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• Johan Portocarrero Angulo

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UNIVERSIDAD TECNICA DE MANABI FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS FISICAS Y QUIMICAS

CARRERA DE INGENIERIA MECANICA MOTORES DE INYECCION ELECTRONICA

TRABAJO INVESTIGACION

TEMA: "MOTORES DE COMBUSTION INTERNA." AUTOR: PORTOCARRERO ANGULO JOHAN

DOCENTE: ING. PICO GOMEZ EFREN BALDEMIRO

PARALELO “B” OCTUBRE 2019- FEBRERO 2020

INTRODUCCION El motor de combustión interna es una clase de máquina que transforma energía química, proveniente de un combustible, en energía mecánica. El combustible arderá en el interior de una cámara especial de combustión. Tal como lo indica su nombre, la combustión ocurre en el interior de la máquina en sí, diferente a otras máquinas que operan con una cámara externa de combustión; por ejemplo la máquina de vapor. Los primeros motores que trabajaron con combustión interna de gasolina y que dieron origen al motor actual se construyeron casi al mismo tiempo por Gottlieb Daimler y Karl Benz. Los intentos previos relacionados con el motor de combustión interna no poseían una fase de compresión. Empleaban una mezcla carburante (aire/combustible) que se aspiraba o soplaba internamente a lo largo de la primera fase de movimiento de todo el sistema. El uso de compresión es la diferencia más importante entre el motor de combustión interna moderno y los diseños antiguos.

Motor de combustión interna alternante El funcionamiento de este tipo de motor es cíclico y requiere sustituir los gases por una mezcla nueva de combustible y aire dentro del cilindro. Esta mezcla debe ser 16 partes de aire por cada parte de combustible. Dicho proceso de reemplazo se conoce como renovación de la carga.

ELEMENTOS QUE COMPONEN EL MOTOR BLOQUE: Es la pieza que contiene los cilindros, donde se produce la explosión, generalmente es fabricada de fundición en una sola pieza, pero en algunos casos se puede fabricar en dos partes y luego unirlas. Este se fabrica de hierro y carbono. CILINDRO: Es donde se produce la explosión y se mueve el pistón entre el PMS y el PMI, las paredes del cilindro tienen un acabado de cuidado pero no llega a ser muy pulida ya que es necesario que las paredes retengan algunas partículas de aceite que son necesarias para una correcta lubricación. En el orificio del bloque destinado al cilindro se colocan unas camisas o también llamado forros de fundición aleada, que forman realmente el cilindro y en su exterior, forman unos con otros las cámaras de agua, a este tipo de camisas se le llaman camisas "húmedas", porque está en contacto directo con el agua de la refrigeración. Llevan unos anillos de cobre en la parte superior y caucho sintético especial en la parte inferior que evitan las fugas de agua, estas camisas no se reparan se cambian por unas nuevas. El CARTER: Es el elemento que sirve de apoyo al bloque y al cilindro y encierra los demás elementos del motor, protegiéndolo de los elementos externos. Está dividido en dos partes, Carter superior o bancada y Carter inferior. El Carter inferior sirve como depósito de aceite y dentro de este se ubica la bomba de engrase que lubrica todas las partes del motor. CULATA: Es básicamente la tapa del bloque y los cilindros, puede ser de varios tipos dependiendo del tipo de motor, el material de fabricación es aleación o aluminio, debe ser resistente a la presión de los gases y poseer una buena conductividad térmica. Aquí se

instalan las válvulas de admisión y también los elementos de encendido o inyección, en su caso. Dentro de esta se encuentra la cámara de compresión o de explosión. Las juntas entre la culata y el bloque deben ser estanco para que no haya filtraciones del agua de refrigeración o del aceite lubricante. EL PISTÓN: Es el elemento que se mueve verticalmente en el cilindro producto de la explosión, este tiene forma de vaso invertido, la forma que tenga depende de la cámara de combustión, en la pared delgada que guía al pistón en el cilindro, llamado falda, posee un orificio que lo atraviesa que sirve para alojar el pasador o eje de pistón también llamado bulón. LA BIELA: Es forjado en acero con níquel y cromo y básicamente es una sola pieza se diferencian en tres partes, el pie el cuerpo y la cabeza. Para evitar los cabeceos de la carrera del pistón en el cilindro, los ejes de la cabeza y pie de biela deben estar alineados. El pie de biela es la parte de la biela que se une al pistón, abraza al bulón con interposición de un casquillo, generalmente de bronce fosforo. El cuerpo de la biela situado entre el pie y la cabeza de la biela, asegura la rigidez de la pieza; casi siempre tiene forma de H o de doble T. EL CIGÜEÑAL: El cigüeñal o árbol de motor, recibe el impulso de las explosiones de cada cilindro, impulso que le hace girar con el volante y este a su vez, hace girar al cigüeñal en los tiempos de escape, admisión y compresión siguientes. Del giro de este obtienen su movimiento, por intermedio de engranajes o cadenas los órganos de distribución, encendido, engrase, generador de corriente y compresor de aire. Estos órganos absorben una parte de la energía del motor y disminuyen por tanto la energía real transmitida a las ruedas. El cigüeñal presenta en sus extremos un dámper o anti vibrador para absorber las vibraciones del cigüeñal, el volante motor para acumular inercia y regularizar el giro del cigüeñal y un piñón para el engranaje del mando de la distribución. EL VOLANTE: El volante acumula inercia y regulariza el movimiento del motor consiste en una rueda de fundición o acero, que se monta en el extremo del cigüeñal mas próximo a la caja de cambios fijándolo al mismo con tornillos auto frenables, generalmente descentrados para evitar todo error de posicionamiento. EL DAMPER: Como el volante motor va montado en un extremo del cigüeñal, por el que se manda la transmisión a las ruedas y, por tanto el que ofrece la resistencia para girar, debido a los violentos impulsos que las explosiones comunican a los codos del cigüeñal tiende a torcerse elásticamente, por la transmisión al momento del giro desde el cilindro uno hasta el otro extremo se produce gran cantidad de esfuerzo torsional, generalmente este es absorbido por el cigüeñal pero para cuando se alcanza la llamada velocidad critica, estos esfuerzos se transforman en vibraciones que pueden dañar la estructura, para evitar esto es frecuente usar en motores con cilindros grandes o cigüeñales largos un dispositivo llamado dámper o anti vibrador que absorbe las vibraciones y que se monta en el extremo del cigüeñal opuesto al del volante, dentro o fuera del cárter, que es lo más habitual.

Tiempos de un motor El motor de combustión interna de la mayoría de los vehículos posee cuatro fases, por las cuales debe atravesar para que se realice completo el ciclo. 1. Admisión: Baja el pistón del cilindro y aspira la mezcla de aire/combustible a través de la válvula de admisión. En este instante la válvula de salida está cerrada. 2. Compresión: Las dos válvulas se cierran, sube el pistón y comprime la mezcla carburante. 3. Explosión: Es aquí cuando la bujía emite una chispa en la mezcla que produce la ignición. El pistón baja y se produce el movimiento. 4. Escape: Sube de nuevo el pistón y se abre la válvula de escape, dejando salir los gases que se producen en la explosión.

Tipos de motor de combustión interna La clasificación más importante de los motores alternativos se basa en el tipo de combustible que emplean para la reacción de combustión, los cuales son: 

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Motores de explosión ciclo Otto: Es el motor convencional de gasolina que funciona a cuatro tiempos. Su nombre proviene de quien lo inventó, Nikolaus August Otto. Su funcionamiento se basa en la conversión de energía química en energía mecánica a partir de la ignición producto de la mezcla carburante de aire y combustible. Motores Diésel: Fueron inventados por Rudolf Diésel. Emplean como combustible gasoil (conocido mayormente como Diésel). También pueden usar una variante ecológica conocida como biodiesel. Esta clase de motor emplea compresión para el encendido en vez de una chispa.

CICLO DIESEL El ciclo del motor diésel ideal de cuatro tiempos es una idealización del diagrama del indicador de un motor Diesel, en el que se omiten las fases de renovación de la carga., y se asume que el fluido termodinámico que evoluciona es un gas perfecto, en general aire. Además, se acepta que todos los procesos son ideales y reversibles, y que se realizan sobre el mismo fluido. Aunque todo ello lleva a un modelo muy aproximado del comportamiento real del motor, permite al menos extraer una serie de conclusiones cualitativas con respecto a este tipo de motores. Ciclo Teórico de Motor Diésel Admisión: El pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de aire 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 una recta horizontal.

Compresión El pistón sube comprimiendo el aire. Dada la velocidad del proceso se supone que el aire 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. El punto inicial de esta curva es aquél en el que el pistón se halla lo más bajo posible. A este punto se le conoce como PMI (punto muerto inferior). El punto final corresponde a que el pistón esté en el punto más alto. Este es el PMS (punto muerto superior).

Combustión Un poco antes de que el pistón llegue a su punto más alto y continuando hasta un poco después de que empiece a bajar, el inyector introduce el combustible en la cámara. Al ser de mayor duración que la combustión en el ciclo Otto, este paso se modela como una adición de calor a presión constante. Éste es el único paso en el que el ciclo Diésel se diferencia del Otto.

Expansión 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.

Escape 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 isocora Cuando el pistón empuja el aire hacia el exterior, con la válvula abierta, empleamos la isobara cerrando el ciclo.

CICLO REAL DE LOS MOTORES DIESEL En la práctica el funcionamiento teórico anteriormente descrito sufre algunos cambios porque se incluyen variables que en el diagrama teórico no se tiene en cuenta como perdidas de energia y rozamientos. En un motor real y sobre todo si gira a un régimen de relativamente elevado, la resistencia que ofrecen los conductos, por ejemplo, determinan que en el tiempo de aspiración el cilindro se llene solamente en un máximo de 70% de la cilindrada total del mismo debido a que la admisión se efectúa a una presión más baja a la atmosférica. Para poder juzgar la calidad de un motor es necesario, sin embargo, conocer con detalle el ciclo teórico pues hay que comparar el diagrama teórico con el práctico. Si el motor pudiese funcionar de acuerdo con el ciclo teórico obtendríamos el máximo de potencia con el mínimo de consumo de combustible. Cuanto más se parezca el diagrama practico o real con los teóricos mejores serán las condiciones que definirán al motor en concreto.

Carburador El objetivo del carburador es conseguir la mezcla de aire-gasolina en la proporción adecuada según las condiciones de funcionamiento del automóvil. El funcionamiento del carburador se basa en el efecto venturi que provoca que toda corriente de aire que pasa por una canalización, genera una depresión (succión) que se aprovecha para arrastrar el combustible proporcionado por el propio carburador. La depresión creada en el carburador dependerá de la velocidad de entrada del aire que será mayor cuanto menor sea la sección de paso de las canalizaciones. Si dentro de la canalización tenemos un estrechamiento (difusor o venturi) para aumentar la velocidad del aire y en ese mismo punto se coloca un surtidor comunicado a una cuba con combustible a nivel constante, la depresión que se provoca en ese punto producirá la salida del combustible por la boca del surtidor que se mezclara con el aire que pase en ese momento por el estrechamiento, siendo arrastrado hacia el interior de los cilindros del motor.

Principio de funcionamiento Al ser un carburador un elemento mecánico todo su funcionamiento se basa en la depresión que crean los pistones del motor en su carrera de bajada hacia el PMI. Por lo que vamos a estudiar como se comporta el fenómeno de la depresión en el funcionamiento del carburador: En un punto hay depresión si en éste reina una presión inferior a otra que se toma como referencia por ejemplo la (presión atmosférica). Presión atmosférica es la presión que ejerce el aire de la atmósfera sobre los cuerpos y objetos. La unidad de la presión atmosférica es la "atmósfera", equivalente a 760 mm. de columna de mercurio o a 1 Kg./cm2 aproximadamente.