MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

La combustión es el proceso de encender una mezcla de aire y combustible. En el proceso de combustión se aspira una mezcla de aire y combustible hacia el interior de un cilindro y se comprime mediante un pistón en movimiento. La mezcla comprimida se enciende para generar la energía que proporciona el movimiento del vehículo.

Cuando ocurre la combustión, los gases de la mezcla de aire y combustible que se quema se expanden en el cilindro a una presión muy alta. La alta presión empuja el pistón hacia abajo en el cilindro. El pistón está conectado a una biela, la cual está conectada al cigüeñal. Como el pistón está conectado de esta manera al cigüeñal, el cigüeñal empieza a girar con el movimiento del pistón. La biela y el cigüeñal convierten el movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón en movimiento rotatorio. A medida que la combustión ocurre en cada cilindro, los pulsos de energía se transfieren de los pistones al cigüeñal. El volante de inercia, fijada en un extremo del cigüeñal ayuda a suavizar los pulsos de la combustión y mantener una rotación uniforme en el cigüeñal. El movimiento rotatorio del motor se transfiere a las ruedas a través de la transmisión y del tren motriz.

1. PRINCIPIOS DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

2. COMPONENTES PRINCIPALES

A) Balancin de válvula

I) Eje de levas

b) Tapa de valvulas

J) Regulador de válvulas

C) Línea de admision

k) Bujía

D) Culata de cilindro

L) Línea de escape

E) Cámara de refrigeración

M) Piston

F) Monobloc N) Biela

G) Carter O) Contrapeso

H) Lubricante P) Cigueñal

3. CICLO OTTO DE CUATRO TIEMPOS

E-A ADMISION P= CONSTANTE P1=P2= P. ATM

A-B COMPRESION CONSUME TRABAJO -W

B-C EXPLOSION V= CONSTANTE VB= VC

C-D EXPANSIÓN PRODUCE TRABAJO +W

D-A ESCAPE V; P= CONSTANTE PE= PAVD= VA

REPRESENTACION DEL TRABAJO EN EL CICLO

OTTO

PMS PMI

Admisión (1)El pistón baja con la válvula de admisión

abierta, aumentando la cantidad de mezcla (aire + combustible) en la cámara. Esto se modela como una

expansión a presión constante (ya que al estar

la válvula abierta la presión es igual a la

exterior). En el diagrama PV aparece como la línea

recta E→A.

1ro. ADMISION

Compresión (2)El pistón

sube comprimiendo

la mezcla. Dada la

velocidad del proceso se

supone que la mezcla no

tiene posibilidad de intercambiar calor con el

ambiente, por lo que el

proceso es adiabático. Se modela como

la curva adiabática reversible A→B, aunque en

realidad no lo es por la

presencia de factores

irreversibles como la fricción.

2do. COMPRESION

Combustión Con el pistón en su punto

más alto, salta la chispa de la bujía. El calor

generado en la combustión

calienta bruscamente el

aire, que incrementa su temperatura a

volumen prácticamente constante (ya que al pistón no le ha dado

tiempo a bajar). Esto se

representa por una isócora

B→C. Este paso es claramente irreversible, pero para el caso de un

proceso isócoro en un gas ideal el balance es el mismo que en uno reversible.

3ro. COMBUSTION

Transformación isocora: el volumen permanece constante en donde la presión y la

temperatura aumentan

Expansión (3)La alta temperatura del gas empuja al

pistón hacia abajo,

realizando trabajo

sobre él. De nuevo, por ser un proceso

muy rápido se aproxima por una curva

adiabática reversible

C→D.

3ro. EXPANSION

Transformación adiabática : el volumen aumenta y la presión y la temperatura

disminuyen.

Escape (4)Se abre la válvula de

escape y el gas sale al exterior, empujado por el

pistón a una temperatura mayor

que la inicial, siendo sustituido

por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente

admisión. El sistema es

realmente abierto, pues intercambia

masa con el exterior. No

obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos, para el

balance energético, suponer que es el mismo aire, que se ha enfriado. Este

enfriamiento ocurre en dos fases.

Cuando el pistón está en su punto

más bajo, el volumen

permanece aproximadamente

constante y tenemos la isócora

D→A. Cuando el pistón empuja el

aire hacia el exterior, con la válvula abierta, empleamos la isobara A→E,

cerrando el ciclo

4to. ESCAPE

Transformación isobara: la presión del sistema es constante en donde el volumen y la

temperatura aumentan.

En Línea : El motor en línea normalmente disponible en

configuraciones de 2 a 6 cilindros, el motor en línea es común con todos los cilindros alineados en una misma fila,

sin desplazamientos. 

4. DISPOSICION DE CILINDROS EN MOTORES DE 4 TIEMPOS

Los motores de 4 tiempos que tienen mas de un cilindro, pueden tener varias formas de disponerlos en el block :

En V : En él los cilindros se agrupan en dos bancadas o filas de cilindros formando una letra V que convergen en el mismo cigüeñal. En estos motores el aire de admisión es succionado por

dentro de la V y los gases de escape expulsados por los laterales. L y R 

Se usa en motores a partir de dos cilindros, sobre todo en automóviles de tracción delantera, ya que acorta la longitud del motor a la mitad. La

apertura de la V varía desde 54º o 60º hasta 90º o 110º aunque las más habituales son 90º y 60º. 

DISPOSICION EN “V”

*En VR : Es la misma configuracion anterior, pero el grado de apertura

entre las bancadas es de aproximadamente 15º  

DISPOSICION EN “VR”

Boxer / En V a 180º : El motor Boxer es el utilizado en los Volkswagen Escarabajo, Volkswagen Kombi, y tienen por lo

general entre 4 y 6 cilindros. El motor con V de 180º, de configuración muy similar al motor Boxer, es usado por algunas ediciones especiales de Ferrari y

Alfa Romeo. La diferencia básica consiste en que ocasionalmente, los motores con V en 180º no usan un muñón largo como en el Boxer, sino que las bielas comparten la misma

posición en el cigüeñal, haciendo que mientras un pistón se acerca al cigüeñal el otro se aleje, opuesto a lo que sucede en el

Boxer en el que los pistones se alejan y acercan al mismo tiempo. La V de 180º se usa en motores de más de 8 cilindros donde ha resultado más efectiva, mientras que el Boxer se usa en pares con menos de 6 cilindros y por ello se han asociado

mutuamente como un mismo tipo de disposición. 

DISPOSICION “BOXER” Y EN “V” A 180°

En W : Es una especie de doble V combinada en tres o cuatro bancadas de cilindros y un cigüeñal, que data de

la década de 1920, y son usadas en algunos vehículos modernos del Grupo

Volkswagen, como el Audi A8, el Volkswagen Touareg o el Volkswagen

Phaeton. 

DISPOSICION EN “W”

*OHV 

*OHC 

*DOHC 

5. TIPO DE DISTRIBUCION PARA MOTORES

Sistema OHV (OverHead Valve)

El sistema OHV (OverHead Valve): se distingue por tener el árbol de levas en el bloque motor y las válvula dispuestas en la culata. La ventaja de este sistema es que la transmisión de

movimiento del cigüeñal al árbol de levas se hace directamente por medio de dos piñones o con la interposición

de un tercero, también se puede hacer por medio de una cadena de corta longitud.

El sistema OHC (OverHead Cam): se distingue por tener el árbol de levas en la culata lo mismo que las válvulas. Es el sistema utilizado hoy en día en todos los coches. La ventaja de este

sistema es que se reduce el número de elementos entre el árbol de levas y la válvula por lo que la apertura y cierre de las

válvulas es más preciso. Tiene la desventaja de complicar la transmisión de movimiento del cigüeñal al árbol de levas, ya

que, se necesitan correas o cadenas de distribución más largas. 

Sistema OHC (OverHead Cam)

Hay una variante del sistema OHC, el DOHC la D significa Double es decir doble árbol de levas, utilizado

sobre todo en motores con 3, 4 y 5 válvulas por cilindro. 

Sistema DOHC