MOTOR ALTERNATIVO DE COMBUSTIÓN INTERNA

6.5 MOTOR ALTERNATIVO DE

COMBUSTIÓN INTERNA

La característica principal de un motor de alternativo es que transforma la energía térmica en energía mecánica.

• Partes de un motor alternativo de combustión interna

La parte estructural fundamental del motor la forman la bancada y el bloque sobre los que van montados los demás elementos del motor.

El pistón va en el cilindro y va unido a la biela mediante un bulón. La biela transmite el movimiento del pistón a la manivela del cigüeñal, el cual está soportado por cojinetes sobre la bancada, transformando el movimiento lineal en rotativo. En la parte superior va la culata y el espacio que queda entre el pistón y la culata es la cámara de combustión. La entrada del fluido(gasolina o gasoil) y la salida de los gases se realizan a través de válvulas que se encuentran en la parte superior de la culata y están sincronizadas mecánicamente.

• Principio de funcionamiento

El motor realiza un ciclo operativo. Este puede ser de cuatro tiempos o dos tiempos.

El ciclo de cuatro tiempos completo se realiza en cuatro carreras del pistón.

• Primer tiempo admisión: El pistón desciende desde el punto muerto superior (PMS)haciendo que entre aire y combustible por la válvula de admisión.

• Segundo tiempo compresión: la válvula de admisión se cierra cuando el pistón llega al punto muerto inferior(PMI), comienza a subir de nuevo comprimiendo la carga.

• Tercer tiempo expansión: Antes de que finalice la carrera de compresión se produce la inflamación y proyecta el pistón hacia abajo, produciéndose trabajo.

• Cuarto tiempo escape: Una vez llega al Pise abre la válvula de escape, el pistón asciende expulsando los gases de la combustión.

De los cuatro tiempos anteriores el único que realiza trabajo es el tercer tiempo mediante un mecanismo llamado volante de inercia.

El ciclo de dos tiempos completo se realiza en dos carreras de pistón.

• Primer tiempo: Cuando el pistón está en el PMS se produce la inflamación, empujando el pistón y abriendo la lumbrera de escape. A medida que el pistón baja empuja los gases de combustión hacia la lumbrera de escape.

• Segundo tiempo: El pistón comienza a subir desde el PMI entrando la mezcla de aire y combustible y luego cierra la lumbreras de escape. Al subir comprime el fluido.

Existen dos subgrupos de motores, los de encendido por chispa(Ech) y los motores de encendido por compresión(EC).

• En los motores de encendido por chispa el combustible se mezcla generalmente con el aire antes de entrar en el cilindro. Anteriormente se solía hacer en un carburador pero últimamente se hace con sistemas de inyección. El encendido de la mezcla se produce por una bujía. El combustible es la gasolina.

• En los motores de encendido por compresión solo entra aire y es comprimido fuertemente ya que al inyectar el combustible(cerca del PMS) se debe inflamar directamente. El combustible es el gasoil.

A los dos tipos de motores se les puede sobrealimentar introduciéndoles mas aire y combustible del que admiten normalmente.

En el estudio teórico de los motores se realizan análisis termodinámicos elementales y se suele simplificar. Los procesos termodinámicos que tienen lugar según el diagrama son los siguientes. El encendido por chispa se utiliza un ciclo termodinámico llamado ciclo Otto.

• Tramo 1-2. Se realiza la compresión adiabática del fluido de trabajo.

• Tramo 2-3. Absorción instantánea de calor en el momento de la explosión

• Tramo 3-4. Expansión adiabática del pistón

• Tramo 4-1. Extracción instantánea del calor

El ciclo teórico para el motor de encendido por compresiones el ciclo diesel.

• Tramo 1-2. Compresión adiabática, es decir , sin introducción ni extracción de calor.

• Tramo 2-3. Absorción de calor que se realiza manteniendo la presión constante.

• Tramo 3-4. Expansión adiabática.

• Tramo 4-1. Cesión de calor manteniendo el volumen constante.

Estos son diagramas teóricos ya que hay diferencias notables entre los reales y se llaman diagramas indicados y este es un ejemplo.

• Lubricación y refrigeración de un motor

Debido al rozamiento de las piezas móviles en contacto , en un motor es necesaria una adecuada lubricación.

La lubricación se realiza mediante un circuito de aceite a presión. El aceite se hala en el cárter. Desde allí lo toma la bomba de aceite y se distribuye a todas las partes que lo necesitan.

La refrigeración del motor suele estar realizada por aire o por agua.

La refrigeración por aire es utilizada en pequeños motores. El motor está provisto de aletas que aumentan su superficie de refrigeración. En estos motores una corriente de aire enfría el cilindro. Puede ser mediante un ventilador o por el movimiento del vehículo.

En la refrigeración por agua , los cilindros están rodeados por una cámara de agua que al calentarse pasa al radiador para enfriarse.

• Balance energético

Una de las pérdidas más importantes la constituyen los gases de escape. Estos gases son expulsados a altas temperaturas y existen métodos para aprovechar esa energía y aumentar la potencia y no el rendimiento. Otra pérdida es la que ocasiona el agua de refrigeración. Y por ultima todos los elementos calientes del motor.

Se cumple que: Poder calorífico del combustible = trabajo obtenido + pérdidas

Pérdidas = pérdidas agua refrigeración + pérdidas gases escape + pérdidas radiación calorífica.

• Potencia y rendimiento

La potencia es:

Pi = Wi • n

Donde W(i) es el trabajo indicado y n el numero de ciclos por tiempo. Por otra parte, la potencia efectiva P(e) es la que se obtiene a la salida

...