Principio de funcionamiento motor Otto de cuatro tiempos

Principio de funcionamiento motor Otto de cuatro tiempos

El motor de combustión interna es un tipo de máquina que básicamente obtiene su energía mecánica directamente de una mezcla AIRE-COMBUSTIBLE que al mezclarse ambas producen una energía química formando una mezcla peligrosa que se inicia en el sistema de alimentación (carburador en este caso) combinándose ambas tanto el AIRE-COMBUSTIBLE que ingresa a la cámara de combustión a través de la válvula de admisión. La más leve chispa basta para que se inflame en un instante la mezcla, y así da paso al funcionamiento básico de un motor de combustión interna a gasolina. Los pistones que se ubican o alojan en el cilindro, este se encarga 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. En casi todos los motores de coches esta explosión tiene lugar en uno de los cuatro movimientos del pistón, por lo que se le denomina Motor de cuatro tiempos terminando su ciclo en 720°

Todos estos pasos en el motor Otto de 4 tiempos son fundamentales para convertir la energía química en mecánica

Pasos principales para todo el proceso de combustión:

1-Primer tiempo o admisión:

En esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente. (PMI)

2-Segundo tiempo o compresión:

Al continuar girando el cigüeñal, el pistón inicia su carrera ascendente (PMS) la válvula de admisión se cierra y la mezcla aire-combustible queda confinada en el interior del cilindro donde es comprimida violentamente. Las partículas de combustible se encuentran entonces rodeadas apretadamente por partículas de oxígeno y en ese momento (PMS), tiene lugar la chispa entre los electrodos de la bujía de encendido. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º

3-Tercer tiempo o explosión/expansión:

El pistón al llegar, al final de la carrera superior (PMS) la mezcla AIRE-COMBUSTIBLE ha alcanzado la presión máxima. En los motores tipo Otto la chispa la provoca la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, Una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión (presiones de 140 a 261 libras/pul2 y temperaturas de 400 a 600°C) en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas gira 240º, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente (PMI)

4 -Cuarto tiempo o escape:

En esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente (PMS), los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior (PMS) se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol gira 90º.

Descripción de partes y piezas fijas y móviles del motor (taller)

DESCRIPCION DE PÁRTES:

LA CULATA:

La culata es una pieza de hierro fundido (o de aluminio en algunos motores), que va colocada encima del bloque del motor. La función principal de esta pieza es sellar la parte superior del cilindro para evitar pérdidas de compresión y salida inapropiada de los gases de escape.

En la culata se encuentran situadas las válvulas de admisión y de escape, así como las bujías. Esta Posee, además, dos conductos internos: uno conectado al múltiple de admisión (para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en la cámara de combustión del cilindro) y otro conectado al múltiple de escape (para permitir que los gases producidos por la combustión sean expulsados al medio ambiente). Y también Posee, otros conductos que permiten la circulación de agua para su refresco.

La culata está firmemente unida al bloque (BLOCK) del motor por medio de tornillos. Para garantizar un sello hermético con el bloque, se coloca entre ambas piezas metálicas una “junta de culata” (EMPAQUETADURA), constituida por una lámina de material de amianto o cualquier otro material flexible que sea capaz de soportar, sin deteriorarse, las altas temperaturas que se alcanzan durante el funcionamiento del motor.

EL BLOCK:

El block del motor, es una pieza fundida en hierro o aluminio que aloja en sus cilindros al cigüeñal y el conjunto móvil. El diámetro de los cilindros, junto con la carrera del pistón, determina la cilindrada del motor. En el caso de que el motor sea refrigerado por agua que es lo más frecuente, en el interior de este block existen también cavidades formadas en el molde a través de las cuales circula el agua de enfriamiento, así como otras tubulares para el aceite de lubricación cuyo filtro también está generalmente fijo a la estructura del bloque.

El block tiene conexiones y aperturas a través de las cuales varios dispositivos adicionales son controlados a través de la rotación del cigüeñal, como puede ser la bomba de agua, bomba de combustible, bomba de aceite y distribuidor (en los vehículos que los poseen). El bloque del motor debe poseer rigidez, poco peso y poca dimensión, de acuerdo con la potencia que desarrolle.

EL CARTER:

Es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que utiliza el motor que permite lubricar el cigüeñal, los pistones, el árbol de levas y otros mecanismos móviles del motor.

Durante el tiempo de funcionamiento del motor una bomba de aceite extrae el lubricante del cárter y lo envía a los mecanismos que requieren lubricación.

Existen también algunos tipos de motores que en lugar de una bomba de aceite emplean el propio cigüeñal, sumergido parcialmente dentro del aceite del cárter, para lubricar “por salpicadura” el mismo cigüeñal, los pistones y el árbol de levas.

Partes inmóviles de un motor a combustión interna de 4 tiempos:

EL CARTER:

Es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que utiliza el motor. Una vez que la bomba de aceite distribuye el lubricante entre los diferentes mecanismos, el sobrante regresa al cárter por gravedad, permitiendo así que el ciclo de lubricación continúe, sin interrupción, durante todo el tiempo que el motor se encuentre funcionando.

LA CULATA:

CILINDRO:

El cilindro tiene tres funciones que cumplir.

1.- Formar junto con el pistón la cámara de Combustión.

2.- Soportar las presiones de combustión y transmitir rápidamente al refrigerante el calor absorbido por ellos durante la combustión.

3.-Servir como guía del pistón, por lo tanto debe poseer una gran resistencia mecánica y una gran rigidez.

Las propiedades más importantes de los materiales para la construcción de los cilindros son:

- Poca dilatación térmica.

- Buena conductividad térmica.

- Alta resistencia al desgaste.

- Buenas propiedades de deslizamiento

Partes móviles de un motor a combustión interna de 4 tiempos:

Pistón:

Se denomina pieza móvil porque es el que recibe la fuerza de la combustión, trasmitiéndola al cigüeñal por medio de la biela, en el van montados los anillos. Debe estar fabricado con presiones para qué ajuste adecuadamente en el cilindro, también debe ser de construcción robusta para que resista la fuerza de combustión. Tiene tres funciones que cumplir.

1. Tiene que recibir la presión de los gases formados en la combustión del motor, y a través de la biela transmitirla al cigüeñal como fuerza de torsión.

2. Tiene que cerrar el modo móvil de la cámara de combustión del motor, con respecto al Carter y al cigüeñal

3. Tiene que transmitir el calor cedido por los gases de combustión a la cabeza del pistón en su mayor parte; y tan rápidamente como sea posible a las paredes del cilindro y con ellos al medio refrigerante empleado

ANILLOS DEL PISTON:

Son los encargados de efectuar un cierre hermético entre el pistón y el cilindro, así como barrer el aceite de lubricación de la pared del cilindro. Existen dos clases de anillos: Anillos de compresión y anillos de barrido de aceite. Los anillos de compresión sirven para eliminar el juego entre el pistón y la pared del cilindro; evitan que los gases pasen al cárter en los tiempos de compresión y explosión, evitando que entre aceite a la cámara de combustión. Además transfieren el calor de la cabeza del pistón a las paredes del cilindro y también realizan la acción de bombeo de la aceite. Los Anillos de Barrido de aceite sirven para recoger y eliminar los excesos de aceite entre el pistón y la pared del cilindro por medio de una ranura para evitar que este suba a la cámara de combustión. Los anillos se fabrican de aleaciones de acero y fundición gris, algunas veces llevan revestimiento de cromo. Los anillos deben adherirse estrechamente, sin paso de luz, a la superficie del espejo del cilindro en toda la circunferencia. El juego en la ranura es de (0.20 – 0.36) mm. El diámetro del anillo en estado libre, es un poco mayor que el diámetro interior

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