Motores Combustion Interna

Introducción

Lo primero que deberíamos preguntarnos es ¿Qué es un motor?

Es una maquina industrial capaz de transformar cualquier tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. Existen diversos tipos de motores, pero solo nos centraremos en el más importante para el estudio de este laboratorio:

Motor de combustión interna: son motores térmicos en los cuales se produce una combustión del fluido motor, transformando su energía química en energía térmica, a partir de la cual se obtiene energía mecánica. El fluido motor antes de iniciar la combustión es una mezcla de aire (principalmente), con algún derivado del petróleo, ya sea bencina para el caso de Otto y diesel para motores diesel. Se nombran estos 2 porque son los más comunes y en los que centraremos nuestro análisis del informe.

Objetivos

El objetivo de este laboratorio es dar un conocimiento a los alumnos acerca del funcionamiento de un motor térmico y de sus componentes constructivas mas importantes, además de sus funcionamientos teóricos, a través del reconocimiento de sus partes y elementos, dispositivos y accesorios de un motor de prueba de cuatro tiempos.

Características del motor Diesel

Un motor diésel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara (o pre-cámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de auto-combustión, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. Ésta es la llamada auto-inflamación.

La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de combustión a gran presión desde unos orificios muy pequeños que presenta el inyector de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión (entre 700 y 900 °C). Como resultado, la mezcla se inflama muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo.

Esta expansión, al revés de lo que ocurre con el motor de gasolina, se hace a presión constante ya que continúa durante la carrera de trabajo o de expansión. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento rectilíneo alternativo del pistón en un movimiento de rotación.

Para que se produzca la auto-inflamación es necesario alcanzar la temperatura de inflamación espontánea del gasóleo. En frío es necesario pre-calentar el gasóleo o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo fluctuando entre los 220 °C y 350 °C, que recibe la denominación de gasóleo.

La principal ventaja de los motores diésel, comparados con los motores a gasolina, es su bajo consumo de combustible.

En automoción, las desventajas iniciales de estos motores (principalmente precio, costos de mantenimiento y prestaciones) se están reduciendo debido a mejoras como la inyección electrónica y el turbocompresor. No obstante, la adopción de la pre-cámara para los motores de automoción, con la que se consiguen prestaciones semejantes a las de los motores de gasolina, presenta el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente desaparece.

Características del motor a gasolina

El motor de gasolina (o motor Otto) se pueden clasificar en 2 tipos, los de 4 tiempos y los de 2 tiempos. Se dice motor de cuatro tiempos a las maquinas que cuentan con estas 4 etapas:

Primer tiempo (admisión): Se abre la válvula de admisión y el pistón comienza un movimiento descendente entre el Punto Muerto Superior (PMS) y el Punto Muerto Inferior (PMI), y es en ese momento donde el cilindro se llena de aire mezclado con combustible. El cigüeñal da media vuelta en esta etapa.

Segundo tiempo (compresión): El pistón retorna al punto muerto superior (PMS), se cierra la válvula de admisión y comprime la mezcla de aire/gasolina. El cigüeñal da otra media vuelta.

Tercer tiempo (expansión o explosión): Una vez terminada la compresión salta la chispa de la bujía en el centro de la mezcla, que ha sido fuertemente comprimida, lo que hace que el pistón sea despedido con fuerza a su punto muerto inferior (PMI), dando el cigüeñal otra media vuelta. Las dos válvulas deben permanecer cerradas.

Cuarto tiempo (escape): Se abre la válvula de escape mientras la válvula de admisión permanece cerrada, el pistón se desplaza hacia el punto muerto superior (PMS) y en su camino limpia el cilindro de los gases resultantes del tiempo anterior, expulsándolos hacia el medio ambiente. El cigüeñal da otra media vuelta.

En conclusión en un motor de 4 tiempos, cada función del pistón ocupa 180º de rotación del cigueñal; lo que, significa que para completar los 4 ciclos se requiere 2 vueltas completas de cigüeñal es decir 720º.

Ficha técnica de motores diesel y gasolina

Nº Variable Motor Otto Motor Diesel

01 Encendido

Chispa (Bujía) Aire y compresión de gases (autoencendido)

02 Combustible

Bencina Petróleo (diesel)

03 Combustión

(Adición de calor) A volumen Constante

A presión contante

04 Ciclo

05 Compresión Comprime la mezcla Comprime el aire

06 Estructura Posee una estructura más liviana. Posee una estructura más pesada y robusta.

07 Ruido

Generan menos ruido Estos motores son más ruidosos

08 Aire

Al acelerar se aumenta la cantidad de combustible y también la cantidad de aire. Al acelerar aumenta la cantidad

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