Trabajo sobre motores de combustión interna.

5/6/2018 Trabajo sobre motores de combustión interna. - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA.CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERÍAS

Trabajo sobre motores de

combustión interna.

MAQUIAS TÉRMICAS II

ALUMNO:

CÓDIGO:

SEC:

PROFESOR: ESPARZA ORTIZ VÍCTOR MANUEL



MAQUINAS TÉRMICAS II SEC: D04

TRABAJO SOBRE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA.

Motor de combustión interna: se define mejor como un transformador de energía química

almacenado en el combustible y este lo transforma en energía mecánica.

1. Clasificación de los motores de combustión interna.

1.1 Por su principio de funcionamiento.

Se pueden clasificar de la siguiente manera:

♦Motor Otto: Su funcionamiento consiste en aprovechar la fuerza expansiva de los gases que

se hacen explotar en un cilindro obteniendo así un giro con ayuda del mecanismo biela-cigüeñal y este se lo transmite a las ruedas.

El motor tipo Otto realiza la transformación de energía calorífica a mecánica fácilmente

utilizable en cuatro fases, donde las cuales un pistón que se desplaza en el interior de un

cilindro donde efectúa cuatro desplazamientos y gracias a un sistema de biela-manivela

transforma el movimiento lineal del pistón en movimiento de rotación del árbol cigüeñal

realizando este dos vueltas completas en cada ciclo de funcionamiento.

El funcionamiento teórico durante sus cuatro fases es:

Primer tiempo (Admisión): durante este tiempo el pistón se desplaza desde el punto muertosuperior al punto muerto inferior y efectúa su primer desplazamiento lineal, cuando sucede

esta fase se abre la válvula de admisión y mientras se realiza este recorrido la válvula de

admisión permanece abierta y debido a la depresión o vacio interno que crea el pistón en su

desplazamiento, se aspira una mezcla de aire y combustible, que pasa atreves del espacio libre

que deja la válvula de aspiración para llenar en cilindro(que no se llena totalmente)y el

cigüeñal gira 1800.

Segundo tiempo (Compresión): en esta fase el pistón efectúa su segunda carrera y se desplaza

desde el punto muerto inferior al punto muerto superior durante este recorrido la muñequilla

del cigüeñal efectúa otro giro de 1800 por lo que en esta fase las válvulas permanecen

cerradas y el pistón comprime la mezcla y se vuelve gaseosa.

Tercer tiempo (Trabajo): Cuando el pistón llega al final de la compresión entre los electrodos

de una bujía salta una chispa eléctrica en el interior de la cámara de combustión y reacciona

esto y aumenta el volumen ocasionando que el pistón se mueva a punto muerto inferior (se

produce trabajo). Durante este tiempo se libera energía calorífica del combustible lo que

produce una elevada temperatura en el interior del cilindro.

Cuarto tiempo (Escape): En este tiempo el pistón realiza su cuarta carrera, durante este

recorrido del pistón la válvula de escape permanece abierta por la baja presión en el cilindro yatreves de ella los gases quemados procedentes de la combustión salen a la atmosfera.



Clasificación del motor.

El tipo de mezcla aire combustible 14.7 a 1

Por el encendido Encendido por chispa

eléctrica.

Por el modo de trabajo 2 vueltas del cigüeñal y cuatrocarreras del pistón que es

igual a un ciclo.

Por el tipo de refrigeración Agua y aire

Por la disposición de los

cilindros

Línea, V, Opuestos

Ciclos de trabajo Admisión; Compresión;

Explosión; escape

♦Motor Diesel: Es un motor en el cual el encendido se produce por una alta temperatura que

posibilita la compresión del aire al interior del cilindro de este.

El tipo de mezcla Aire precalentado y diesel

(gasoil)

Por el encendido Autoencendido

Por el modo de trabajo 2 vueltas del cigüeñal y cuatro

carreras del pistón

Por el tipo de refrigeración Agua y Aire

Por la disposición de los

cilindros

Línea, V, pero estos motores

son de 6 a 12 cilindros

♦Motor dos tiempos: son motores de pistón y a diferencia del de 4 tiempos , las cuatro etapas

del ciclo de trabajo se realizan en solo una vuelta del cigüeñal. Estos motores pueden ser tanto

diesel como gasolina pero comúnmente son de gasolina y generalmente este tipo de motor es

de carácter seco y como es un motor que entrega poca potencia se utiliza usualmente en

motocicletas o maquinas manuales de gasolina, y tiene poco rendimiento térmico menor que

un motor de cuatro tiempos. También tiene como característica que no lleva válvulas sino que

es el pistón el que en su deslazamiento en el interior del cilindro, hace que el fluido operante

entre y salga atreves de las lumbreras o orificios del cilindro.



El tipo de mezcla Aire, combustible y aceite

Por el encendido Por chipa eléctrica

Por el modo de trabajo 1 vuelta del cigüeñal y dos

carreras del pisto igual a un

ciclo

Por el tipo de refrigeración AirePor la disposición de los

cilindros

Admisión; Compresión;

Explosión; Escape.

Su funcionamiento es que durante su carrera desde PMI al PMS el pistón hace salir a la

atmosfera los gases quemados que ocupan el cilindro y abre la lumbrera de admisión por lo

que los gases frescos de la atmosfera pasan al interior del cárter aspirados por la baja presión

creada en el pistón en su desplazamiento , desde ese momento al final del recorrido se

produce la compresión del aire o de la mezcla en el interior del cilindro, mientras continua la

pre-admisión de gases frescos en el interior de l cárter, durante esta carrera la muñequilla del

cigüeñal ha girado 1800

y se han realizados las siguientes fases barrido de gases residuales,

compresión de la mescla y pre-admisión o llenado del cárter. Durante la segunda carrera quecomienza cuando el pistón llega a punto muerto superior al final de la compresión, instante en

el cual salta la chispa se inyecta el combustible y se inicia la combustión y se elevan la presión y

la temperatura en el interior del cilindro generándose la fuerza que empuja al pistón y así

produciendo trabajo. Durante el descenso del pistón primero se cierra la lumbrera de admisión

y se comprime el aire o la mezcla en el interior del cárter y poco antes de llegar a punto

muerto inferior el pistón abre las lumbreras de carga y escape, atreves de las cuales se

produce el escape de gases quemados y el llenado del cilindro con gases frescos que a cierta

presión ocupan el cárter, los cuales por el conducto de carga, favorecidos por la presión a que

se encuentran sometidos, entran en el cilindro incidiendo en la superficie del deyector con lo

que se impide al desviar su trayectoria que salgan si quemarse directamente por la lumbrera

de escape a la ves empuja los gases quemados que quedan a la presión atmosférica en el

interior del cilindro y los hace salir a la atmosfera. En esta segunda carrera la muñequilla del

cigüeñal ha girado otros 1800 completando una vuelta del cigüeñal y se han realizado lo que es

combustión y trabajo, pre-compresión de la mezcla en el cárter, escape y admisión. Como se

ve en estos tipos de motores el ciclo completo se realiza en solo dos carreras del pistón y una

vuelta del cigüeñal.

♦ Motor Wankel o rotativo:

Este motor se diferencia fácilmente pues no cuenta con pistones si no que utiliza rotores, y es

muy silencioso utiliza una mezcla aire combustible y aceite, tiene un encendido por chispa

eléctrica y se refrigera con agua, los ciclos de trabajo son de la siguiente manera admisión,

compresión, explosión, escape. En la etapa de admisión al rebasar un vértice la lumbrera de

admisión, la mezcla entra en la cámara siguiente cuyo volumen aumenta debido a la orbita

excéntrica del rotor, después en la etapa de compresión el rotor continua girando y la amara

que contiene la mezcla, disminuye de volumen al tiempo que la comprime , luego en la etapa

de explosión o donde se le suministra calor que se hace mediante bujías el encendido hace

que la mezcla se queme y expanda,

impulsando al rotor en este tiempo

de explosión , a la ves que aumenta



el volumen de la cámara. La desventaja que tiene este tipo de motor es que es complicado

controlar el nivel de emisiones contaminantes y tiene un alto consumo de gasolina , también

se deben sustituir los sellos cada seis o siete años para conservar la estanqueidad del motor la

ventaja de este motor es que tiene menos piezas móviles ,y se tiene suavidad en la marcha y

se sienten menos vibraciones.

1.2 Por la disposición de los cilindros.

Motores con cilindros en línea: Tiene los cilindros dispuestos en línea de forma vertical en un

solo bloque.

Motores con cilindros en V: tiene los cilindros repartidos en dos bloques unidos por la base o

bancada, y formando un cierto ángulo de 600,90

0etc.

Motores con cilindros opuestos: Los cilindros van dispuestos en un ángulo de 1800

en posición

horizontal y en sentido opuesto y están unidos por la base o bancada.



1.3 Por la disposición de las válvulas.

SV: hace tiempo que no se utilizan ya que las válvulas no están colocadas en la culata sino en el

bloque den motor, lo que provoca que la cámara de compresión tenga que ser mayor y el

tamaño de las cabezas de las válvulas se vea limitada.

OHV: Se distingue por tener el árbol de levas en el bloque motor y las válvulas dispuestas en la

culata.

OHC: se distingue por tener el árbol de levas en la culata lo mismo que las válvulas.



DOHC: utilizado en motores de 3,4 y 5 válvulas por cilindro.

1.4 Por el tipo de aspiración.

En este caso se puede mencionar dos tipos, los que son de aspiración natural y los que

necesitan algún tipo de compresor:

♦ Motores de aspiración natural: Son motores en los que el cilindro de trabajo se llena por la

aspiración natural del pistón al hacer vacío es decir la presión atmosférica empuja al aire hacia

adentro del pistón.

Un motor diesel aspira solo aire el cual comprime y después inyecta el combustible al aire

comprimido, de manera de que el combustible se enciende por causa de la alta temperatura

del aire comprimido (un motor diesel comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1 con esta

compresión se logra una mejor eficiencia).

♦ Motores sobrealimentados: Estos están dotados de un compresor que fuerza la mezcla de

aire-combustible o aire solo, según el caso, en el cilindro de trabajo.

1.5 Por el tipo de lubricación.

Pueden ser:

♦ Motores de cárter húmedo: Motores donde existe un cárter que contiene aceite lubricante.

Como el motor tipo Otto que usa un lubricante el cual tiene como función principal de reducir

el rozamiento entre las piezas del motor.



Otro topo de motor es el de dos tiempos que también es de carácter seco aunque las partes

móviles están bañadas de lubricante.

♦ Motores de cárter seco: En este caso el cárter está vacío y el lubricante entra al motor

mezclado con la gasolina. Como los motores de dos tiempos.

2 Descripción del funcionamiento

2.1 Motor encendido por chispa.

En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos electrodos

separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la potencia necesaria para

iniciar la combustión.

Para generar la chispa se crea un arco eléctrico entre los dos electrodos, este fenómeno del

salto de la electricidad entre dos electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los

electrodos y de la presión reinante en la zona del arco por lo cual tenemos que una chispa

puede saltar con mucho menos voltaje en el vacío que cuando hay presión y que a su vez, elvoltaje requerido será mayor a medida que aumente la presión reinante. Antes encendido de

la chispa se suministra una mezcla de aire combustible mediante el carburador o por inyección

de gasolina, el conducto de admisión se calienta, el combustible se evapora y se mezcla

íntimamente con el aire. Esta mezcla está preparada para el encendido, en ese momento una

chispa producida dentro de la masa de la mezcla comienza la combustión. Esta combustión

produce un notable incremento de la presión dentro del cilindro que empuja el pistón con

fuerza para producir trabajo útil. Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero

alrededor de la zona de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cámara como un frente

de llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este proceso aunque rápido no es

instantáneo, demora cierto tiempo, por lo que nuestro sistema debe producir la chispa un

tiempo antes de que sea necesario el incremento brusco de la presión, es decir antes del punto

muerto superior, a fin de dar tiempo a que la llama avance lo suficiente en la cámara de

combustión, y lograr las presiones en el momento adecuado, recuerde que el pistón está en

constante movimiento. A este tiempo de adelanto de la chispa con respecto al punto muerto

superior se le llama avance al encendido.

2.1.1 Dos tiempos.

Motores donde todo el ciclo de trabajo se realiza en cada vuelta de cigüeñal. Los motores de

dos tiempos de gasolina, generalmente son de carácter seco, y encuentran su mayor campo deaplicación en las pequeñas potencias: motocicletas, máquinas manuales a gasolina.

http://www.sabelotodo.org/fluidos/lubricantes.html

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Durante la carrera ascendente del pistón, se comprime la mezcla de aire y gasolina,

previamente introducida en el cilindro. Al mismo tiempo y debido al movimiento del pistón, se

produce vacío en el carter del motor, obligando a entrar mezcla nueva de aire y gasolina

procedente del carburador, por un conducto provisto de un válvula de apertura por la propia

succión. De manera entonces, que durante esta carrera ascendente se producen dos atapas

del ciclo de trabajo, es decir: Compresión, admisión. Una vez que el pistón llega al punto

muerto superior, tendremos la mezcla completamente comprimida, y lista para la aparición de

la chispa en la bujía, y además, el carter o carcasa del motor lleno con mezcla fresca

procedente del carburador.

Como en todo motor de pistones, en ese momento se produce el salto de la chispa en la bujía

y se inflama la mezcla, produciendo la carrera descendente del pistón y generando trabajo.

Cuando el pistón realiza su carrera de descenso, impulsado por la fuerza de los gases

de la combustión, y estos han perdido ya suficiente energía, el propio pistón descubre

un agujero lateral conocido como lumbrera que comunica al exterior. La presiónremanente aun en los gases, hace que estos escapen del cilindro.

Al mismo tiempo, el movimiento descendente del pistón, comprime la mezcla fresca

de aire y gasolina del carter ( la válvula se ha cerrado) elevando allí la presión. Con el

consecuente movimiento descendente, el pistón termina por descubrir otra lumbrera

inferior, que comunica con el carter, y permite la entrada de la mezcla fresca

comprimida al interior del cilindro, para comenzar un nuevo ciclo de compresión-

admisión.

2.1.2 Cuatro tiempos.

En este caso el ciclo de trabajo se realiza por cada dos vueltas del cigüeñal. Durante la carrera

de descenso del pistón, se abre una válvula conocida como válvula de admisión (la de la

izquierda) y entra al cilindro (según indican las flechas) la mezcla de aire y gasolina atomizada

(previamente elaborada en el carburador o por la inyección), debido al vacío resultante. La

otra válvula o válvula de escape (la de la derecha) permanece cerrada.

Cuando el pistón llega al punto muerto inferior todo el cilindro está lleno de la mezcla

combustible y el pistón comenzará a subir.

En el momento en que el pistón sube, se cierra la válvula de admisión y la de escape

permanece cerrada, por lo que se produce la compresión de la mezcla de aire y combustible.

Esta parte del ciclo se conoce como carrera de compresión, durante ella y

debido al aumento de presión,

el aire se calienta, la gasolina se

evapora y mezcla íntimamente

http://www.sabelotodo.org/automovil/carburador.html

http://www.sabelotodo.org/automovil/bujia.html

http://www.sabelotodo.org/glosario/gasolina.html


http://www.sabelotodo.org/automovil/inyecciongasolina.html

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con el aire, quedando preparada para el encendido, que se produce cuando el pistón alcanza

una posición muy próxima al punto mas alto conocido como punto muerto superior.

Este encendido se produce debido al salto de una chispa eléctrica en la bujía (en el centro),

muy bien sincronizada en el momento preciso. La inflamación de la mezcla produce un

aumento brusco de la presión que empuja el pistón hacia abajo para producir la fuerza de

trabajo del motor. Cerca del punto muerto inferior los gases se han enfriado un poco y perdido

parte de la presión por lo que ya no son útiles para realizar el trabajo, en ese momento se abre

la válvula de escape y comienza la última parte del ciclo.

2.2 Motor encendido por compresión.

Este se utiliza en los motores de Diesel este auto encendido se produce por la elevadas

temperaturas causado por la elevada compresión del aire y cuando se le es inyectado el gas-iol

combustión.

2.2.1 Dos tiempos.

Motores donde todo el ciclo de trabajo se realiza en cada vuelta de cigüeñal. Estos motores

son de pistón donde las cuatro etapas del ciclo de trabajo se realizan en solo una vuelta del

cigüeñal. Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente. La entrada y salida de

los gases del motor se realiza atreves de unos orificios situados en el cilindro, este motor

carece de válvulas que abren y cierran el paso de los gases. El cárter debe estar sellado y

cumple la función de cámara de pre-compresión y la lubricación de este motor se consigue

mezclando aceite con combustible en una proporción que varia entre el 2 y 5 porciento.

Funciona similar al motor de dos tiempos con gasolina.

2.2.2 Cuatro tiempos.

En este caso el ciclo de trabajo se realiza por cada dos vueltas del cigüeñal. Durante la carrera

de descenso del pistón, se abre una válvula conocida como válvula de admisión donde solo

entra al cilindro aire sin combustible que también se calienta, luego cerca del punto muerto

superior, se inyecta el combustible a muy alta presión dentro del cilindro finamente

atomizado, con un dispositivo conocido como inyector; la temperatura del aire enciende el


http://www.sabelotodo.org/automovil/inyecciondiesel.html

http://www.sabelotodo.org/automovil/inyectores.html

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combustible espontáneamente (sin bujía) y se produce el aumento de presión. Luego la gran

presión de los gases, al quemarse el combustible hace descender el pistón con gran fuerza y es

en este momento que el motor puede producir trabajo útil capaz de mover una carga.

Cerca del punto muerto inferior los gases se han enfriado un poco y perdido parte de la

presión por lo que ya no son útiles para realizar el trabajo, en ese momento se abre la válvula

de escape y comienza la última parte del ciclo.

3 Especificaciones de motores

Cada alumno deberá seleccionar un motor comercial de gasolina y otro tipo Diesel, e investigar

sus especificaciones básicas.

Motor de un BMW Serie 7 750i 407 Cv (motor de gasolina).

3.1 Carrera del pistón: 89,0 mm

3.2 Diámetro del pistón: 88,3 mm

3.3 Número de cilindros: 8 cilindros en V

3.4 Desplazamiento: 4.395 cc

3.5 Relación de compresión: 10,0 : 1



3.6 Par máximo (@rpm): 600 Nm / 1.500 r.p.m. - 4.500 r.p.m

3.7 Potencia máxima (@RPM): 407 Cv / 5.500 r.p.m. - 6.400 r.p.m

3.8 Orden de encendido: 1-3-7-2-6-5-4-8

3.9 Otra información que consideren relevante:

Válvulas por cilindro: 4

Combustible: Gasolina

Alimentación: Inyección directa de gasolina (High Precision Inyection). Dos

turbocompresores

Desarrollo (km/h a 1.000 r.p.m.): 4,17 / 2,34 / 1,52 / 1,14 / 0,87 / 0,69; Marcha atrás: 3,40

Relación del diferencial: 3,73

Motor tipo diesel.

Motor Diesel Perkins 404C-22G

3.1 Carrera del pistón: 84 mm

3.2 Diámetro del pistón: 100 mm

3.3 Número de cilindros: 4 en línea

3.4 Desplazamiento: 2.2 litros

3.5 Relación de compresión: 23.3 :1



3.6 Par máximo (@rpm): 1800

3.7 Potencia máxima (@RPM): 24.3 KW (32.6 HP)

3.8 Orden de encendido:

3.9 Otra información que consideren relevante:

Aspiración: natural

Gobernador: mecánico, clase ai

Filtro de aire: seco con elemento reemplazable

Velocidad del pistón: 7.62 mts/segundo

Sistema de lubricación: por presión, 10.6 litros, filtro

Tipo de aceite requerido: api cd 15 w-40

Encendido: por batería 12 v, alternador de carga

Enfriamiento: radiador de 6.98 litros, bombas de agua tipo centrífuga, termostato.

Silenciador: industrial

Nivel de ruido: 91 dbs

Consumo combustible: a 100% de carga 1.9 gal/hora

Tipo de acople: sae 4, disco 7.5

Referencias:

http://www.slideshare.net/linkin_po/clasificacin-de-los-motores-presentation






http://www.coches.net/comparativa-bmw-serie_7-berlina-750i_xdrive-gasolina--vs-audi-a8-

berlina-l_42_fsi_372cv_quattro_tiptronic-gasolina--785242920100901-794611920101022-

coft.aspx

http://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/motores/temas/ciclo_teorico.pdf

http://www.sabelotodo.org/automovil/diesel.html

http://www.sabelotodo.org/automovil/sistencendido.html

http://www.coches.net/comparativa-bmw-serie_7-berlina-750i_xdrive-gasolina--vs-audi-a8-berlina-l_42_fsi_372cv_quattro_tiptronic-gasolina--785242920100901-794611920101022-coft.aspx
















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