Ciclos Reales de los Motores Alternativos:El ciclo real refleja las condiciones reales de funcionamiento de un motor y se identifica con el diagrama de las presiones medidas en el cilindro, correspondientes a las diferentes posiciones del pistón. Este diagrama se llama diagrama indicado y el aparato que sirve para trazarlo, indicador.

Diferencias entre los ciclos Otto y Diesel reales y teóricos.Las diferencias de forma del ciclo indicado con respecto al teórico consisten en un diferente recorrido seguido por las curvas de expansión y de compresión, en la sustitución de los tramos rectilíneos y en la sustitución de los ángulos por curvas de enlace. Las causas de estas diferencias han de buscarse en las siguientes razones:

a) Pérdidas de calor.En el ciclo teórico son nulas, en el ciclo real son en cambio apreciables. Puesto que el cilindro y la culata están refrigerados, una parte del calor es transmitida por el fluido a las paredes. Las líneas de compresión y expansión no son por lo tanto adiabáticas, sino politrópicas con exponente n diferente de γ . Como el fluido sufre pérdidas de calor, para la expansión se tendrá n >γ y para  la compresión  n <γ. Se verifica por lo tanto una pérdida de trabajo útil correspondiente a las áreas A.

b) Combustión no instantánea.En el ciclo Otto teórico se supone que la combustión se realiza a volumen constante, es decir, que es instantánea, en el ciclo real, en cambio, se requiere un cierto espacio de tiempo. Si el encendido tuviera lugar coincidiendo con el P.M.S., la combustión tendría lugar mientras el pistón se va alejando de él, y el valor de la presión sería inferior al previsto con la consiguiente pérdida de trabajo útil. Por ello conviene anticipar el encendido de modo que la combustión pueda llevarse a cabo en su mayor parte cuando el pistón se encuentra en las cercanías del P.M.S. Esto produce un redondeamiento de la línea teórica de aportación de calor, y por lo tanto una pérdida de trabajo útil representada por las áreas B, pero esta pérdida resulta de magnitud mucho menor que la que se tendría sin adelanto del encendido. En los motores Diesel la combustión se realiza en condiciones tales que la presión varía durante el proceso, mientras que en el ciclo teórico habíamos supuesto que se mantiene constante. En realidad la combustión se realiza en parte a volumen constante y en parte a presión constante, casi como en el

ciclo Otto real. Sólo en el caso de motores muy lentos la combustión se aproxima un poco al proceso teórico.

c) Tiempo de apertura de la válvula de escape.En el ciclo teórico se ha supuesto que también la extracción de calor se lleva a cabo instantáneamente coincidiendo con la posición del pistón en el P.M.I, En el ciclo real la extracción de calor se produce durante un tiempo relativamente largo. La válvula de escape debe abrirse anticipadamente para dar tiempo a una parte de los gases quemados para salir del cilindro antes que el pistón alcance el P.M.I., de modo que la presión descienda aproximadamente hasta el valor de la presión exterior al comienzo de la carrera de escape. Este hecho produce una pérdida que sin embargo es menor que la que se tendría sin el avance de la apertura de la válvula de escape.

d) Aumento de los calores específicos del fluido con la temperatura.Tanto el calor específico a presión constante cp  como el a volumen constante cv, de un gas real aumentan con la temperatura, pero de modo que su diferencia permanece constante, es decir,  cp-cv= R, en consecuencia al aumentarla temperatura disminuye el valor de >γ. De lo anterior se deduce que los valores de la presión y de la temperatura máxima resultan siempre inferiores a los obtenibles en el caso de que los calores específicos fueran constantes paralas variaciones de temperatura.

e) Pérdidas en la renovación de la carga.El ciclo real presenta otra diferencia importante en comparación con el ciclo teórico. Durante la carrera de admisión la presión en el cilindro es inferior a la que se tiene durante la carrera de escape. Salvo casos particulares, durante la admisión la presión es inferior a la atmosférica y durante el escape es superior. Se crea por lo tanto en el diagrama indicado un área negativa D que corresponde a trabajo perdido. Este trabajo, realizado por el motor para llevar a cabo la admisión y el escape, se llama trabajo de bombeo y generalmente se evalúa como trabajo perdido por rozamiento.

Curvas Características:Las prestaciones máximas de operación de un motor quedan definidas por sus curvas características, que son las evoluciones de par motor, potencia y consumo especifico en función del régimen de giro a plena carga del motor.

La obtención de estas curvas características debe realizarse en un banco de ensayo de motores, en el que el motor se acopla a un freno que le ofrece una curva resistente, con lo que el motor estabiliza su funcionamiento en la intersección de su curva de par motor con la misma.

El freno motor y el sistema de regulación del banco permiten modificar la curva de par resistente del freno en un margen que depende del diseño y dimensionado del freno, para poder estabilizar cualquier punto de funcionamiento del motor que se quiera analizar.

El par representa la fuerza desarrollada por el motor. y en cierta manera. describe con que calidad se realiza el ciclo motor. El punto de par máximo corresponde al punto de diseño del motor en donde se produce un llenado óptimo y una cancela combustión que posibilita el máximo aprovechamiento del trabajo que genera el ciclo termodinámico.

La potencia que proporciona un motor a un determinado régimen de funcionamiento representa el trabajo que es capaz de realizar el motor por unidad de tiempo.

El punto de potencia máxima se encuentra siempre por encima del punto de par máximo, a partir del punto de par máximo, la degradación de la calidad de los cielos es compensada por el incremento de ciclos por unidad de tiempo, hasta llegar al punto de máxima potencia. Cuando se sobrepasa el punto de máxima potencia, la degradación de los ciclos ya no es compensada por el elevado numero de ciclos por unidad de tiempo.

El consumo especifico indica la eficiencia con la que se realiza la conversión de energia calorífica en energía mecánica, de modo que a menor consumo específico mayor rendimiento se obtendrá.

Motor de chispa:

Combustión normal:

El proceso de la combustión comprende dos fases principales: una de preparación y otra de combustión verdadera y propia. Durante la primera fase, la chispa producida por la bujía genera una reacción local que después da origen a ciertas reacciones intermedias. Estas, a su vez, determinan las condiciones para el comienzo y desarrollo de la combustión verdadera y propia. Los productos intermedios, así como sus propiedades, son vagamente conocidos, si bien no es éste el caso de tomarlos en consideración.

Cuando salta la chispa, el combustible procedente del carburador está ya vaporizado por hallarse expuesto al calor de la comprensión e íntimamente mezclado con el aire indispensable para la combustión. Alrededor de la chispa se forma el foco inicial y, desde éste, se propagala combustión gradualmente a toda la carga según un frente de llama representado por la superficie, más o menos irregular, de separación entre la porción de mezcla ya encendida y la que todavia no lo está. A medida que progresa la combustión y se completa, la presión en elcilindro aumenta rápidamente, pero de una manera regular.

Un proceso de combustión que se desarrolle del modo descrito se define como combustión normal. El encendido sobreviene en el instante deseado como consecuencia inmediata y únim de la chispa, y las partículas empiezan a quemarse cuando son alcanzadas por el frente dellama y no antes.

Combustión Deflagrante:

Una deflagración es una combustión súbita con llama a baja velocidad de propagación, sin explosión. Se suele asociar, erróneamente, con las explosiones, usándose a menudo como sinónimo.

Las reacciones que provoca una deflagración son idénticas a las de una combustión, que es un proceso de oxidación muy rápido y acelerado con producción de llama, pero se desarrollan a una velocidad todavía mayor y comprendida entre 1m/s y la velocidad del sonido.

En una deflagración, el frente de llama avanza por fenómenos de difusión térmica. Por el contrario, en una detonación la combustión está asociada a una onda de choqueque avanza a velocidad superior a la del sonido.

Para que se produzca una deflagración se necesita:

Una mezcla de producto inflamable con el aire, en su punto de inflamación. Una aportación de energía de un foco de ignición. Una reacción espontánea de sus partículas volátiles al estímulo calórico que actúa

como catalizador o iniciador primario de reacción.

Combustión Detonante:

La detonación, también llamada picado (en inglés knocking o engine knocking), es una combustión rápida y violenta de la mezcla aire/combustible en la(s) cámara(s) de combustión del motor, después del encendido por la chispa o arco eléctrico en la(s) bujía(s). Cuando se presenta la detonación en un motor, se percibe un golpeteo o cascabeleo metálico, llamado en ocasiones "pistoneo". Este golpeteo es debido a que, cuando existe detonación, la presión de los gases al interior de la(s) cámara(s) de combustión sube excesivamente, resultando en grandes fuerzas que actúan sobre los pistones o émbolos del motor, pudiendo llegar a romperlos.

Durante la detonación, se tienen dos o más frentes de llama, que chocan entre sí, originando una fuerte onda expansiva, que golpea los pistones con gran fuerza. Esto ocurre porque la temperatura de los gases no quemados aumenta de manera abrupta, antes que sean alcanzados por la llama procedente de la bujía, es decir, cuando la mezcla comienza a quemarse en cualquier otro punto que no sea el frente de llama procedente de la bujía, se tiene detonación.

Ambos tipos de combustión son muy rápidas, es decir, el proceso no dura más de unas cuantas milésimas de segundo. Sin embargo, la detonación se diferencia de la combustión normal por la violencia con que ocurre. Una combustión normal es rápida, pero al mismo tiempo, suave y gradual.

Condiciones para la detonación.La detonación o picado puede ser causada por uno de los siguientes factores, o por una combinación de ellos:

Diseño y/o forma de la cámara de combustión. Los motores antiguos (antes de 1950) son más propensos a la detonación que los motores actuales, debido a la forma de sus cámaras de combustión.

Relación de compresión elevada, y por lo tanto, presión de compresión también elevada.

Encendido mal sincronizado, con un grado de avance excesivo. Gasolina de octanaje inferior al especificado. Existencia de residuos incandescentes en las cámaras de combustión.

Combustible:

La nafta o gasolina es el combustible de estos motores.

El poder antidetonante es la propiedad más importante de una gasolina. Se ha demostrado que los hidrocarburos parafinicos con muchas ramas laterales tienen excelentes propiedades antidetonantes, mientras que las parafinas de cadena normal son muy pobres en este aspecto. Teniendo esto en cuenta, las propiedades antidetonantes de las gasolinas se expresan en función de los números de octano definidos empíricamente. El número de octano de una gasolina viene dado por el porcentaje en volumen de iso-octano (2, 2, 4 trimetil-pentano), que mezclado con heptano normal posee las mismas características antidetonantes que la gasolina en cuestión, ensayadas ambas muestras en un motor especial. Por tanto, el heptano normal posee un número de octano cero y el iso-octano un número de octano 100.

El número de octano de una gasolina puede incrementarse adicionando pequeñas cantidades de plomo-tetraetilo, que actúa de supresor de las detonaciones. Prácticamente, toda la gasolina posee este compuesto. Sin embargo, la eficacia del plomo varía grandemente con la composición en hidrocarburos del combustible.

El problema de la gasolina es complejo por el hecho de que las características antidetonantes de los hidrocarburos varían también con la velocidad del motor, temperatura del aire de entrada, presión y diseño del motor. Una buena gasolina está formada por una combinación de tipos de hidrocarburos que satisfagan los requisitos de octanaje del motor a todas las velocidades y no originen un excesivo incremento de los requisitos de octanaje por formación de depósitos.