Ciclos de mci

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    Automotive

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  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO*

    DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO

  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO* Carrera: Distancia entre el P.M.S. y P.M.I., es igual, salvo raras excepciones, al doble del radio de la manivela del eje de cigeales. Se expresa generalmente en mm.Volumen total del cilindro (V1): Es el espacio comprendido entre la culata y el pistn cuando ste se halla en el P.M.I. Viene expresado, por lo general, en cm3.

    Volumen de la cmara de compresin (V2): Es el volumen comprendido entre la culata y el pistn cuando ste se halla en el P.M.S. Suele expresarse en cm3. Cilindrada (V1-V2): Es el generado por el pistn en su movimiento alternativo desde el P.M.S. hasta el P.M.I. Se expresa, por lo comn, en cm3. Relacin de compresin: Se entiende por tal la relacin que hay entre el volumen total del cilindro V1 y el volumen de la cmara de combustin V2. Se representa por y vale: Punto muerto superior (P.M.S.): Posicin del pistn ms prxima a la culata.Punto muerto inferior (P.M.I.): Posicin del pistn ms alejada de la culata.

    Calibre: Dimetro interior del cilindro. Expresado generalmente en milmetros (mm.).

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    V1-V2

    (

    V2

    P.M.S.

    P.M.I.

    carrera

    V1

  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO*Segundo tiempo: Compresin

    En este tiempo el pistn efecta su segunda carrera y se desplaza desde el punto muerto inferior PMI al punto muerto superior PMS. Durante este recorrido la muequilla del cigeal efecta otro giro de 180.Total girado por el cigeal 360.

    Durante esta fase las vlvulas permanecen cerradas. El pistn comprime la mezcla, la cual queda alojada en el volumen de la cmara de combustin, tambin llamada de compresin, situada por encima del PMS. Primer tiempo: Admisin

    Durante este tiempo el pistn se desplaza desde el punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI) y efecta su primera carrera o desplazamiento lineal. Durante este desplazamiento el cigeal realiza un giro de 180.

    Cuando comienza esta fase se supone que instantneamente se abre la vlvula de admisin y mientras se realiza este recorrido, la vlvula de admisin permanece abierta y, debido a la depresin o vaco interno que crea el pistn en su desplazamiento, se aspira una mezcla de aire y combustible, que pasa a travs del espacio libre que deja la vlvula de aspiracin para llenar, en teora, la totalidad del cilindro.

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  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO*Tercer tiempo: Trabajo, Expansin

    Cuando el pistn llega al final de la compresin, entre los electrodos de una buja, salta una chispa elctrica en el interior de la cmara de combustin que produce la ignicin de la mezcla, con lo cual se origina la inflamacin y combustin de la misma. Durante este proceso se libera la energa calorfica del combustible, lo que produce una elevada temperatura en el interior del cilindro, con lo que la energa cintica de las molculas aumenta considerablemente y, al chocar stas contra la cabeza del pistn, generan la fuerza de empuje que hace que el pistn se desplace hacia el P.M.I. y se supone que instantneamente se abre la vlvula de escape.Total girado por el cigeal 540.Cuarto tiempo: Escape

    En este tiempo el pistn realiza su cuarta carrera o desplazamiento desde el PMI al PMS, y el cigeal gira otros 180.Durante este recorrido del pistn, la vlvula de escape permanece abierta. A travs de ella, los gases quemados procedentes de la combustin salen a la atmsfera, al principio en "estampida" por estar a elevada presin en el interior del cilindro, y el resto empujado por el pistn en su desplazamiento hacia el PMS.Cuando el pistn llega al PMS se supone que instantneamente se cierra la vlvula de escape y simultneamente se abre la vlvula de admisin.Total girado por el cigeal 720.

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  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO* El ciclo Otto terico representado grficamente en un diagrama P-V, se puede considerar ejecutado segn las transformaciones termodinmicas que se presentan a continuacin:0-1.- Admisin (Isobara): Se supone que la circulacin de los gases desde la atmsfera al interior del cilindro se realiza sin rozamiento, con lo que no hay prdida de carga y, por tanto, la presin en el interior del cilindro durante toda esta carrera se mantiene constante e igual a la atmosfrica.1-2.- Compresin (Adiabtica): Se supone que, como se realiza muy rpidamente, el fluido operante no intercambia calor con el medio exterior, por lo que la transformacin puede ser considerada a calor constante.2-3.- Combustin (Iscora): Se supone que salta la chispa y se produce una combustin instantnea del combustible, produciendo una cantidad de calor Q1. Al ser tan rpida se puede suponer que el pistn no se ha desplazado, por lo que el volumen durante la transformacin se mantiene constante.Diagrama P-V de un ciclo Otto terico.

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  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO*3.4.- Trabajo (Adiabtica): Se supone que debido a la rapidez de giro del motor los gases quemados no tienen tiempo para intercambiar calor con el medio exterior, por lo que se puede considerar que sufren una transformacin a calor constante.

    4-1.- Primera fase del escape (Iscora): Se supone una apertura instantnea de la vlvula de escape, lo que genera una salida tan sbita de gases del interior del cilindro y una prdida de calor Q2 que permite considerar una transformacin a volumen constante.1-0.- Segunda fase del escape (Isobara): El pistn al desplazarse hacia el PMS provoca la expulsin de gases remanentes en el interior del cilindro, y se supone que los gases quemados no ofrecen resistencia alguna para salir a la atmsfera, por lo que la presin en el interior del cilindro se mantiene constante e igual a la atmosfrica.

    Diagrama P-V de un ciclo Otto terico.

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  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO*Ciclo diesel terico El motor Diesel de cuatro tiempos tiene una estructura semejante a los motores de explosin, salvo ciertas caractersticas particulares.Primer tiempo: AdmisinEn este primer tiempo el pistn efecta su primera carrera o desplazamiento desde el PMS al PMI, aspirando slo aire de la atmsfera, debidamente purificado a travs del filtro. El aire pasa por el colector y la vlvula de admisin, que se supone se abre instantneamente y permanece abierta, con el objeto de llenar todo el volumen del cilindro. Durante este tiempo, la muequilla del cigeal gira 180.Al llegar al PMI se supone que la vlvula de admisin se cierra instantneamente.Segundo tiempo: CompresinEn este segundo tiempo y con las dos vlvulas completamente cerradas, el pistn comprime el aire a gran presin, quedando slo aire alojado en la cmara de combustin. La muequilla del cigeal gira otros 180 y completa la primera vuelta del rbol motor.La presin alcanzada en el interior de la cmara de combustin mantiene la temperatura del aire por encima de los 600 C, superior al punto de inflamacin del combustible, para lo cual la relacin de compresin tiene que ser del orden de 22.

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  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO*Tercer tiempo: TrabajoAl final de la compresin con el pistn en el PMS se inyecta el combustible en el interior del cilindro, en una cantidad que es regulada por la bomba de inyeccin. Como la presin en el interior del cilindro es muy elevada, para que el combustible pueda entrar la inyeccin debe realizarse a una presin muy superior, entre 150 y 300 atmsferas.El combustible, que debido a la alta presin de inyeccin sale finalmente pulverizado, se inflama en contacto con el aire caliente, producindose la combustin del mismo. Se eleva entonces la temperatura interna, la presin mientras dura la inyeccin o aportacin de calor se supone constante y, a continuacin, se realiza la expansin y desplazamiento del pistn hacia el PMI. Durante este tiempo, o carrera de trabajo, el pistn efecta su tercer recorrido y la muequilla del cigeal gira otros 180.Cuarto tiempo: EscapeDurante este cuarto tiempo se supone que la vlvula de escape se abre instantneamente y permanece abierta. El pistn, durante su recorrido ascendente, expulsa a la atmsfera los gases remanentes que no han salido, efectuando el barrido de gases quemados lanzndolos al exterior.La muequilla del cigeal efecta otro giro de 180, completando las dos vueltas del rbol motor que corresponde al ciclo completo de trabajo.

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  • DEP. MECANICA AUTOMOTRIZ INSTITUTO MARITIMO*Representando en un sistema de ejes coordenados P-V el funcionamiento terico de estos motores queda determinado por el diagrama de la siguiente figura:0-1.- Admisin (Isbara): Durante la admisin se supone que el cilindro se llena totalmente de aire que circula sin rozamiento por los conductos de admisin, por lo que se puede considerar que la presin se mantiene constante e igual a la presin atmosfrica. Es por lo que esta carrera puede ser representada por una transformacin isbara. .

    1-2.- Compresin (Adia