Informe 1 Motores de Combustion Interna EPN

INFORME:

Tema: Identificación de los sistemas de funcionamiento y determinación de la información técnica de un motor a gasolina.

Objetivos:  



Identificar las partes, elementos y sistemas que conforman un motor de combustión interna. Observar el movimiento del pistón y determinar la cilindrada, la relación de compresión, el volumen de la cámara de combustión como otros aspectos técnicos de un motor. Reconocer las diferencias principales entre un motor gasolina y diésel.

Marco teórico: MOTORES TERMICOS Los motores térmicos son dispositivos que transforman calor en trabajo. El calor procede usualmente de una reacción de combustión (aunque también puede ser de origen nuclear, solar, etc.), siendo absorbido por un fluido motor que, al describir un ciclo termodinámico, pone piezas en movimiento realizando un trabajo. CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES TÉRMICOS Los motores se pueden clasificar atendiendo a diversos factores: 

En función del lugar donde se realiza la combustión: o Motores de combustión externa: en éstos, el calor generado en la combustión es transmitido a uno o varios fluidos intermedios (agua, aceites, etc.) el último de los cuales, que suele ser vapor de agua o un gas, lo transforma en energía mecánica a través de una máquina de movimiento alternativo o rotativo (es el caso de la máquina de vapor, de la turbina de vapor, del motor Stirling y de la turbina de gas de circuito cerrado). o Motores de combustión interna: en éstos, la combustión se realiza en el propio fluido motor, en una cámara interna del motor, y son los propios gases de la combustión los que, al expandirse, producen los movimientos de las piezas del motor (es el caso de los motores de explosión, motores de combustión o Diesel, turbinas de gas de ciclo abierto, motores de reacción, etc.).



En función del tipo de movimiento producido: o Motores alternativos: el fluido motor actúa sobre pistones que se desplazan subiendo y bajando en unos cilindros.

o Motores rotativos: el fluido motor actúa sobre pistones rotantes o sobre álabes de turbinas. o Motores de chorro o de reacción: el fluido motor produce el empuje por el principio de acción y reacción. o LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Los motores de combustión interna tienen la ventaja, frente a los de combustión externa, de que se aprovechan más la energía calorífica producida en la combustión del combustible. En los motores de combustión interna el fluido motor (mezcla de aire y de los gases de combustión) circula por el sistema una sola vez y no vuelve a su estado inicial. Existen diversos tipos de motores de combustión interna atendiendo a diversos criterios: En función del tipo de combustible utilizado: 



Motores y turbinas de explosión: la combustión es provocada por una chispa eléctrica y es prácticamente instantánea, debiéndose utilizar combustibles gaseosos o líquidos muy volátiles como la gasolina. ‰ Motores y turbinas de combustión: la combustión se realiza de forma progresiva y a presión casi constante, utilizándose combustibles líquidos menos volátiles, como el gasóleo.

En función del número de carreras que efectúa el pistón en un ciclo completo:  

Motores de 2 tiempos: en cada ciclo, el pistón sube una vez y baja otra. Motores de 4 tiempos: en cada ciclo, el pistón sube dos veces y baja otras dos.

En función del tipo de movimiento producido:  

Motores alternativos: producen un movimiento de vaivén, como los motores de explosión y de combustión. Motores rotativos: producen un movimiento giratorio, como las turbinas de explosión y de combustión). Partes del motor de explosión

Los más usuales son los de 4 tiempos. Sus partes son: 

Inyector: se encarga de inyectar la gasolina en el cilindro o en el conducto de admisión. En los motores antiguos, en vez de inyector, el motor disponía de un carburador que mezclaba la gasolina con el aire al paso de éste camino del cilindro.



Cilindro: está constituido por un cuerpo (bloque) con un hueco de forma cilíndrica, un émbolo o pistón que se desplaza por dicho hueco, una tapa (culata) con dos válvulas (de admisión, A, y de escape, B) y una bujía. En el cilindro se realiza la combustión de la mezcla carburante, dando lugar a un movimiento alternativo del pistón. El pistón, que tiene forma de vaso invertido, va unido a la biela por medio de un bulón (articulación). Para asegurar el cierre hermético entre el cilindro y el pistón, éste último va provisto de unos anillos denominados segmentos, alojados en unas ranuras situadas en su parte superior. La válvula de admisión tiene la función de permitir la entrada de la mezcla combustible en el cilindro. La válvula de escape permite la salida de los gases de combustión. Sendos muelles de compresión garantizan el cierre de estas válvulas. Se abren hacia el interior del cilindro cuando son empujadas por unas levas situadas en el árbol de levas, el cual está sincronizado con el cigüeñal de forma que la apertura de las válvulas se produzca en los momentos precisos del ciclo de trabajo. La bujía es un dispositivo formado por dos electrodos aislados eléctricamente separados sobre 0,5 mm. Su misión es producir una chispa eléctrica que explosione la mezcla combustible. Para ello, y mediante diversos procedimientos, se genera entre los electrodos una tensión de entre 10.000 y 20.000 V.







Órganos transformadores del movimiento: son la biela y el cigüeñal, que transforman el movimiento alternativo del pistón en movimiento rotativo del cigüeñal, que está conectado al árbol motor y sustentado por unos cojinetes. Sistema de refrigeración: debido a las altas temperaturas que se alcanzan en los cilindros, hay que refrigerarlos, lo cual se lleva a cabo bien por aire (dotando a los cilindros de aletas de refrigeración) o bien por agua, que circula por la doble cubierta del cilindro impulsada por una bomba de agua y refrigerada en un radiador por medio de una corriente de aire provocada por el propio movimiento de la máquina (caso de vehículos) y/o un ventilador. Sistema de lubricación: es necesaria dada la gran cantidad de piezas móviles, tanto para mejorar el rendimiento como para disminuir el desgaste. Deben lubricarse las paredes del cilindro, las articulaciones de las bielas, el árbol de levas, las válvulas, los cojinetes del cigüeñal y los engranajes. La lubricación se lleva a cabo con aceite, el cual se deposita en un depósito situado en la parte inferior del motor denominado cárter, y es impulsado a presión por medio de la bomba de aceite.

Motor a Gasolina

En si en su funcionamiento tiene 4 tiempos. La eficiencia de un motor de este tipo depende del grado de compresión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero tiene ciertas limitaciones. Motor a Diesel Un motor a Diesel varía de un motor a Gasolina por cómo se realiza la combustión, ya que el motor a gasolina utiliza una bujía para producir chispa y el diesel no ya que la mezcla aire combustible se enciende por presión. Tiene relaciones de compresión mucho más altas que las del motor a gasolina.

Cuadro de datos obtenido: Cuadro de Datos Diámetro (mm)

Altura (mm)

Volumen de la cámara de compresión (ml)

86 86 86 86

94 94.5 95 95

62.5 58 64 55

Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3 Cilindro 4

Calcular la cilindrada y el volumen de la cámara de combustión del motor ensayado: Cálculo de la cilindrada: 

Cilindro 1: V

  D2 4

H 

  86 mm 2 4

 94 mm  546027 ,65 mm 3

V  546 ,02 cm 3



Cilindro 2: V 

  D2 4

H 

  86 mm 2 4

 94 ,5mm  548932 ,05 mm 3

V  548.93cm3



Cilindro 3: V 

  D2 4

H 

  86 mm 2 4

 95 mm  551836 ,45 mm 3

V  551,83 cm 3



Cilindro 4:

V 

  D2 4

H 

  86 mm 2 4

 95 mm  551836 ,45 mm 3

V  551,83cm 3

VT  N º cilindros  V

Sacando un promedio de V =549.65 cm 3

VT  N º cilindros  V  4  549 ,65  2198 .6cm 3

Cálculo de relación de compresión: Sacando el promedio de v

v =59.87

rC 

V  v 549,65  59.87   10,18 v 59.87

Entonces la rC para este motor es de 10,18 : 1

Consultar: 

¿Qué significa un motor estándar? Un motor estándar conserva su diseño y que no ha sido reparado o modificado de ninguna forma. Los motores estándar poseen dimensiones mayores a las de seguridad mínima, con el fin de brindar mayor seguridad y evitar los fallos, por ende el peso es mayor de sus elementos en relación de los motores que son modificados, ya que para aumentar su eficiencia se sacrifican estos elementos por unos más livianos bajando el factor de seguridad, entre otros.



¿Qué significa un motor encamisado y que tipos de camisas existen? Un motor encamisado tiene tambores adheridos al metal en el block del mismo, formando de esta manera el cilindro, La camisa es un tubo cilíndrico colocado en el block del motor y posibilita la circulación de agua en su vuelta.

o Tipos de Camisas: Las camisas bañadas directamente por el líquido de refrigeración se denominan camisas húmedas, y las camisas cuya superficie externa está en contacto con la superficie interna del cilindro se llaman camisas secas.

Camisas Húmedas: Este tipo de camisas extraen mejor el calor y se usan en los motores forzados. Los bloques-cárter de este tipo de camisas son menos rígidos que los de camisas secas. Para aumentar la rigidez de las camisas húmedas su superficie externa se hace algunas veces con tendones circulares. Las camisas húmedas se refrigeran mejor y son fácilmente sustituibles cuando se deterioran, sin necesidad de quitar el motor del chasis. En este caso se montan camisas, émbolos y segmentos nuevos por lo que se encarece el costo a diferencia de las camisas secas. Para conservar su forma geométrica, esta camisa tiene dos resaltes anulares guiadores (uno arriba y otro abajo), siendo el diámetro del inferior algo más pequeño que el del superior. Las superficies de apoyo de las camisas húmedas se colocan en unos salientes anulares que tiene el bloque de cilindros cuya rigidez debe ser suficiente para que al apretar los espárragos se altere lo menos posible la forma geométrica de la camisa. Camisas Secas: Su uso da la posibilidad de conseguir superficies altamente resistentes al desgaste con pequeños gastos de materiales de aleación caros. Estas camisas se colocan a todo lo largo del cilindro o solamente en su parte superior donde se observa el mayor desgaste. A veces las camisas secas se colocan en el cilindro libremente en toda su longitud, dejando un pequeño huelgo. Las camisas secas ajustadas a presión que se colocan a todo lo largo del cilindro pueden carecer de rebordes anulares de apoyo.

A diferencia de las camisas húmedas este tipo de camisas permite ser maquinada, aumentando el diámetro interior, hasta un número de veces especificados por el fabricante para lo cual se disponen de émbolos y segmentos nuevos que se ajusten a las nuevas medidas y cuando no admite reparación puede ser sustituida por una nueva de medida original.



¿Qué es el ovalamiento y conicidad, cómo se los mide? Tanto el ovalamiento como la conicidad del cilindro, es el resultado del desgaste producido por la fricción entre cilindro y pistón durante su operación. El ovalamiento es la diferencia máxima entre el diámetro longitudinal (A) y el transversal (B), siendo B el de mayor tamaño. El mayor ovalamiento se localiza en la parte superior del cilindro. La conicidad es la diferencia máxima entre el diámetro superior (1) y el inferior (3), medidos en el mismo plano vertical. Cuando la medida de la conicidad o el ovalamiento del cilindro producido por desgaste, rebasen las recomendadas por el fabricante, es recomendable rectificar los cilindros del motor.



Indique los tipos de motores según la posición de los cilindros. Según la posición de los cilindros, los motores se clasifican de la siguiente manera: o Motores de cilindros en línea. o Motores de cilindros horizontales y opuestos. o Motores en estrella.

Motores de cilindros en línea. En estos motores, los cilindros se disponen unos detrás de otros. Suelen tener entre 4 y 6 cilindros, ya que aumentar más los cilindros puede suponer un problema de refrigeración con los cilindros traseros.

Motores de cilindros horizontales y opuestos. Es la solución estándar actual para los motores de baja-media potencia. Consiste en 4 o más cilindros, opuestos, situados en un plano horizontal. De este modo ya no se necesita un morro tal largo como en los motores en línea y se obtiene un motor más compacto, con menos vibraciones y más estrecho.

Motores en estrella. Los motores en estrella o también conocimos como motores radiales, están constituidos por un conjunto de cilindros que se disponen de forma radial al rededor del cigüeñal. Los motores radiales pueden estar constituidos por una estrella o por varias, que se van colocando una detrás de otra, pero siempre a la estrella posterior se va girando para que los cilindros queden entre los espacios de la estrella anterior, y así conseguir una mejor refrigeración. En este tipo de motores, casi siempre se construyen con un número impar de cilindros por estrella. De este modo se evitan los tiempos pasivos de los cilindros enfrentados.



¿Calibraciones principales en un motor y cuáles son las partes expuestas a mayor desgaste? Las principales calibraciones en un motor son: o Calibración de válvulas. o Calibración del salto de la chispa. o Calibración en los apoyos de los cojinetes del cigüeñal. o Calibración de bujías. o Regulación de los juegos de taqués. o Calibración de las bandas. o Calibración del resorte de la tapa del radiador. Las partes expuestas a mayor desgaste son: Toda la parte móvil e interna del motor es susceptible al desgaste debido a factores como fricción y explosión. Partes que sufren mayor desgaste: o o o o o o o o o o o

Anillos Pistones Pernos Bielas Cigüeñal Válvulas Resortes Árbol de levas Buzos Muñones. Bancadas

Las válvulas pierden su nivel de sellado con el paso de los años, por lo que hay que asentarlas, los anillos al friccionarse con la camisa o cilindro también se desgastan. EL cigüeñal presenta desgaste al friccionarse con los cojinetes y metales.



Con qué material es fabricado el bloque de un motor a gasolina y diésel actualmente, escriba que propiedades debe tener este material. Los materiales más usados son el hierro fundido y el aluminio, este último más ligero y con mejores propiedades disipadoras, pero de precio más elevado. Resistiendo al roce de los pistones, los bloques de aluminio tienen los cilindros normalmente revestidos con camisas de acero. El material del que son construidos los bloques tiene que permitir el moldeado de todas las aperturas y pasajes indispensables, así como también soportar los elevados esfuerzos de tracción de la culata durante la combustión, y alojar a las camisas de cilindro por donde se deslizan los pistones. Asimismo van sujetas al bloque las tapas de los apoyos del cigüeñal, también llamadas apoyos de bancada. Además, tiene que tener apoyos del cigüeñal reforzados.



¿Qué significa Potencia al freno y Potencia Indicada, como se calcula? Potencia al freno: La potencia disponible en el eje de una máquina y se la denomina Ne.

Dónde:   

n En revoluciones por minuto. W Lectura del Dinamómetro en lb-f. R Radio de palanca

Potencia Indicada: La potencia desarrollada dentro del cilindro del motor por la expansión de los gases de la combustión se conoce como potencia indicada y se la designa como Ni. Parte de esta potencia es necesaria para vencer la fricción de las partes móviles de la máquina (perdidas mecánicas), mover los elementos y accesorios, cargar el aire fresco dentro del cilindro en la carrera de admisión y expulsar los gases residuales en la carrera de escape (trabajo de bombeo). Por lo tanto la potencia disponible en el eje En es inferior a la potencia desarrollada dentro del cilindro Ni. Siendo Nf la potencia de fricción. Ni será igual a:

La potencia de fricción Nf es la suma de las pérdidas mecánicas y el trabajo de bombeo. Esta potencia varía según las condiciones de operación del motor y es difícil de estimar experimentalmente con exactitud. Un método aproximado consiste en acoplar el motor a un dinamómetro eléctrico y considerar que Nf es la potencia requerida para impulsar el motor apagado. Dentro de una serie de condiciones específicas (Velocidad, Temperatura de aceite y Agua, Grado de Apertura del Acelerador, etc.). 

¿Qué significa un motor reparado +10, +20, +30, +40? Se relaciona con el número de veces que ha sido reparado un motor, es decir, con el uso del motor, las paredes de los cilindros se desgastan y por ende baja los valores de compresión, por lo que hay que recuperarla rectificando los cilindros y cambiar los pistones por unos acordes con el nuevo diámetro. Estos valores de los diámetros son normalizados, y son los definidos como los valores de sobre medida. En la tabla se resume las características de estos: Sobre medida

Valor en Pulgadas

Valor en Milímetros

+10

Diámetro + 0.01

Diámetro + 0.25

+20

Diámetro + 0.02

Diámetro + 0.50

+30

Diámetro + 0.03

Diámetro + 0.75

+40

Diámetro + 0.04

Diámetro + 1

Entendiendo como el valor de “Diámetro” al diámetro original de la camisa o cilindro del motor.

Plantear y resolver un ejercicio donde estén involucradas las variables de cilindrada, relación de compresión, carrera del pistón y rectificación del cilindro: Un motor de gasolina tiene 4 cilindros en línea. Se conoce que la cilindrada nominal es de 2000 cc y que el diámetro del cilindro es de 8,6 centímetros, Determinar:  La carrera del pistón. Cilindrada unitaria (por cilindro):

La carrera del pistón:



Cuál sería la relación de compresión si el motor tiene un volumen de compresión de 60 cc. La relación de compresión: 

Diámetro de desgaste mínimo para +10. Con ello se rectificaría hasta 86.25 mm.

Consultar las especificaciones técnicas de un motor a gasolina y uno de Diésel de cualquier marca de vehículo, escriba un comentario sobre la comparación de estos valores: Marca TOYOTA Especificaciones técnicas de un motor a gasolina

Especificaciones técnicas de un motor a diesel:

Comentario:

Pese a ser motores de una misma marca, las diferencias entre las especificaciones del motor diesel y gasolina son varias.    

El motor diesel tiene una relación de compresión casi el doble de la que tiene el motor a gasolina. El motor a gasolina tiene una potencia máxima casi el doble que la del motor diesel. Ambos motores tienen 16 válvulas. El par del motor es mayor en el de diesel que el de gasolina, pero la diferencia no es mucha.

Colocar la impronta (número de motor) de un vehículo cualquiera: Conclusiones: 

Saúl Guevara:



Fabián LLive:



Diego Mejía:

Recomendaciones: 

Saúl Guevara:



Fabián LLive:



Diego Mejía:

Bibliografía: http://www.ecured.cu/index.php/Camisa_de_cilindro http://www.takeoffbriefing.com/clasificacion-de-los-motores-segun-ladisposicion-de-los-cilindros/ http://www.applusidiada.com/es/service/Ingenieria_de_motores1340212714214 https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090227093140 AAbi9bX

http://es.wikipedia.org/wiki/Bloque_del_motor http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001766/Temas/General/0 3_PotFreno.htm http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001766/Temas/General/0 4_PotIndicada.htm http://www.toyotaperu.com.pe/modelo/hilux/especificaciones.html http://www.toyota.com.ec/catalogos/hilux2014.pdf http://es.slideshare.net/rottwailler/chequeo-y-mediciones-del-motor-ii http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~41008519/DPTOS/TEC/DOCUTE C/TEC-IND/TI-II/unidad%209%20Motores%20t%E9rmicos.pdf