PARTE I Temas 1 y 2. Generalidades 1.Historia de los motores 2.Definición y clasificación de los MCIA 3.Clasificación de los motores 4.Aplicaciones 5.Componentes de un MCIA 6.Ciclos básicos de operación de los motores 7.Diferencias entre MEP y MEC / 2T - 4T 8.Problemas o retos de los MCIA. 1
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PARTE ITemas 1 y 2.
Generalidades1. Historia de los motores2. Definición y clasificación de los MCIA3. Clasificación de los motores4. Aplicaciones5. Componentes de un MCIA6. Ciclos básicos de operación de los motores7. Diferencias entre MEP y MEC / 2T - 4T8. Problemas o retos de los MCIA.
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PARTE ITemas 1 y 2.
1. Historia de los motores
1.1. El motor Otto: en 1876 se construyo el primer motor de 4T con los principios de Beau de Rochas (1862):- Relación superficie/volumen del cilindro lo más pequeña posible- Proceso de expansión lo más rápido posible.- Expansión la máxima posible.- Máxima presión posible al inicio de la expansión.
Combustible: Gas de coqueRendimiento térmico: 11%n: 190 rpmrc: 4 (relación de compresión)
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En 1885: 2 mejoras.
1. Encendido electrónico de la mezcla.
2. Carburador para vaporizar el combustible.
PARTE IMotor de encendido provocado
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1. Historia de los motores
1.2. El motor Diesel: Rudolf Diesel en 1893.Basado en el principio de compresión rápida en un medio Incrementa su energía y su temperatura.- El motor comprime aire, antes del PMS, se inyectaba aceite de maní.- Al comprimir solamente aire, se incrementaron las rc. Lo que derivó un rendimiento mayor y un menor consumo de combustible.- El motor Diesel en 1987: 17.8 CV, 154 rpm, rendimiento 26.2%.
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PARTE IIntroducción
Máquinas de desplazamiento positivo – MECCiclo del motor DieselMáquinas de desplazamiento positivo – Motores HCCIHomogeneous Charge Compression IgnitionMezcla homogénea con encendido por compresión
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1. Historia de los motores
1.2. El motor Wankel: Federico Wankel 1956. Inventa un motor rotativo de encendido provocado.- Consta de un émbolo rotativo, con forma de triangulo curvilíneo.- Posee menores pérdidas por fricción (menor número de piezas móviles), menor peso y más compacto.- Presenta problemas de sellado en las cámaras de combustión, y pérdidas de calor.
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PARTE I
Temas 1 y 2.
2. Definición y clasificación de los MCIA
2.1 Un motor es una máquina de fluido. Es un conjunto de elementos que permiten intercambiar energía mecánica con el exterior, generalmente a través de un eje, por variación de la energía disponible en el fluido que atraviesa la máquina.2.2 Un motor es una máquina de desplazamiento positivo.Existe una cantidad definida de fluido que atraviesa la máquina en cada instante.2.3 Un motor es un motor térmico.Es un conjunto de elementos mecánicos que permiten obtener energía mecánica a partir del estado térmico obtenido por un proceso de combustión tradicional.
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PARTE ITemas 1 y 2.
2. Definición y clasificación de los MCIA
¿Qué es un MCIA? Es una máquina que mediante el desplazamiento lineal de un émbolo permite obtener energía mecánica a partir de la energía térmica almacenada en un fluido a causa de un proceso de combustión interna.
2.4 Cómo se clasifican los MCIA1. Diseño del motor: motores alternativos (en línea, en V, etc.) y rotativos.2. Ciclo de trabajo: 4T – A spiración natural, sobrealimentados y turboalimentados.2T – Barrido por carter +, sobre y turboalimentados- 8
PARTE ITemas 1 y 2.
2.4 Cómo se clasifican los MCIA3. Combustible: Gasolina, acpm, GN, GLP, Alcoholes, H2, biocombustibles, gas pobre, etc. 4. Método de preparación de la mezcla: Carburación, inyección de combustible.5. Método de encendido: Provocado (MEP) o por compresión (MEC).6. Diseño de la cámara de combustión.7. Método de control de carga: Estrangulamiento de la mezcla, control de flujo de combustible o una combinación.8. Método de enfriamiento: Agua, aire o no refrigerado.
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3. Aplicaciones
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MEP
AUTOMOCIÓN
ESTACIONARIO
Vehículos (turismo)
Propulsión marina (pequeñas embarcaciones)
Propulsión aérea (ultraligeros)
Motocicletas
Corta césped
Sierras mecánicas
Motobombas
Motogeneradores
PARTE ITemas 1 y 2.
3. Aplicaciones
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MEC
AUTOMOCIÓN
ESTACIONARIO
Vehículos industriales y de turismo
Propulsión marina
Maquinaria de obras públicas
Maquinaria agrícola
Propulsión ferroviaria
Accionamiento de generadores de energía
Accionamiento industrial (bombas, compresores)
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2. Estructura general de un MCIA
El MCIA está formado por un conjunto de sistemas que permiten el correcto desarrollo de su ciclo de trabajo:
Sistemas estructurales
1. Estructura soporte
2. Mecanismo pistón – biela – manivela
3. Mecanismo de distribución de gases
Sistemas auxiliares:
1. Sistema de lubricación
2. Sistema de refrigeración
3. Sistema de suministro de combustible
4. Sistema de renovación de la carga
5. Sistema de encendido (sólo en MEP)
Disposición de cilindros
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2. Sistema soporte
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2.1 Bloque de cilindros
Motor en W
Motor en V
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2.2 Culata o tapa de los cilindros
Orden de apriete de la culata
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3. Mecanismo pistón - biela - manivela
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3.1 Grupo pistón
Pistones para MEC
Pistones para MEP
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3.1 Tipos de segmentos
Segmentos del pistón
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3.2 Biela
PARTES Biela de motor en línea
Biela de motor en V Biela de motor en estrella
Cojinetes
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3.3 Cigüeñal
PARTES
Cojinetes
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4.1 Elementos del mecanismo de distribución de gases
Rueda dentada del árbol de levas
Balancín
Muelle de válvulas
Válvula de escape
Válvula de admisión
Pistón
Cigüeñal
Tensor de cadena
Cadena
Rueda dentada del cigüeñal
Árbol de balancines
SISTEMA OHV SISTEMA OHC
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4.3 Particularidades de las válvulas
Semiconos de retención
Platillo de retención
Retén de aceiteMuelle de válvula
Vástago
Guía de válvula
Cabeza de válvula Asiento de válvula
ADMISIÓN
ESCAPE
90º
120º
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4.3.1 Distribución de temperatura en las válvulas
Sodio
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4.3.2 Número de válvulas por cilindro
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4.4 Tipos de sistemas de transmisión
Árbol de levas
Para sistemas OHC y DOHC (árbol de levas en la culata)
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4.4 Tipos de sistemas de transmisión (cont.)
Para sistemas OHV (árbol de levas en el bloque)
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4.5 Sincronización del árbol de levas con el cigüeñal
Sincronización en posición
Cuando el árbol de levas está en la culata
1 2 3
4
3
1
2
1 Marcas en las ruedas dentadas
2 Marcas en la correa
3 Marcas fijas
4 Direcciones de montaje
2n
n
levasárbol
cigüeñal=
n: régimen de giro
Sincronización en velocidad
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PARTE ITemas 1 y 2.4. Componentes principales de un MCIA5. Ciclos de operación de los motores
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5. Ciclos de operación de los motores - MEP
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5. Ciclos de operación de los motores - MEC
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PARTE ITemas 1 y 2.
5. Ciclos de operación de los motores f
Nomenclatura:1. RCA: Retraso cierre de admisión2. AAC: Ángulo de avance de la chispa (mec: AAI: ang. apertura inyector)3. AIC: Ángulo de inicio de la combustión4. AAE: Avance de la apertura del escape5. AAA: Avance de la apertura de admisión6. RCE: Retaso cierre de escape
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6. Diferencias entre MEP y MECCaracterística MEP MEC
Formación de la mezcla Durante la admisión Final de la compresión
Encendido de la mezclaProvocado por una chispa eléctrica
Autoinflamación del combustible
Regulación de la carga Cuantitativa (por mariposa) Cualitativa (inyección de comb.)
CombustibleGasolina, GLP, GN, etanol, biogas, gas pobre.
Diesel, acpm, biocombustibles
Fluido operante en el proceso de admisión
aire+combustible aire
Relación de compresión 8 a 11 12 a 23
Velocidad media del pistón (m/s)8 - 16 turismos
15 - 23 deportivos
9 - 13 automoción
6 - 11 estacionarios
Fr 1.0 0.4 - 0.7
Combustión Premezcla Por premezcla y muy alta por difusión
Régimen de giro (rpm)5500 - 6500 automoción
12 000 competición
1800 - 5000 automoción
500 - 1500 estacionarios
70 - 200 grandes 2T
Parámetros geométricos de los MCIA
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PARTE ITemas 1 y 2.
7. Parámetros geométricos de los MCIA
Diámetro del pistón DCarrera del pistón SRelación carrera diámetro S/D
Sección del pistón
Cilindrada unitaria
N° de cilindros zCilindrada total
Vol. cámara de combustión Vc
Relación de compresión
Régimen de giro n
4
2DAp
SAV pd
dt VzV
c
cd
V
VVr
Vel. media del pistón
nScm 2
Geometría del pistón, biela y cigüeñal
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PARTE ITemas 1 y 2.7. Parámetros geométricos de los MCIA
Parámetro MEP MEC
Rc 8 -12 12 – 24
D/S 0.8 – 1.2 medianos - pequeños
0.8 – 1.2 medianos - pequeños
D/S 0.5 grandes de baja velocidad
R=L.Biela/L. manivela 3 – 4 medianos - pequeños
3 – 4 medianos - pequeños
R=L.Biela/L. manivela 5 - 9 grandes de baja velocidad
smCmsm // 177
AutomotoresGrandes motores marinos diesel
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PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.NOTAS
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PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.Curvas características de los motores – A plena carga NOTASCurvas características de los motores – A cargas parciales
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PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.Curvas características de los motores: Curvas multiparamétricas (curvas de nivel)
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PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.MEP
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PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.çMEC
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PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.çEJEMPLOS