases de escape proviene del cárter o de un compresor independiente. Para el barrido, la expulsión de los gases quemados y la entrada de la mezcla fresca, se describen dos enfoques principales: el barrido en bucle y el barrido de flujo unidireccional. En la década de 2010, la SAE publicó noticias que indicaban que el barrido en bucle es mejor que el barrido de flujo unidireccional en cualquier circunstancia. ^{[ 20 ]}

Limpieza del cárter

Algunos motores de encendido por chispa (SI) utilizan el cárter como sistema de barrido y no emplean válvulas de asiento. En su lugar, el cárter y la parte del cilindro situada debajo del pistón funcionan como bomba. El puerto de admisión se conecta al cárter mediante una válvula de láminas o una válvula de disco rotativa accionada por el motor. Cada cilindro dispone de un puerto de transferencia conectado al cárter por un extremo y a la pared del cilindro por el otro. El puerto de escape se conecta directamente a la pared del cilindro. El pistón abre y cierra los puertos de transferencia y escape. La válvula de láminas se abre cuando la presión del cárter es ligeramente inferior a la de admisión, permitiendo así el llenado con una nueva carga; esto ocurre cuando el pistón se mueve hacia arriba. Al descender el pistón, la presión en el cárter aumenta y la válvula de láminas se cierra rápidamente, comprimiendo la carga. Al descender el pistón, también se descubren los puertos de escape y transferencia, y la mayor presión de la carga en el cárter la impulsa hacia el cilindro a través del puerto de transferencia, expulsando los gases de escape. La lubricación se logra añadiendo aceite para motores de dos tiempos al combustible en pequeñas proporciones. El término "petroil" se refiere a la mezcla de gasolina con dicho aceite. Este tipo de motor de dos tiempos tiene una eficiencia menor que los motores de cuatro tiempos comparables y emite gases de escape más contaminantes en las siguientes condiciones:

• Utilizan un sistema de lubricación por pérdida total : todo el aceite lubricante se quema finalmente junto con el combustible.
• Existen requisitos contradictorios para el barrido de gases: por un lado, es necesario introducir suficiente carga fresca en cada ciclo para desplazar casi todos los gases de combustión, pero introducir demasiada implica que una parte de ella termine en el escape.
• Deben utilizar el puerto de transferencia como una boquilla cuidadosamente diseñada y colocada para crear una corriente de gas que recorra todo el cilindro antes de llegar al puerto de escape, expulsando así los gases de combustión y minimizando la cantidad de carga expulsada. Los motores de cuatro tiempos tienen la ventaja de expulsar casi todos los gases de combustión porque, durante el escape, la cámara de combustión se reduce a su volumen mínimo. En los motores de dos tiempos con barrido por el cárter, el escape y la admisión se realizan casi simultáneamente y con la cámara de combustión a su volumen máximo.

La principal ventaja de los motores de dos tiempos de este tipo reside en su simplicidad mecánica y en una mayor relación potencia-peso que sus homólogos de cuatro tiempos. A pesar de tener el doble de ciclos de potencia, en la práctica se consigue una potencia inferior al doble de la de un motor de cuatro tiempos comparable.

En Estados Unidos, los motores de dos tiempos fueron prohibidos para vehículos de carretera debido a la contaminación que generan. Las motocicletas todoterreno suelen ser de dos tiempos, pero rara vez están homologadas para circular por carretera. Sin embargo, miles de motores de dos tiempos para el mantenimiento de jardines siguen en uso.

Blower scavenged

Using a separate blower avoids many of the shortcomings of crankcase scavenging, at the expense of increased complexity which means a higher cost and an increase in maintenance requirement. An engine of this type uses ports or valves for intake and valves for exhaust, except opposed piston engines, which may also use ports for exhaust. The blower is usually of the Roots-type but other types have been used too. This design is commonplace in CI engines, and has been occasionally used in SI engines.

CI engines that use a blower typically use uniflow scavenging. In this design the cylinder wall contains several intake ports placed uniformly spaced along the circumference just above the position that the piston crown reaches when at BDC. An exhaust valve or several like that of 4-stroke engines is used. The final part of the intake manifold is an air sleeve that feeds the intake ports. The intake ports are placed at a horizontal angle to the cylinder wall (I.e: they are in plane of the piston crown) to give a swirl to the incoming charge to improve combustion. The largest reciprocating IC are low speed CI engines of this type; they are used for marine propulsion (see marine diesel engine) or electric power generation and achieve the highest thermal efficiencies among internal combustion engines of any kind. Some diesel–electric locomotive engines operate on the 2-stroke cycle. The most powerful of them have a brake power of around 4.5 MW or 6,000 HP. The EMD SD90MAC class of locomotives are an example of such. The comparable class GE AC6000CW, whose prime mover has almost the same brake power, uses a 4-stroke engine.

An example of this type of engine is the Wärtsilä-Sulzer RTA96-C turbocharged 2-stroke diesel, used in large container ships. It is the most efficient and powerful reciprocating internal combustion engine in the world with a thermal efficiency over 50%.^[31][32][33] For comparison, the most efficient small four-stroke engines are around 43% thermally-efficient (SAE 900648); size is an advantage for efficiency due to the increase in the ratio of volume to surface area.

See the external links for an in-cylinder combustion video in a 2-stroke, optically accessible motorcycle engine.

Los motores de combustión interna requieren la ignición de la mezcla, ya sea por chispa (SI) o por compresión (CI) . Antes de la invención de métodos eléctricos fiables, se utilizaban métodos de tubo caliente y llama. Se han construido motores experimentales con ignición láser . ^{[ 36 ]}

proceso de encendido por chispa

El motor de encendido por chispa fue un perfeccionamiento de los primeros motores que utilizaban encendido por tubo caliente. Cuando Bosch desarrolló el magneto, este se convirtió en el sistema principal para producir electricidad y energizar la bujía. ^{[ 37 ]} Muchos motores pequeños aún utilizan encendido por magneto. Los motores pequeños se arrancan manualmente con una manivela o un arrancador de retroceso . Antes del desarrollo del motor de arranque automotriz por Charles F. Kettering de Delco, todos los automóviles con motor de gasolina utilizaban una manivela. ^{[ 38 ]}

Los motores de mayor tamaño suelen alimentar sus motores de arranque y sistemas de encendido con la energía eléctrica almacenada en una batería de plomo-ácido . El estado de carga de la batería se mantiene mediante un alternador automotriz o (anteriormente) un generador que utiliza la potencia del motor para almacenar energía eléctrica.

La batería suministra energía eléctrica para el arranque cuando el motor cuenta con un sistema de arranque y también cuando el motor está apagado. Además, proporciona energía eléctrica en raras ocasiones, cuando el alternador no puede mantener más de 13,8 voltios (para un  sistema eléctrico automotriz común de 12 V). A medida que el voltaje del alternador cae por debajo de 13,8 voltios, la batería de plomo-ácido asume gradualmente la carga eléctrica. En prácticamente todas las condiciones de funcionamiento, incluso en ralentí, el alternador suministra la energía eléctrica principal.

Algunos sistemas desactivan la alimentación del campo del alternador (rotor) cuando el acelerador está completamente abierto. Al desactivar el campo, la carga mecánica de la polea del alternador se reduce prácticamente a cero, maximizando así la potencia del cigüeñal. En este caso, la batería suministra toda la energía eléctrica principal.

Los motores de gasolina toman una mezcla de aire y gasolina y la comprimen mediante el movimiento del pistón desde el punto muerto inferior hasta el punto muerto superior cuando el combustible alcanza su máxima compresión. La reducción del área barrida del cilindro, teniendo en cuenta el volumen de la cámara de combustión, se describe mediante una relación. Los primeros motores tenían relaciones de compresión de 6 a 1. A medida que aumentaban las relaciones de compresión, también aumentaba la eficiencia del motor.

Con los primeros sistemas de admisión y encendido, las relaciones de compresión debían mantenerse bajas. Gracias a los avances en la tecnología de combustibles y la gestión de la combustión, los motores de alto rendimiento pueden funcionar de forma fiable con una relación de 12:1. Con combustibles de bajo octanaje, surgía un problema, ya que la relación de compresión aumentaba durante la ignición del combustible debido al incremento de la temperatura. Charles Kettering desarrolló un aditivo de plomo que permitía relaciones de compresión más altas, pero su uso en la industria automotriz se fue abandonando progresivamente a partir de la década de 1970, en parte debido a la preocupación por la intoxicación por plomo .

La mezcla de combustible se enciende en diferentes etapas del movimiento del pistón en el cilindro. A bajas revoluciones por minuto (rpm), la chispa se produce cerca del punto muerto superior del pistón. Para generar más potencia, a medida que aumentan las rpm, la chispa se adelanta durante el movimiento del pistón. La chispa se produce mientras el combustible se sigue comprimiendo progresivamente a medida que aumentan las rpm. ^{[ 39 ]}

El alto voltaje necesario, típicamente 10 000 voltios, es suministrado por una bobina de inducción o un transformador. La bobina de inducción es un sistema de retroceso, que utiliza la interrupción de la corriente del sistema eléctrico primario mediante algún tipo de interruptor sincronizado. El interruptor puede ser un contacto puntual o un transistor de potencia. El problema con este tipo de encendido es que, a medida que aumentan las RPM, disminuye la disponibilidad de energía eléctrica. Esto es especialmente problemático, ya que la cantidad de energía necesaria para encender una mezcla de combustible más densa es mayor. El resultado solía ser una falla de encendido a altas RPM.

Se desarrolló el encendido por descarga capacitiva . Este produce un voltaje creciente que se envía a la bujía. Los voltajes de los sistemas de descarga capacitiva pueden alcanzar los 60 000 voltios. ^{[ 40 ]} Los sistemas de encendido por descarga capacitiva utilizan transformadores elevadores . El transformador elevador utiliza la energía almacenada en un condensador para generar una chispa eléctrica . En ambos sistemas, un sistema de control mecánico o eléctrico proporciona un alto voltaje, sincronizado con precisión, al cilindro correspondiente. Esta chispa, a través de la bujía, enciende la mezcla de aire y combustible en los cilindros del motor.

Aunque los motores de combustión interna de gasolina son mucho más fáciles de arrancar en climas fríos que los motores diésel, aún pueden presentar problemas de arranque en condiciones extremas. Durante años, la solución fue estacionar el automóvil en lugares con calefacción. En algunas partes del mundo, incluso se drenaba el aceite, se calentaba durante la noche y se volvía a introducir en el motor para facilitar el arranque en frío. A principios de la década de 1950, se desarrolló el gasificador de gasolina, que, en los arranques en climas fríos, desviaba la gasolina cruda a la unidad donde parte del combustible se quemaba, convirtiendo la otra parte en vapor caliente que se enviaba directamente al colector de admisión. Esta unidad fue bastante popular hasta que los calentadores eléctricos del bloque motor se convirtieron en equipamiento estándar en los motores de gasolina vendidos en climas fríos. ^{[ 41 ]}

Las superficies en contacto y movimiento relativo con otras superficies requieren lubricación para reducir el desgaste y el ruido, y para aumentar la eficiencia al disminuir la pérdida de energía al vencer la fricción , o para que el mecanismo funcione correctamente. Además, el lubricante utilizado puede reducir el exceso de calor y proporcionar refrigeración adicional a los componentes. Como mínimo, un motor requiere lubricación en las siguientes partes:

• Entre pistones y cilindros
• Cojinetes pequeños
• cojinetes de biela
• Cojinetes principales
• Mecanismo de distribución (los siguientes elementos pueden no estar presentes):
  • Taqués
  • Balancines
  • varillas de empuje
  • Cadena o engranajes de distribución. Las correas dentadas no requieren lubricación.

En los motores de dos tiempos con barrido del cárter, el interior del cárter, y por lo tanto el cigüeñal, la biela y la parte inferior de los pistones, se rocían con el aceite de dos tiempos presente en la mezcla de aire, combustible y aceite, que luego se quema junto con el combustible. El tren de válvulas puede estar alojado en un compartimento inundado de lubricante, eliminando así la necesidad de una bomba de aceite .

En un sistema de lubricación por salpicadura no se utiliza bomba de aceite. En su lugar, el cigüeñal se sumerge en el aceite del cárter y, debido a su alta velocidad, salpica el cigüeñal, las bielas y la parte inferior de los pistones. Las tapas de los extremos grandes de las bielas pueden tener una especie de deflector para potenciar este efecto. El tren de válvulas también puede estar sellado en un compartimento inundado o abierto al cigüeñal de forma que reciba el aceite salpicado y permita que este regrese al cárter. La lubricación por salpicadura es común en motores pequeños de cuatro tiempos.

En un sistema de lubricación forzada (también llamado presurizada ) , la lubricación se realiza en un circuito cerrado que transporta el aceite del motor a las superficies lubricadas por el sistema y luego lo devuelve a un depósito. Los equipos auxiliares del motor generalmente no se lubrican mediante este circuito; por ejemplo, un alternador puede usar rodamientos de bolas sellados con su propio lubricante. El depósito de aceite suele ser el cárter, y en este caso, se denomina sistema de cárter húmedo . Cuando existe un depósito de aceite diferente, el cárter también lo recoge, pero se drena continuamente mediante una bomba específica; esto se denomina sistema de cárter seco .

En su parte inferior, el cárter contiene una entrada de aceite cubierta por un filtro de malla que está conectado a una bomba de aceite y luego a un filtro de aceite fuera del cárter. Desde allí, el aceite se desvía a los cojinetes principales del cigüeñal y al tren de válvulas. El cárter contiene al menos un conducto de aceite (un conducto dentro de una pared del cárter) al que se introduce el aceite desde el filtro de aceite. Los cojinetes principales tienen una ranura que recorre toda o la mitad de su circunferencia; el aceite entra en estas ranuras desde canales conectados al conducto de aceite. El cigüeñal tiene perforaciones que toman aceite de estas ranuras y lo suministran a los cojinetes de biela. Todos los cojinetes de biela se lubrican de esta manera. Un solo cojinete principal puede proporcionar aceite para 0, 1 o 2 cojinetes de biela. Se puede utilizar un sistema similar para lubricar el pistón, su bulón y el extremo pequeño de su biela; en este sistema, el extremo grande de la biela tiene una ranura alrededor del cigüeñal y una perforación conectada a la ranura que distribuye el aceite desde allí a la parte inferior del pistón y de ahí al cilindro.

También se utilizan otros sistemas para lubricar el cilindro y el pistón. La biela puede tener una boquilla que proyecta un chorro de aceite hacia el cilindro y la parte inferior del pistón. Dicha boquilla se mueve con respecto al cilindro que lubrica, pero siempre apunta hacia él o hacia el pistón correspondiente.

Por lo general, los sistemas de lubricación forzada tienen un caudal de lubricante superior al necesario para una lubricación óptima, con el fin de facilitar la refrigeración. Específicamente, el sistema de lubricación ayuda a transferir el calor de las piezas calientes del motor al líquido refrigerante (en motores refrigerados por agua) o a las aletas (en motores refrigerados por aire), que a su vez lo disipan al ambiente. El lubricante debe estar diseñado para ser químicamente estable y mantener una viscosidad adecuada dentro del rango de temperaturas que alcanza en el motor.

Las configuraciones de cilindros más comunes incluyen la configuración recta o en línea , la configuración en V más compacta y la configuración plana o bóxer, más ancha pero de flujo más suave . Los motores de aeronaves también pueden adoptar una configuración radial , que permite una refrigeración más eficaz. Asimismo, se han utilizado configuraciones menos comunes como la H , la U , la X y la W.

Los motores multicilíndricos tienen su tren de válvulas y cigüeñal configurados de manera que los pistones se encuentren en diferentes partes de su ciclo. Es deseable que los ciclos de los pistones estén uniformemente espaciados (esto se denomina encendido uniforme ), especialmente en motores con sobrealimentación; esto reduce las pulsaciones de par ^{[ 42 ]} y hace que los motores en línea con más de 3 cilindros estén estáticamente equilibrados en sus fuerzas primarias. Sin embargo, algunas configuraciones de motor requieren encendido impar para lograr un mejor equilibrio que el que se puede lograr con encendido uniforme. Por ejemplo, un motor I2 de 4 tiempos tiene mejor equilibrio cuando el ángulo entre las muñequillas del cigüeñal es de 180° porque los pistones se mueven en direcciones opuestas y las fuerzas de inercia se cancelan parcialmente, pero esto da un patrón de encendido impar donde un cilindro se enciende 180° de rotación del cigüeñal después del otro, luego ningún cilindro se enciende durante 540°. Con un patrón de encendido uniforme, los pistones se moverían al unísono y las fuerzas asociadas se sumarían.

Las configuraciones de múltiples cigüeñales no requieren necesariamente una culata, ya que pueden tener un pistón en cada extremo del cilindro, lo que se conoce como diseño de pistones opuestos . Debido a que las entradas y salidas de combustible se ubican en extremos opuestos del cilindro, se logra un barrido unidireccional, que, al igual que en el motor de cuatro tiempos, es eficiente en un amplio rango de velocidades. La eficiencia térmica mejora gracias a la ausencia de culatas. Este diseño se utilizó en el motor diésel de aviación Junkers Jumo 205 , con dos cigüeñales en cada extremo de una sola bancada de cilindros, y, de manera más destacada, en los motores diésel Napier Deltic . Estos últimos utilizaban tres cigüeñales para alimentar tres bancadas de cilindros de doble extremo dispuestos en un triángulo equilátero con los cigüeñales en los vértices. También se empleó en motores de locomotoras de una sola bancada y aún se utiliza en motores de propulsión marina y generadores auxiliares marinos.

La mayoría de los motores diésel de camiones y automóviles utilizan un ciclo similar al de cuatro tiempos, pero con la ignición producida por el aumento de temperatura debido a la compresión, en lugar de requerir un sistema de encendido independiente. Esta variante se conoce como ciclo diésel. En el ciclo diésel, el combustible diésel se inyecta directamente en el cilindro, de modo que la combustión se produce a presión constante mientras el pistón se mueve.

El ciclo Otto es el ciclo más común para la mayoría de los motores de combustión interna de automóviles que utilizan gasolina como combustible. Consta de las mismas etapas principales que se describen para el motor de cuatro tiempos: admisión, compresión, ignición, expansión y escape.

En 1879, Nicolaus Otto fabricó y vendió un motor de doble expansión (los principios de doble y triple expansión tenían un amplio uso en las máquinas de vapor), con dos pequeños cilindros a ambos lados de un cilindro más grande de baja presión, donde tenía lugar una segunda expansión de los gases de escape; el propietario lo devolvió alegando un rendimiento deficiente. En 1906, el concepto se incorporó a un automóvil fabricado por EHV ( Eisenhuth Horseless Vehicle Company ); ^{[ 43 ]} y en el siglo XXI Ilmor diseñó y probó con éxito un motor de combustión interna de doble expansión de 5 tiempos, con alta potencia y bajo SFC (Consumo Específico de Combustible). ^{[ 44 ]}

El motor de seis tiempos se inventó en 1883. Existen cuatro tipos de motores de seis tiempos que utilizan un pistón convencional en un cilindro convencional (Griffin, Bajulaz, Velozeta y Crower), con una combustión cada tres revoluciones del cigüeñal. Estos sistemas aprovechan el calor residual del ciclo Otto de cuatro tiempos mediante la inyección de aire o agua.

Los motores Beare Head y los "piston charger" funcionan como motores de pistones opuestos , con dos pistones en un solo cilindro, que se activan cada dos revoluciones en lugar de cada cuatro como un motor de cuatro tiempos.

Los primeros motores de combustión interna no comprimían la mezcla. La primera parte del descenso del pistón aspiraba una mezcla de combustible y aire; luego, la válvula de admisión se cerraba y, durante el resto del descenso, la mezcla se encendía. La válvula de escape se abría para el ascenso del pistón. Estos intentos de imitar el principio de una máquina de vapor resultaron muy ineficientes. Existen varias variantes de estos ciclos, entre las que destacan los ciclos Atkinson y Miller .

Los motores de ciclo dividido separan las cuatro fases (admisión, compresión, combustión y escape) en dos cilindros independientes pero acoplados. El primer cilindro se utiliza para la admisión y la compresión. El aire comprimido se transfiere a través de un conducto transversal desde el cilindro de compresión al segundo, donde se produce la combustión y el escape. Un motor de ciclo dividido es, en esencia, un compresor de aire en un lado y una cámara de combustión en el otro.

Los motores de ciclo dividido anteriores presentaban dos problemas principales: una respiración deficiente (eficiencia volumétrica) y una baja eficiencia térmica. Sin embargo, se están introduciendo nuevos diseños que buscan solucionar estos problemas. El motor Scuderi aborda el problema de la respiración reduciendo la holgura entre el pistón y la culata mediante diversas técnicas de turbocompresión. El diseño Scuderi requiere el uso de válvulas de apertura hacia afuera que permiten que el pistón se mueva muy cerca de la culata sin la interferencia de las válvulas. Scuderi soluciona la baja eficiencia térmica mediante el encendido después del punto muerto superior (PMS).

El disparo en modo ATDC se puede lograr utilizando aire a alta presión en el conducto de transferencia para crear un flujo sónico y una alta turbulencia en el cilindro de potencia.

Los motores a reacción utilizan varias filas de álabes para comprimir el aire, que luego entra en una cámara de combustión donde se mezcla con combustible (normalmente combustible JP) y se enciende. La combustión del combustible eleva la temperatura del aire, que luego es expulsado del motor, generando empuje. Un motor turbofán moderno puede operar con una eficiencia de hasta el 48 %. ^{[ 45 ]}

Un motor turbofán consta de seis secciones:

• Admirador
• Compresor
• Cámara de combustión
• Turbina
• Mezclador
• Boquilla ^{[ 46 ]}

Una turbina de gas comprime el aire y lo utiliza para hacer girar una turbina . Esencialmente, es un motor a reacción que dirige su potencia a un eje. Una turbina consta de tres etapas: 1) el aire es aspirado a través de un compresor donde su temperatura aumenta debido a la compresión; 2) se añade combustible en la cámara de combustión ; y 3) el aire caliente es expulsado a través de las palas de la turbina, que hacen girar un eje conectado al compresor.

Una turbina de gas es una máquina rotativa similar en principio a una turbina de vapor y consta de tres componentes principales: un compresor, una cámara de combustión y una turbina. La temperatura del aire, tras ser comprimido en el compresor, aumenta al quemar combustible en su interior. El aire caliente y los productos de la combustión se expanden en la turbina, generando trabajo. Aproximadamente dos tercios del trabajo accionan el compresor; el resto (aproximadamente un tercio ) está disponible como trabajo útil. ^{[ 47 ]}

Las turbinas de gas se encuentran entre los motores de combustión interna más eficientes. Las centrales eléctricas de ciclo combinado con turbina General Electric 7HA y 9HA tienen una eficiencia superior al 61 %. ^{[ 48 ]}

A gas turbine is a rotary machine somewhat similar in principle to a steam turbine. It consists of three main components: compressor, combustion chamber, and turbine. The air is compressed by the compressor where a temperature rise occurs. The temperature of the compressed air is further increased by combustion of injected fuel in the combustion chamber which expands the air. This energy rotates the turbine which powers the compressor via a mechanical coupling. The hot gases are then exhausted to provide thrust.

Gas turbine cycle engines employ a continuous combustion system where compression, combustion, and expansion occur simultaneously at different places in the engine—giving continuous power. Notably, the combustion takes place at constant pressure, rather than with the Otto cycle, constant volume.

Los combustibles modernos más comunes están compuestos de hidrocarburos y se derivan principalmente de combustibles fósiles ( petróleo ). Los combustibles fósiles incluyen gasóleo , gasolina y gas de petróleo , y el uso menos frecuente de propano . Excepto por los componentes de suministro de combustible, la mayoría de los motores de combustión interna diseñados para gasolina pueden funcionar con gas natural o gases licuados de petróleo sin modificaciones importantes. Los motores diésel grandes pueden funcionar con aire mezclado con gases y una inyección piloto de combustible diésel. También se pueden utilizar biocombustibles líquidos y gaseosos , como el etanol y el biodiésel (una forma de gasóleo que se produce a partir de cultivos que generan triglicéridos , como el aceite de soja ). Los motores con las modificaciones adecuadas también pueden funcionar con hidrógeno , gas de madera o gas de carbón , así como con el llamado gas de síntesis producido a partir de otra biomasa conveniente. También se han realizado experimentos utilizando combustibles sólidos en polvo, como el ciclo de inyección de magnesio .

Actualmente, los combustibles utilizados incluyen:

• Petróleo :
  • Gasolina ( término norteamericano : gasoline , término británico : petrol)
  • Gasóleo
  • Autogas ( gas licuado de petróleo )
  • Propano
  • gas natural comprimido
  • Combustible para aviones ( combustible de aviación )
  • Combustible residual
• Carbón :
  • La gasolina se puede producir a partir de carbono (carbón) mediante el proceso Fischer-Tropsch .
  • El combustible diésel se puede fabricar a partir de carbono mediante el proceso Fischer-Tropsch .
• Biocombustibles y aceites vegetales:
  • Aceite de cacahuete y otros aceites vegetales
  • Gas de madera , procedente de un gasificador de madera a bordo que utiliza madera sólida como combustible.
  • Biocombustibles:
    • Biobutanol (sustituye a la gasolina)
    • Biodiésel (sustituye al diésel derivado del petróleo)
    • Éter dimetílico (sustituye al petrodiésel)
    • Bioetanol y biometanol ( alcohol de madera ) y otros biocombustibles (véase Vehículo de combustible flexible )
    • Biogás
• Hidrógeno (principalmente en motores de cohetes espaciales )

Incluso los polvos metálicos fluidizados y los explosivos se han utilizado en algunos casos. Los motores que utilizan gases como combustible se denominan motores de gas, y los que utilizan hidrocarburos líquidos se denominan motores de petróleo; sin embargo, a los motores de gasolina también se les suele llamar coloquialmente "motores de gas" (" motores de gasolina " fuera de Norteamérica).

Las principales limitaciones de los combustibles son que deben poder transportarse fácilmente a través del sistema de combustible hasta la cámara de combustión , y que el combustible libere suficiente energía en forma de calor durante la combustión para que el motor pueda utilizarse de forma práctica.

Los motores diésel suelen ser más pesados, ruidosos y potentes a bajas velocidades que los de gasolina . También son más eficientes en el consumo de combustible en la mayoría de los casos y se utilizan en vehículos pesados, algunos automóviles (cada vez más debido a su mayor eficiencia en el consumo de combustible en comparación con los motores de gasolina), barcos, locomotoras y aeronaves ligeras . Los motores de gasolina se utilizan en la mayoría de los demás vehículos, incluidos la mayoría de los automóviles, motocicletas y ciclomotores . En Europa , los automóviles diésel de alta gama han acaparado alrededor del 45 % del mercado desde la década de 1990. También existen motores que funcionan con hidrógeno , metanol , etanol , gas licuado de petróleo (GLP), biodiésel , parafina y aceite vegetal para tractores (TVO).

Dado que el aire abunda en la superficie terrestre, el oxidante suele ser oxígeno atmosférico, que tiene la ventaja de no almacenarse dentro del vehículo. Esto aumenta las relaciones potencia-peso y potencia-volumen. Se utilizan otros materiales para fines especiales, a menudo para aumentar la potencia de salida o para permitir el funcionamiento bajo el agua o en el espacio.

• El aire comprimido se ha utilizado comúnmente en torpedos . ^{[ 49 ]}
• El oxígeno comprimido , así como algo de aire comprimido, se utilizaba en el torpedo japonés Tipo 93. Algunos submarinos transportan oxígeno puro. Los cohetes suelen utilizar oxígeno líquido . ^{[ 50 ]}
• El nitrometano se añade a algunos combustibles para coches de carreras y maquetas para aumentar la potencia y controlar la combustión.
• El óxido nitroso se ha utilizado —junto con gasolina adicional— en aeronaves tácticas y en automóviles especialmente equipados para proporcionar breves impulsos de potencia extra a motores que normalmente funcionan con gasolina y aire. También se utiliza en la nave espacial Burt Rutan.
• La propulsión a base de peróxido de hidrógeno se estaba desarrollando para los submarinos alemanes de la Segunda Guerra Mundial. Es posible que se haya utilizado en algunos submarinos no nucleares y también en algunos motores de cohetes (en particular, en el Black Arrow y el caza cohete Messerschmitt Me 163 ).
• Se han utilizado experimentalmente otros productos químicos como el cloro o el flúor, pero no han resultado prácticos.

Una vez encendidos y quemados, los productos de la combustión (gases calientes) poseen mayor energía térmica disponible que la mezcla original de combustible y aire comprimido (que tenía mayor energía química ). Esta energía disponible se manifiesta como una mayor temperatura y presión que el motor puede convertir en energía cinética . En un motor de pistón, los gases a alta presión dentro de los cilindros impulsan los pistones.

Una vez eliminada la energía disponible, los gases calientes restantes se ventilan (generalmente abriendo una válvula o exponiendo la salida de escape), lo que permite que el pistón regrese a su posición anterior (punto muerto superior o PMS). El pistón puede entonces pasar a la siguiente fase de su ciclo, que varía según el motor. Cualquier energía térmica que no se transforme en trabajo se considera normalmente un residuo y se elimina del motor mediante un sistema de refrigeración por aire o líquido.

Los motores de combustión interna se consideran motores térmicos (ya que la liberación de energía química en la combustión tiene el mismo efecto que la transferencia de calor al motor) y, como tales, su eficiencia teórica puede aproximarse mediante ciclos termodinámicos idealizados . La eficiencia térmica de un ciclo teórico no puede superar la del ciclo de Carnot , cuya eficiencia está determinada por la diferencia entre las temperaturas de funcionamiento inferior y superior del motor. La temperatura de funcionamiento superior de un motor está limitada por dos factores principales: los límites térmicos de funcionamiento de los materiales y la resistencia a la autoignición del combustible. Todos los metales y aleaciones tienen un límite térmico de funcionamiento, y se están realizando importantes investigaciones sobre materiales cerámicos que pueden fabricarse con mayor estabilidad térmica y propiedades estructurales deseables. Una mayor estabilidad térmica permite una mayor diferencia de temperatura entre las temperaturas de funcionamiento inferior (ambiente) y superior, y por lo tanto, una mayor eficiencia termodinámica. Además, a medida que aumenta la temperatura del cilindro, el combustible se vuelve más propenso a la autoignición. Esto ocurre cuando la temperatura del cilindro se acerca al punto de inflamación de la carga. En este punto, la ignición puede ocurrir espontáneamente antes de que salte la chispa de la bujía, lo que provoca presiones excesivas en el cilindro. La autoignición se puede mitigar utilizando combustibles con alta resistencia a la autoignición ( índice de octano ), sin embargo, esto aún impone un límite superior a la temperatura máxima permitida en el cilindro.

Los límites termodinámicos suponen que el motor funciona en condiciones ideales: un mundo sin fricción, gases ideales, aislantes perfectos y funcionamiento durante un tiempo infinito. Las aplicaciones en el mundo real introducen complejidades que reducen la eficiencia. Por ejemplo, un motor real funciona mejor a una carga específica, denominada su banda de potencia . El motor de un automóvil que circula por una autopista suele funcionar muy por debajo de su carga ideal, ya que está diseñado para las cargas más altas necesarias para una aceleración rápida. Además, factores como la resistencia del viento reducen la eficiencia general del sistema. El consumo de combustible de un vehículo se mide en millas por galón o en litros por 100 kilómetros. El volumen de hidrocarburos supone un contenido energético estándar.

Incluso con la ayuda de turbocompresores y mejoras de eficiencia estándar, la mayoría de los motores mantienen una eficiencia promedio de alrededor del 18-20%. ^{[ 53 ]} Sin embargo, las últimas tecnologías en motores de Fórmula Uno han visto un aumento en la eficiencia térmica por encima del 50%. ^{[ 54 ]} Hay muchos inventos destinados a aumentar la eficiencia de los motores de combustión interna. En general, los motores prácticos siempre están comprometidos por compensaciones entre diferentes propiedades como eficiencia, peso, potencia, calor, respuesta, emisiones de escape o ruido. A veces, la economía también juega un papel en el costo de fabricación de un motor, y de fabricar y distribuir el combustible. Aumentar la eficiencia del motor conlleva un mejor ahorro de combustible, pero solo si el costo del combustible por contenido energético es el mismo.

En los motores estacionarios y de eje, incluidos los motores de hélice, el consumo de combustible se mide calculando el consumo específico de combustible al freno , que mide el caudal másico de combustible consumido dividido por la potencia producida.

En los motores de combustión interna, como los motores a reacción, la potencia de salida varía drásticamente con la velocidad del aire, por lo que se utiliza una medida menos variable: el consumo específico de combustible por empuje (TSFC, por sus siglas en inglés), que es la masa de propelente necesaria para generar impulsos y se mide en libras fuerza-hora o en gramos de propelente necesarios para generar un impulso de un kilonewton-segundo.

Para los cohetes, se puede utilizar el TSFC, pero normalmente se utilizan otras medidas equivalentes, como el impulso específico y la velocidad de escape efectiva .

Los motores de combustión interna, como los motores de combustión interna alternativos, producen emisiones contaminantes debido a la combustión incompleta del combustible carbonáceo . Los principales derivados de este proceso son el dióxido de carbono (CO₂).₂ , agua y algode hollín, también llamadomaterial particulado(PM). ^{[ 55 ]} Los efectos de la inhalación de material particulado se han estudiado en humanos y animales e incluyen asma, cáncer de pulmón, problemas cardiovasculares y muerte prematura. ^{[ 56 ]} Sin embargo, existen algunos productos adicionales del proceso de combustión que incluyenóxidos de nitrógenoyazufrey algunos hidrocarburos no quemados, dependiendo de las condiciones de operación y la relación combustible-aire.

Las emisiones de dióxido de carbono de los motores de combustión interna (en particular los que utilizan combustibles fósiles como la gasolina y el diésel) contribuyen al cambio climático antropogénico . Aumentar la eficiencia del combustible del motor puede reducir, pero no eliminar, la cantidad de CO₂.₂ emisiones, ya que la combustión de combustibles a base de carbono produceCO_2. Dado que se eliminóel CO_{Dado que la} eliminación de las emisiones de los gases de escape de los motores es poco práctica, existe un creciente interés en alternativas. Algunos ejemplos son los combustibles sostenibles comolos biocombustibles,los combustibles sintéticosylos motores eléctricosalimentados por baterías.

No todo el combustible se consume por completo en el proceso de combustión. Una pequeña cantidad de combustible permanece después de la combustión, y parte de ella reacciona para formar oxigenados, como formaldehído o acetaldehído , o hidrocarburos que no estaban presentes originalmente en la mezcla de combustible de entrada. La combustión incompleta generalmente resulta de una cantidad insuficiente de oxígeno para lograr la relación estequiométrica perfecta . La llama se "extingue" por las paredes relativamente frías del cilindro, dejando combustible sin reaccionar que se expulsa con el escape. Cuando se opera a bajas velocidades, la extinción de la llama se observa comúnmente en motores diésel (de encendido por compresión) que funcionan con gas natural. La extinción de la llama reduce la eficiencia y aumenta el golpeteo, a veces causando que el motor se cale. La combustión incompleta también produce monóxido de carbono (CO). Otros productos químicos liberados son benceno y 1,3-butadieno , que también son contaminantes atmosféricos peligrosos .

Aumentar la cantidad de aire en el motor reduce las emisiones de productos de combustión incompleta, pero también promueve la reacción entre el oxígeno y el nitrógeno del aire para producir óxidos de nitrógeno ( NO _x ). El NO _x es peligroso para la salud de las plantas y los animales, y conduce a la producción de ozono ( O₃ ). El ozono no se emite directamente; más bien, es un contaminante atmosférico secundario, producido en la atmósfera por la reacción deNO _x ycompuestos orgánicos volátilesen presencia de luz solar. El ozono troposférico es perjudicial para la salud humana y el medio ambiente. Aunque se trata de la misma sustancia química, el ozono troposférico no debe confundirse conel ozono estratosféricoo lacapa de ozono, que protege la Tierra de los dañinos rayos ultravioleta.

Los combustibles de carbono que contienen azufre producen monóxido de azufre (SO) y dióxido de azufre ( SO).₂ ) contribuyendo ala lluvia ácida.

En Estados Unidos, los óxidos de nitrógeno, las partículas PM , el monóxido de carbono, el dióxido de azufre y el ozono están regulados como contaminantes atmosféricos criterio según la Ley de Aire Limpio, a niveles que protegen la salud y el bienestar humanos. Otros contaminantes, como el benceno y el 1,3-butadieno, están regulados como contaminantes atmosféricos peligrosos cuyas emisiones deben reducirse al máximo posible, según consideraciones tecnológicas y prácticas.

Los NO _x , el monóxido de carbono y otros contaminantes se controlan frecuentemente mediante la recirculación de gases de escape , que devuelve parte de los gases de escape a la admisión del motor. Los convertidores catalíticos se utilizan para convertir los compuestos químicos de los gases de escape en CO₂ (ungas de efecto invernadero),H₂ O(vapor de agua, también un gas de efecto invernadero) yN₂ (nitrógeno).

Los motores de combustión interna contribuyen significativamente a la contaminación acústica . El tráfico de automóviles y camiones en autopistas y calles genera ruido, al igual que los vuelos de aeronaves debido al ruido de los motores a reacción, especialmente los de aviones supersónicos. Los motores de cohete son los que producen el ruido más intenso.

Los motores de combustión interna siguen consumiendo combustible y emitiendo contaminantes mientras están en ralentí. Los sistemas de arranque y parada automáticos reducen el tiempo de ralentí .

Los cojinetes , las bombas de aceite, los anillos de pistón , los resortes de válvula, los volantes de inercia , las transmisiones , los ejes de transmisión y los diferenciales actúan como cargas parásitas que restan potencia al sistema. Estas cargas parásitas se pueden dividir en dos categorías: las inherentes al funcionamiento del motor y las pérdidas de transmisión que se producen en los sistemas que transfieren la potencia del motor a la carretera (como la transmisión, el eje de transmisión, los diferenciales y los ejes).

Por ejemplo, la primera categoría (cargas parásitas del motor) incluye la bomba de aceite utilizada para lubricar el motor, que es un parásito necesario que consume energía del motor (su huésped). Otro ejemplo de carga parásita del motor es un sobrealimentador , que obtiene su energía del motor y genera más energía para este. La energía que consume el sobrealimentador es una pérdida parásita y generalmente se expresa en kilovatios o caballos de fuerza . Si bien la energía que consume el sobrealimentador en comparación con la que genera es pequeña, aún es medible o calculable. Una de las características deseables de un turbocompresor sobre un sobrealimentador es la menor pérdida parásita del primero. ^{[ 59 ]}

Las pérdidas parásitas del sistema de transmisión incluyen cargas tanto estacionarias como dinámicas. Las cargas estacionarias se producen a velocidades constantes y pueden originarse en componentes discretos como el convertidor de par , la bomba de aceite de la transmisión y/o el arrastre del embrague , así como en el arrastre de sellos/cojinetes, la agitación del lubricante y la fricción / ventilación de los engranajes presentes en todo el sistema. Las cargas dinámicas se producen durante la aceleración y son causadas por la inercia de los componentes giratorios y/o el aumento de la fricción. ^{[ 60 ]}

Si bien se han repetido comúnmente reglas generales como una pérdida de potencia del 15 % debido a cargas parásitas en la transmisión, la pérdida real de energía debido a cargas parásitas varía entre sistemas. Puede verse influenciada por el diseño de la transmisión, el tipo y la temperatura del lubricante y muchos otros factores. ^{[ 60 ] [ 61 ]} En los automóviles, la pérdida de la transmisión se puede cuantificar midiendo la diferencia entre la potencia medida por un dinamómetro de motor y un dinamómetro de chasis . Sin embargo, este método es útil principalmente para medir cargas en estado estacionario y puede no reflejar con precisión las pérdidas debidas a cargas dinámicas. ^{[ 60 ]} Se pueden utilizar métodos más avanzados en un entorno de laboratorio, como la medición de la presión dentro del cilindro, el caudal y la temperatura en ciertos puntos, y la prueba de piezas individuales o subconjuntos para determinar las pérdidas por fricción y bombeo. ^{[ 62 ]}

Por ejemplo, en una prueba de dinamómetro realizada por la revista Hot Rod , un Ford Mustang equipado con un motor Ford V8 de bloque pequeño de 357 pulgadas cúbicas modificado y una transmisión automática presentó una pérdida de potencia en la transmisión del 33% en promedio. En la misma prueba, un Buick equipado con un motor V8 de 455 pulgadas cúbicas modificado y una transmisión manual de 4 velocidades presentó una pérdida de potencia promedio en la transmisión del 21%. ^{[ 63 ]}

Las pruebas de laboratorio realizadas a un motor diésel de servicio pesado determinaron que el 1,3 % de la energía de entrada del combustible se perdía debido a las cargas parásitas de los accesorios del motor, como las bombas de agua y aceite. ^{[ 62 ]}

Los ingenieros y preparadores de automóviles suelen tomar decisiones de diseño que reducen las cargas parásitas para mejorar la eficiencia y la potencia. Esto puede implicar la elección de componentes o sistemas principales del motor, como el uso de un sistema de lubricación de cárter seco en lugar de uno de cárter húmedo . Alternativamente, esto puede efectuarse mediante la sustitución de componentes menores disponibles como modificaciones del mercado de accesorios, como cambiar un ventilador accionado directamente por el motor por uno equipado con un embrague de ventilador o un ventilador eléctrico. ^{[ 63 ]} Otra modificación para reducir las pérdidas parásitas, que se suele ver en coches solo para circuito, es la sustitución de una bomba de agua accionada por el motor por una bomba de agua eléctrica. ^{[ 64 ]} La reducción de las pérdidas parásitas derivada de estos cambios puede deberse a la reducción de la fricción o a muchas otras variables que hacen que el diseño sea más eficiente.