MOTORES TÉRMICOS

Motores de combustión interna

CONCEPTO DE MOTOR

• Concepto: transforma la energía obtenida por combustión de una mezcla gaseosa carburada, proveniente del carburador, en energía mecánica utilizada para propulsar un pistón que actúa sobre una biela, la cual mueve el cigüeñal y a través de transmisiones provoca el movimiento de las ruedas.

Nikolaus OttoNikolaus Otto

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El funcionamiento del motor de cuatro tiempos Otto, está compuesto por cuatro tiempos. Estos son: Admisión, compresión, explosión y escape. Un ciclo del motor, está compuesto por dos vueltas del cigüeñal. Los tiempos serán explicados a continuación.

A continuación, se podrá ver todo el funcionamiento del ciclo

http://www.youtube.com/watch?v=Ya1pg-8y8As

EJERCICIO

CLASIFICACION DE LOS MOTORES

• Los motores se pueden clasificar:– Por la disposición de los cilindros: Línea, V, W,

cilindros opuestos.– Por el tipo de combustible: Gasolina o Diesel.– Por el método de trabajo: 2 tiempos ó cuatro

tiempos.– Por el tipo de movimiento: Rotativo, alternativo.– Por el tipo de admisión: Atmosférico, sobre

alimentado.

Por la disposición de los cilindrosCilindros en línea Cilindros opuestos

Cilindros en W Cilindros en V

Por el tipo de combustible

GASOLINADIESEL

Por el método de trabajo

Lumbrera de admisión

MOTOR DE 2 TIEMPOS

MOTOR DE 4 TIEMPOS

Por el tipo de movimiento

MOTOR ALTERNATIV

O

MOTOR ROTATIVO

Motores térmicos

Combustión Interna

Combustión Externa

Alternativos

Rotativos

Alternativos

Rotativos

Motor de explosión

Motor diesel

Turbina de gas

Máquinas de vapor

Turbinas de vapor

Por el tipo de admisión

Motor atmosférico

Motor sobrealimentado

FUNCIONAMIENTO• Gasolina y aire forman una mezcla. La más leve

chispa basta para que se inflame. Los pistones de los cilindros se encargan de comprimir la mezcla, facilitando la ignición, provocada por la chispa eléctrica emitida por la bujía. Estalla en llamas con tal velocidad y violencia que hace descender el pistón por el cilindro. Este movimiento determina el giro del cigüeñal y da su fuerza al motor. Esta explosión tiene lugar en uno de los cuatro movimientos del pistón, por lo que se le denomina Motor de cuatro tiempos.

Los cuatro tiempos del motor son así:

• 1º.– Admisión: la válvula de admisión se abre. El pistón desciende desde del P.M.S al P.M.I por el cilindro dejando entrar una mezcla de combustible y aire previamente mezclada en el carburador y que se llama carga.

Los cuatro tiempos del motor son así:

• 2º.– Compresión: la válvula de admisión se cierra y el pistón sube desde el P.MI al P.M.S comprimiendo la carga en un pequeño espacio, en la parte superior del cilindro.

Los cuatro tiempos del motor son así:

• 3º.- Explosión: La chispa emitida por la bujía incendia la carga a presión. Los gases en expansión empujan el pistón hacia el P.M.I. El pistón mueve el cigüeñal.

Los cuatro tiempos del motor son así:

• 4º- Escape: la válvula de escape se abre. Los gases, a gran temperatura salen expulsados empujados por el pistón que pasa del P.M.I al P.M.S. El ciclo empieza de nuevo

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO.

ADMISIÓN COMPRESIÓN EXPLOSIÓN ESCAPE

1º TIEMPO: ADMISIÓN. Se abre la válvula de admisión, el pistón baja y el cilindro se llena de aire mezclado con combustible.

4º TIEMPO: ESCAPE.Se abre la válvula de escape, el pistón se desplaza hacia el punto muerto superior, expulsando los gases quemados.

2º TIEMPO:COMPRESIÓN. Se cierra la válvula de admisión, el pistón sube y comprime la mezcla de aire/gasolina.

3º TIEMPO: EXPLOSIÓN-EXPANSIÓN. Se enciende la mezcla comprimida y el calor generado por la combustión expande los gases que ejercen presión sobre el pistón.

Producción de TRABAJO MECÁNICO

1 ciclo= 4 carreras émbolo=2 revoluciones motor

MOTOR DIESEL

Motores alternativos de combustión interna

Motores de 4 tiempos de compresión O DIESEL.Admisión: en su carrera descendente aspira el aire a través de la válvula de aspiración situada en la culata.

Compresión: una vez cerrada la válvula de aspiración después del inicio de la carrera ascendente, el aire queda encerrado en el interior del cilindro siendo comprimido por el pistón en la cámara de combustión. Debido a la alta relación de compresión (con valores entre 15 y 20)

Combustión y expansión: antes de finalizar la carrera de compresión se produce la inflamacióndel combustible inyectado en la cámara de combustión.

Escape: esta fase comienza con la apertura de la válvula de escape, unos 40° antes de que el pistón llegue a PMI.

Apuntes del Manual del Patrón Portuario

Motores alternativos de combustión interna

Motores de dos y cuatro tiempos de compresión y explosión.

Diferencia entre motores de explosión y de compresión.

MOTORES DIESEL:

Construcción más robusta

Más caros

Más lentos

Mejor rendimiento térmico

Menos consumo

Más duraderos

Potencia ilimitada

TERMINOLOGÍA .PARÁMETROS• PUNTO MUERTO SUPERIOR:

– PMS posición del pistón más cerca de la culata.

• PUNTO MUERTO INFERIOR : – PMI posición del pistón más alejada de la culata.

• DIÁMETRO : – El del interior del cilindro (mm).

• CARRERA: – Distancia entre el PMS y el PMI (mm)

• VOLUMEN CILINDRO (Vcilindro= V1 ) : – Espacio entre la culata y el pistón cuando está en el PMI (cm3).

• VOLUMEN DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN (Vcc= V2): – Espacio entre la culata y el pistón cuando está en PMS (cm3)

• CILINDRADA (Vcilindro – Vcc) : – Volumen entre PMS y PMI (cm3)

• RELACIÓN DE COMPRESIÓN (R ) : – Relación entre el volumen del cilindro Vcilindro y el volumen de la cámara de combustión Vcc.

R = Vcilindro / Vcc

parámetros

CALIBRE Y CARRERA

CILINDRADA

Cilindrada 1 cilindro:

Cu = TI x D2

4Cilindrada 4

cilindros:

Ct = Cu x N

37

x C

RELACIÓN DE COMPRESIÓN

MOTOR OTTO

0

0

0 1

0 1

0 1

0 1

0 1

Q1

Q2

CICLO TEÓRICO OTTO

• Admisión 0-1• Compresión 1-2• Encendido 2-3• Trabajo 3-4• Apertura Válvula de

Escape 4-1• Escape 1-0

ISOBARA

• Admisión: • El pistón se desplaza

desde el PMS al PMI.• La válvula de admisión se

encuentra abierta. • El cilindro se llena con

mezcla aire/combustible.• El llenado del cilindro

requiere un trabajo negativo

ADIABATICA• Compresión: • Con las dos válvulas

cerradas, el pistón se desplaza desde el PMI al PMS.

• Se realiza una carrera completa.

• Se comprime la mezcla aire/combustible.

• La compresión requiere trabajo negativo.

ISOCORA

• Encendido:• Cuando el pistón llega

al PMS, se enciende la chispa en la bujía y se quema la mezcla en la cámara de combustión, aumentando la presión

ADIABATICA• Trabajo: • Con las dos válvulas

cerradas el pistón se desplaza desde el PMS al PMI.

• Se realiza una carrera completa.

• La evolución genera trabajo positivo. De hecho es la única evolución del total del ciclo en que se genera trabajo positivo al exterior.

ISOCORA

• Ap. Válvula de Escape: • En teoría esta caída de

presión de 4 a 1 es instantánea y ocurre cuando se abre la válvula de escape.

ISOBARA

• Escape: El pistón se desplaza desde el PMI al PMS.

• Se realiza una carrera completa. En principio la presión dentro del cilindro es igual a la atmosférica, por lo cual el trabajo requerido es cero.

CICLO REAL OTTO

1. PÉRDIDAS DE CALOR

Como el cilindro esta refrigerado para asegurar el buen funcionamiento del pistón, una cierta parte de calor del fluido se transmite a las paredes. Se produce, por tanto, una perdida de trabajo útil correspondiente a la superficie A de la figura.

2. COMBUSTIÓN NO INSTANTÁNEA• En el ciclo teórico, se supone que la

combustión se realiza a volumen constante; es, por tanto, instantánea; en el ciclo real, por el contrario, la combustión dura un cierto tiempo.

• Si el encendido tuviese lugar justamente en el P.M.S., la combustión ocurriría mientras el pistón se aleja de dicho punto, y el valor de la presión seria inferior al previsto, con la correspondiente perdida de trabajo útil, por lo que es necesario anticipar el encendido de forma que la combustión pueda tener lugar, en su mayor parte, cuando el pistón se encuentra en la proximidad del P.M.S.

• Esto produce un redondeamiento de la línea teórica 2-3 de introducción del calor y, por tanto, una perdida de trabajo útil representada por el área B.

3. TIEMPO DE ABERTURA DE LA VÁLVULA DE ESCAPE

• En el ciclo teórico también habíamos supuesto que la sustracción de calor ocurría instantáneamente en el P.M.I

• En el ciclo real la sustracción de calor tiene lugar en un tiempo a que una parte de los gases salgan del cilindro antes de que el pistón alcance el P.M.I. de manera que su presión descienda cerca del valor de la presión exterior al comienzo de la carrera de expulsión.

• Este hecho provoca una perdida de trabajo útil representada por el arrea C, perdida que es, sin embargo, menor que la que se tendría sin el adelanto de la abertura de la válvula de escape.

CICLO DE OTTO

0-1 Admisión

1-2: Compresión adiabática

2-3: Ignición, aporte de calor a volumen constante. La presión se eleva rápidamente antes de comenzar el tiempo útil

3-4: Expansión adiabática o parte del ciclo que entrega trabajo

4-1: Escape, cesión del calor residual al medio ambiente a volumen constante

EXPLICACION FISICAEXPLICACION FISICA

MOTOR DIESEL

Fases ciclo diesel 4 tiempos

• ADMISIÓN• COMPRESIÓN• EXPANSIÓN• ESCAPE

FASE DE ADMISIÓN

Aire puro entra en el cilindro por el movimiento de retroceso del pistón.

FASE DE COMPRESIÓN

El pistón comprime el aire muy fuerte y éste alcanza una temperatura muy elevada.

FASE DE EXPANSIÓN

Se inyecta el gasoil, y éste se enciende inmediatamente por causa de la alta temperatura

FASE DE ESCAPE

El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape

CICLO COMPLETO

CICLO DIESEL

CICLO TEÓRICO DIÉSEL

• Admisión E→A• Compresión A→B• Combustión B→C• Expansión C→D• Escape D→A y A→E

ISOBARA• Admisión E→A • 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.

ADIABATICA• Compresión A→B • 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.

ISOBARA• Combustión B→C• 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 Diesel se diferencia del Otto.

ADIABATICA

• Expansión C→D• 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.

ISOCORA• Escape D→A• 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.

• 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.

ISOBARA

• Escape A→E • Cuando el pistón

empuja el aire hacia el exterior, con la válvula abierta, empleamos la isobara A→E, cerrando el ciclo.

CICLO REAL DIESEL

1.COMBUSTIÓN A PRESIÓN CONSTANTE

• Como se ve en el diagrama indicado, en la practica la combustión se realiza en tales condiciones, que la presión varia durante el proceso, mientras que en el ciclo teórico habíamos supuesto que se mantenía constante.

• En realidad, una parte de la combustión se lleva a cabo a volumen constante, y otra parte, a presión constante, casi como en el ciclo Otto real.

2.PÉRDIDA POR BOMBEO• Las perdidas por bombeo son

inferiores a las que se producen n ciclo Otto, puesto que no hay estrangulamiento en el aire de aspiración; en los motores de encendido por compresión no existe la válvula mariposa, característica de los motores de encendido por chispa, provistos de carburador. Por ello, la superficie negativa del ciclo Diesel real es menor que la del ciclo Otto.

APLICACIONES• 2T gasolina: tuvo gran aplicación en las motocicletas , motores de

ultraligeros (ULM) y motores marinos fuera-borda hasta una cierta cilindrada, habiendo perdido mucho terreno en este campo por las normas anticontaminación. Sólo motores muy pequeños como moto sierras y pequeños grupos electrógenos siguen llevándolo.

• 4T gasolina: domina en las aplicaciones en motocicletas de todas las cilindradas, automóviles, aviación deportiva y fuera borda.

• 2T diesel: domina en las aplicaciones navales de gran potencia, hasta 100000 CV hoy día , tracción ferroviaria. En su día se usó en aviación con cierto éxito.

• 4T diesel: domina en el transporte terrestre , automóviles, aplicaciones navales hasta una cierta potencia. Empieza a aparecer en la aviación deportiva.

Diferencias motor gasolina / motor diesel

• Las diferencias principales entre el motor a gasolina y el Diesel son:• Un motor a gasolina succiona una mezcla de gas y aire, los comprime y

enciende la mezcla con una chispa. Un motor diesel sólo succiona aire, lo comprime y entonces le inyecta combustible al aire comprimido. EL calor del aire comprimido enciende el combustible espontáneamente.

• Un motor diesel utiliza mucha más compresión que un motor a gasolina. Un motor a gasolina comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras un motor diesel comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La alta compresión se traduce en mejor eficiencia.

• Los motores diesel utilizan inyección de combustible directa, en la cual el combustible diesel es inyectado directamente al cilindro. Los motores a gasolina generalmente utilizan carburación en la que el aire y el combustible son mezclados un tiempo antes de que entre al cilindro, o inyección de combustible de puerto en la que el combustible es inyectado a la válvula de succión (fuera del cilindro).

Rendimiento

El motor Diesel funciona de una forma distinta al de gasolina; ambos son de combustión pero la diferencia esta en como la logran.

En el motor de gasolina, se realiza una mezcla de aire con combustible y se pasa al cilindro del motor. Se comprime la mezcla y se provoca una explosión con la chispa de la bujía. Este proceso se repite una y otra vez para mantener en marcha al motor.

El motor diesel realiza el proceso de forma diferente: El aire (sin mezclarse con el diesel) se pasa al cilindro del motor. Se comprime el aire y una vez en este punto se inyecta combustible para generar la explosión (no se utilizan bujías). Esto ocurre porque el aire al comprimirse se calienta y cuando el combustible entra en contacto con este, se genera la explosión. Este proceso se repite una y otra vez para mantener en marcha al motor.

• Ahora viene lo interesante: ¿ que hay de especial en el método empleado por el motor Diesel?

El secreto esta en la compresión del aire. Mientras mas aire se comprime, el combustible puede interactuar con más oxigeno y originar una explosión mayor que resulta en más potencia para el motor. El motor de gasolina tiene un radio de compresión de 8:1 a 12:1 mientras que el Diesel lo tiene entre 14:1 y 25:1.

Si parte del secreto esta en la compresión, entonces ¿ por qué los motores de gasolina no la aumentan?

Sencillo, como en los motores de gasolina el aire y el combustible entran mezclados al cilindro no se puede aumentar tanto la compresión porque la mezcla se calentaría demasiado y explotaría de forma descontrolada provocando daños al motor. En los motores diesel esto no ocurre porque el aire se comprime sin el combustible y cuando llega al punto máximo entonces se realiza la inyección, resultando en una explosión controlada.

Ciclo real

Cotas de reglaje:AAARCAAE

AAERCE

TRASLAPO

SUMA DE AAA MAS

RCE

ELEMENTOS GENERALES FIJOS Y MOVILES DEL MOTOR

ELEMENTOS FIJOS DEL MOTOR DE 4 TIEMPOS

culata

bloque

cárter

POSICIÓN EN EL MOTOR DE LA CULATA

Posición en el motor

Vista superior

Vista inferior

TAPA DE BALANCINES

Es la tapa que como su nombre indica tapa los balancines. Se sitúa en la parte superior de la culata.

JUNTA DE LA CULATALa misión de la junta de la culata es hacer hermética la unión de la culata con respecto al bloque par que no haya perdidas de ningún tipo.

POSICIÓN EN EL MOTOR DEL BLOQUE

bloque

Posición en el motor

POSICIÓN EN EL MOTOR DEL CÁRTER

VISTA LATERAL DEL MOTOR

Aquí se muestra como irían todas las partes del motor puestas como para formar uno.

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PARTES DEL MÓVILES DEL MOTOR

Cilindro: Es el espacio donde la carga se presiona y explota comprimida por el pistón. De su capacidad de pende en gran parte la potencia del motor.

EN EL BLOQUE MOTOR

PARTES MÓVILES DEL MOTOR

Pistón: Está situado dentro del cilindro y es el encargado de presionar y expulsar la carga para que esta cumpla su cometido. Aguantan hasta 15 T de presión.

EN EL BLOQUE MOTOR

Biela: Es la unión entre el pistón y el cigüeñal.

PARTES MÓVILES DEL MOTOR

Cigüeñal : eje que convierte el movimiento de subida y bajada de los pistones en movimiento rotatorio.

EN EL BLOQUE MOTOR

PARTES MÓVILES DEL MOTOR

Válvula de escape: Es la compuerta por donde salen los gases resultantes al tubo de escape.Válvula de admisión: Por esta compuerta entra el combustible proveniente del carburador. Cuantas más válvulas, mas combustible, con lo que aumenta la potencia y el consumo.

EN LA CULATA

PARTES MÓVILES DEL MOTOR

Árbol de levas: Es el encargado de abrir las válvulas de admisión y de escape mediante unas levas talladas.

EN LA CULATA

PARTES MÓVILES DEL MOTOR

Balancines: Es el elemento encargado de transmitir la fuerza de la leva a la cabeza de la válvula para abrirla.

EN LA CULATA

Árbol de levas

cigüeñal

empujadores

pistón

Piñones y cadena de la distribución

muelles

Elementos del motor

Cilindro Pieza hueca que se encuentra en el interior del motor donde tiene lugar la explosión de la mezcla ( aire-gasolina), y por donde se desliza el pistón en su movimiento alternativo.

Consta de cuerpo, de forma cilíndrica, y de culata que es desmontable, donde se sitúan las válvulas y la bujía. Rodeando al cilindro va la camisa de agua,

que sirve para su refrigeración.

Los cilindros se construyen en una sola pieza llamada bloque.

Se construyen de hierro fundido o de aleación de aluminio.

Dispone de una serie de orificios para el agua de refrigeración y para el aceite de lubricación.

Aloja a los cilindros, con los pistones y bielas, y soporta el cigüeñal.

El bloque está cerrado por arriba por la culata y por debajo por el cárter inferior o de aceite.

Puede llevar camisas intercambiables, que son piezas independientes ( de hierro) que se añaden al bloque, que están en contacto con el pistón.

Si no lleva camisas, las paredes del cilindro tienen un tratamiento superficial para soportar la fricción de los pistones.

BLOQUE

Los motores VR son únicos del grupo Volkswagen, la característica que hace a estos motores únicos es que las dos bancadas de cilindros se encuentran en el mismo bloque caladas a 15º y no se bifurcan como en los motores en V convencionales.

Los motores en W utilizan la misma formula que los motores en V, es decir, unir en este caso dos motores VR6 para crear un motor W12.Al igual que los motores VR6 estos W son únicos del grupos Volkswagen, montándose por ejemplo en el Bugatti Veyron (W16)

Bloques de cilindros

CAMISA • Camisa En ella se desliza el pistón en su

funcionamiento sufre más desgaste en los laterales donde existen mayores presiones y temperaturas ( mayor en el diámetro transversal que en el longitudinal).

LA CULATA

EL CABEZOTE

Elementos del motor

Culata Cubre el bloque de cilindros (al que va unido mediante tornillos o pernos) por la parte superior, y contiene los conductos por los que entran y salen los gases al motor, las canalizaciones para la circulación de los líquidos refrigerante y lubricante, y además alojan el mecanismo de la distribución.

Se fabrica generalmente de fundición aleada con otros metales, que añaden características especiales de resistencia, rigidez y conductividad térmica.

En otras ocasiones se utilizan aleaciones de aluminio, ya que este material combina la ligereza con un alto grado de conductividad térmica.

La culata se acopla al bloque motor con interposición de una junta de material antitérmico forrada con láminas metálicas, que realiza una unión estanca entre ambos, impidiendo las fugas de los gases de la compresión o del líquido refrigerante que circula desde el bloque a la culata.

Elementos del motor

Culata

La culata se trata de uno de los elementos más complejos del motor por diseño, fabricación y por soportar elevados esfuerzos térmicos.

Junta de culata: Lámina de material deformable que se interpone entre el bloque de cilindros y la culata para asegurar la estanqueidad en la cámara de combustión.

En la culata pueden observarse huecos labrados, que forman la cámara de combustión, donde quedan encerrados los gases al final de la compresión.

Rodeando a estas cámaras existen unas cavidades, que comunican con las camisas de agua del bloque a través de orificios por los que llega a la culata el líquido refrigerante que enfriará esta zona.

En la cámara de combustión y debidamente emplazado se dispone un orificio roscado en el que se aloja la bujía.

Elementos del motor

Cárter El cárter sirve de apoyo a los cilindros y encierra los demás órganos del motor.

Cárter del cigüeñal o cárter superior, es la pieza inferior de un bloque motor. Esta pieza soporta al cigüeñal mediante los cojinetes.

Cárter inferior: pieza que cierra el motor por debajo. Sirve de depósito del aceite de lubricación. Es normalmente de chapa de acero.

Es la pieza por donde se apoya el motor al bastidor del coche.

Elementos del motor

Pistón Es la pieza móvil que se desplaza en el interior del cilindro al recibir el empuje de la explosión de la mezcla de aire-combustible.

Está constituido por una sola pieza dividida en dos partes:

La cabeza, soporta directamente las presiones y temperaturas del gas.

En la cabeza del pistón se practican unas gargantas, donde se alojan unos anillos circulares y elásticos llamados segmentos,

La falda, que sirve de guía al pie de biela y soporta el empuje lateral y el rozamiento contra las paredes del cilindro.

que ajustan perfectamente a las paredes del cilindro evitando las fugas del gas.

En la falda va practicado un orificio que aloja a un eje llamado bulón, que realiza la unión del pistón a la biela.

Se construyen de duroaluminio, aleación de aluminio, cobre y níquel, que endurece el aluminio manteniendo su ligereza.

Elementos del motor

PistónLa fuerza que actúa sobre la cabeza del pistón en el momento de la explosión, puede ser superior a una tonelada. Por esta causa, el pistón debe ser resistente para soportar las altas presiones y elevadas temperaturas. El pistón debe ser ligero, con lo que se disminuyen las

fuerzas de inercia generadas en su movimiento, permitiendo aumentar la velocidad del pistón y alcanzar regímenes elevados de rotación de los motores.

Dado que el coeficiente de dilatación del aluminio es muy superior al correspondiente al cilindro, es necesario adoptar un huelgo notable entre la falda del pistón y el cilindro, al objeto de que no se produzca el agarrotamiento entre ambos con la elevación de temperaturas propias del funcionamiento del motor

Esto presenta el inconveniente de que en el funcionamiento en frío se produce un "cabeceo" debido a la holgura de montaje.

La solución se obtiene dando a la cabeza del pistón un diámetro inferior al de la falda, en cantidad suficiente para compensar la dilatación que sufrirá al calentarse, sin que se agarrote en el cilindro.

En la falda también se practica en ocasiones una ranura vertical con cierta inclinación, que permite la dilatación de la falda sin que se produzca el agarrotamiento en el cilindro.

Otra solución consiste en fabricarlo con la falda ligeramente ovalada.

En otras ocasiones se colocan metal invar, cuyo coeficiente de dilatación es prácticamente nulo, con el cual se consigue limitar la dilatación del pistón.

Elementos del motor

Segmentos del pistón

Son aros o anillos elásticos, de diámetro algo mayor que el del cilindro.

Segmentos de compresión, impiden que los gases de la explosión pasen al cárter. El que se coloca más alto se llama segmento de fuego, pues tapona el paso de las llamas.

Segmentos de engrase, impiden que el lubricante que sube del cárter , engrasando las paredes entre el pistón y el cilindro, pase a la cámara de explosión

Elementos del motor

BielaUne el pistón con la correspondiente manivela del cigüeñal.

Se pueden distinguir tres partes:

El pie es la parte más estrecha, y en la que se introduce el casquillo en el que luego se inserta el bulón (cilindro metálico que une la biela con el pistón).

El cuerpo es la parte central, y por lo general tiene una sección en forma de doble T

La cabeza es la parte más ancha, y se compone de dos mitades, una unida al cuerpo y una segunda denominada sombrerete, que se une a la primera mediante pernos. Entre estas dos mitades se aloja un casquillo a presión que es el que abraza a la correspondiente muñequilla en el cigüeñal.

Por lo general, las bielas se realizan en acero templado mediante forja, aunque hay motores de competición con bielas de titanio, y se está experimentando con la fibra de carbono.

Elementos del motor

Biela

Elementos del motor

Cigüeñal El cigüeñal es la pieza del motor que recoge el esfuerzo de la explosión y lo convierte en par motor a determinadas revoluciones.

Está sometido a violentos esfuerzos provocados por las explosiones y las reacciones debidas a la aceleración de los órganos dotados de movimiento alternativo.

Se construye generalmente por proceso de estampación, de acero cementado y templado, con aleaciones de níquel y cromo.

El cigüeñal gira sobre cojinetes unidos al cárte superior, por medio de sombreretes, con interposición de casquillos de antifricción.

A los codos o muñequillas se unen las cabezas de biela y en su prolongación, oponiéndose a ellos, se encuentran los contrapesos, que equilibran el cigüeñal.

Elementos del motor

En uno de los extremos del cigüeñal se forma el plato, donde se monta el volante de inercia por medio de tornillos roscados.

En el otro extremo se monta un piñón del que se saca movimiento para el árbol de levas.

También se monta una polea que da movimiento generalmente a la bomba de agua y al generador de energía eléctrica.

También se apoya el eje primario de la caja de velocidades, sobre el que se monta el disco de embrague, que ha de transmitir el movimiento del cigüeñal a las ruedas.

El número de muñequillas y su situación depende del tipo de motor (número de cilindros y disposición de los mismos).

Es corriente el empleo de cigüeñales con cinco apoyos (bancadas), en los motores de cuatro cilindros,

Los cigüeñales van taladrados desde los codos a los apoyos para permitir su engrase. El aceite se hace llegar a presión a los apoyos de bancada, pasa desde éstos, por el interior del cigüeñal hasta los codos, desde los cuales es salpicado al exterior después de engrasar las articulaciones, formando la correspondiente película de aceite.

Cigüeñal

Elementos del motor

Cigüeñal

Motores alternativos de combustión interna

componentes de un motor

Bancadas Soporta por medio de cojinetes el eje motor y une entre sí los diferentes grupos mecánicos, además de cerrar y proteger los órganos rotativos y el aceite lubricante (figura 3).

También se encarga del anclaje del motor a la estructura que lo sostiene

Elementos del motor

Volantede

inercia Es una rueda de acero que se monta en un extremo del cigüeñal con el objeto de regularizar su giro.

Almacena energía cinética durante los momentos que el motor entrega potencia (el momento de explosión en los cilindros), para devolverla y permitir que el motor siga girando cuando el motor no se encuentra en uno de esos momentos en los que genera trabajo

Sus dimensiones dependen del tipo de motor (cilindrada, número de cilindros, etc) y de la longitud del cigüeñal.

Elementos del motor

Distribución Es el conjunto de piezas que regulan la entrada y salida de los gases en el cilindro.

Consta de:

Árbol de levas

Válvulas

Elementos del motor Distribución

Válvulas Es el elemento encargado de abrir y cerrar las canalizaciones por donde entra el aire de admisión (válvulas de admisión) y por donde salen los gases de escape (válvulas de escape) del cilindro.

Constan de cabeza y cola o vástago.

La cabeza tiene forma de seta , y tapa o abre el orificio de admisión o de escape.

La cola se desliza dentro de una guía, y mediante un muelle recupera su posición inicial.

Las válvulas son sometidas a una temperatura muy elevada proveniente de la cámara de combustión.

El esfuerzo mecánico se origina al flexionarse la cabeza de válvula por la presión que ejerce el encendido y por el fuerte contacto al cerrar (impacto).

Las válvulas de admisión alcanzan temperaturas de 300º a 500º C. aproximadamente, y las de escape pueden llegar hasta los 1000º C. de calor.

Las válvulas de admisión son siempre más grandes que las de escape, porque es más difícil introducir el aire en el cilindro que sacar los gases quemados.

Las válvulas son piezas sujetas a altos esfuerzos mecánicos, a altas temperaturas y a influencias corrosivas.

Elementos del motor Distribución

ÁrbolDe

levas

Es el elemento del motor que se encarga de abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape según los tiempos e intervalos preestablecidos por el diagrama de distribución.

Se trata de un eje o árbol realizado en acero forjado dotado de levas o excéntricas que accionan las válvulas, que gira sobre unos rodamientos específicos mediante una conexión con el cigüeñal.

Cada dos vueltas que da el cigüeñal el árbol de levas da una sola.

170

MÁS USADAS

CAMARAS DE COMBUSTION

171

MENOS USADASCAMARAS DE COMBUSTION

173

SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

SV

árbol de levas

Tiempo MCI 4T Etapa ciclo OTTO

1 ADMISIÓN 0-1 EXPANSIÓN ISOBÁRICA

2 COMPRESIÓN 1-2 COMPRESIÓN ADIABÁTICA REVERSIBLE

3 EXPLOSIÓN- EXPANSIÓNCombustión a V=cte

2-3 CALENTAMIENTO ISOCORO3-4 EXPANSIÓN ADIABÁTICA REVERSIBLE

4 ESCAPE 4-1 Enfriamiento ISOCORO1-0 ISOBÁRICO

176

DOHC

177

cadena

178

correa

179

SISTEMAS DE MANDO

PIÑONES

FIN