Motores Combustion Interna

MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

Principio de Funcionamiento de motores de combustión interna

El motor de combustión interna, transforma la energía calórica del combustible en energía cinética mediante un proceso de combustión, el proceso de combustión es desarrollado en el cilindro, la energía química contenida en el combustible es transformada primero en energía calorífica, parte de la cual se transforma en energía cinética (movimiento), la que a su vez se convierte en trabajo útil aplicable a las ruedas propulsoras; la otra parte se disipa en el sistema de refrigeración y el sistema de escape, en el accionamiento de accesorios y en perdidas por fricción.

Un motor de combustión interna basa su funcionamiento, como su nombre lo indica, en el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro de una cámara cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la presión y generar con, suficiente potencia el movimiento lineal alternativo del pistón este movimiento es transmitido por medio de la biela al eje principal del motor o cigüeñal, donde se convierte en movimiento rotativo, el cual se transmite a los mecanismos de transmisión de potencia (caja de velocidades, ejes, diferencial, etc.) y finalmente a las ruedas, con la potencia necesaria para desplazar el vehículo a la velocidad deseada y con la carga que se necesite transportar.

Cabe destacar que la eficiencia de los motores es bastante baja, solo el 15-20% de la energía térmica del combustible puede ser utilizable en el eje de salida, el resto se pierde, en forma de calor transferido a las paredes de la cámara, o en los gases de escape, que aun calientes se vierten al exterior.

En un motor el pistón se encuentra ubicado dentro del cilindro, cuyas paredes le restringen el movimiento lateral, permitiendo solamente un desplazamiento lineal alternativo entre el punto muerto superior (PMS) y el punto muerto inferior (PMI); a dicho desplazamiento se le denomina carrera, tanto el movimiento del pistón como la presión ejercida por la energía liberada en el proceso de combustión son transmitidos por la biela al cigüeñal, este último es un eje asegurado por los apoyos de bancada al bloque del motor, y con unos descentramientos en cuales se apoyan las bielas, que son los que permiten que el movimiento lineal del pistón transmitido por la biela se transforme en un movimiento circular del cigüeñal.

Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el sistema de encendido y con el sistema valvular, compuesto principalmente por el conjunto de válvulas de admisión y de escape, cuya función es la de servir de compuerta para permitir la entrada de mezcla y la salida de gases de escape Normalmente las válvulas de escape.

Clasificación de los motores de combustión Interna:

Los motores se clasifican de acuerdo a las siguientes características:

1. Según la disposición de los cilindros

2. Según el número de cilindros

3. Según la disposición de las válvulas

4. De acuerdo al ciclo de trabajo

5. De acuerdo al combustible que utilizan

6. De acuerdo a la refrigeración

En el presente trabajo hablaremos sobre la clasificación dada por el docente la cual nos permite observa 2 formas(A y B) de clasificar los motores de combustión interna.

A: Motor gasolinero de encendido por chispa (MECH) o también llamado de ciclo OTTO :

El motor llamado de ciclo OTTO se le puede denominar como de 4 tiempos estos son los motores a gasolina más comunes y utilizados en los automóviles, una vez que ya conoces las partes, piezas y dispositivos que conforman un motor de combustión interna pasaremos a explicar cómo funciona del ciclo de 4 tiempos de un motor de gasolina o gasolinero, ya que el funcionamiento es el mismo para los cilindros que contiene el motor solo tomaremos de referencia uno para la explicación

Como el nombre mismo lo dice 4 tiempos los cuales son los siguientes

Admisión o primer tiempo.- al inicio de este tiempo el pistón se encuentra en el PMS(punto muerto superior) en este momento la válvula de admisión se encuentra abierta mientras que el pistón comienza a descender por la carrera dentro de la cámara de combustión a medida que alcanza el PMI(punto muerto inferior) ya sea ayudado por el motor de arranque cuando ponemos en marcha el motor o debido al movimiento de inercia que proporciona el volante una vez ya se encuentra este funcionando, el vacío que deja el pistón entre el PMS y el PMI en este tiempo, provoca que la mezcla (aire gasolina) enviado del carburador al múltiple de admisión penetre en la cámara de combustión del cilindro mediante la válvula de admisión abierta.

Compresión o segundo tiempo.- Una vez que el pistón alcanza el PMI, el árbol de leva que gira sincrónicamente con el cigüeñal, mientras que ha mantenido abierta hasta este momento la válvula de admisión para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en el cilindro, la cierra. En ese preciso momento el pistón comienza a subir comprimiendo la mezcla (aire-gasolina) que se encuentra dentro del cilindro.

Explosión o tercer tiempo.- Una vez que el pistón alcanza el PMS y la mezcla (aire-gasolina) soporta la máxima compresión ejercida por el pistón, en este momento salta una chispa eléctrica en el electrodo de la bujía, la que inflama dicha mezcla (aire-gasolina) y hace que explote. La fuerza de explosión obliga al pistón a bajar bruscamente y ese movimiento rectilíneo se transmite por medio de la biela al cigüeñal donde se convierte en trabajo giratorio y útil.

Escape o cuarto tiempo.- El pistón que se encuentra nuevamente en el MPI después de ocurrido el tiempo de explosión comienza a subir, el árbol de leva se mantiene girando sincrónicamente con el cigüeñal abren en ese momento la válvula de escape y los gases acumulados dentro del cilindro producidos por la explosión, son arrastrados por el movimiento hacia arriba del pistón, atraviesa la válvula de escape y salen hacia la atmosfera por un tubo conectado al múltiple de escape.

De esta forma se completan los cuatro tiempos del motor que continuaran efectuándose ininterrumpidamente en cada uno de los cilindros, hasta que se detenga el funcionamiento del motor.

B: Motor petrolero de encendido por compresión (MEC) o de ciclo DIESEL:

Diremos que este motor de ciclo DIESEL entrega más torque y mejor rendimiento de consumo, lo que lo vuelve más eficiente. Por otra parte, con los años se ha vuelto más silencioso y limpio en materia de emisiones de C02. Además, ahora puede desarrollar una potencia competitiva, por lo que hay autos deportivos y de alta gama equipados con este motor.

Esta superioridad en fuerza motorizada (torque) del motor de ciclo DIESEL radica en la violencia de las explosiones internas de su mezcla aire-combustible que, a diferencia del motor a gasolina, arde al ser sometido a enormes presiones, por lo que no necesita de una bujía que encienda una chispa para su inflamación

El motor de ciclo DIESEL de cuatro tiempos está formado básicamente de las mismas piezas que un motor de gasolina, algunas de las cuales son: aros, bloque del motor, culata, cigüeñal, volante, pistón, árbol de levas, válvula y cárter.

Mientras que las siguientes son características del motor de ciclo DIESEL: bomba inyectora, ductos, inyectores, bomba de transferencia, toberas y bujías de precalentamiento.

A continuación explicaremos el ciclo del motor DIESEL de cuatro tiempos:

Admisión o primer tiempo.- El pistón desciende del PMS al PMI, mientras la válvula de admisión permanece abierta, absorbiendo aire a presión constante de la atmosfera.

Compresión o segundo tiempo.- asciende el pistón estando cerradas las válvulas de admisión y escape, se produce la compresión del aire sin intercambio de calor, es decir una transformación adiabática.

Combustión/Expansión o tercer tiempo.- un instante antes de que el pistón alcance el PMS el inyector introduce gasoil en el cilindro produciéndose la combustión a presión constante durante un instante de tiempo mayor que en el motor de encendido por chispa, La reacción química exotérmica producida en la combustión genera energía que impulsa el pistón hacia abajo, aportando trabajo al ciclo, correspondiendo esta transformación a una curva adiabática, las válvulas de admisión y de escape permanecen cerradas, las válvulas de admisión y escape se mantienen cerradas durante este tiempo.

Escape o cuarto tiempo.- La válvula de escape se abre, el pistón prosigue su movimiento ascendente y va barriendo y expulsando los gases de la combustión, cerrándose el ciclo al producirse una nueva admisión de aire cuando se cierra la válvula de escape, a continuación se abre la de admisión y el pistón continúa su carrera descendente.

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