Universidad laica Eloy Alfaro Facultad ingeniería industrial Proyecto termodinámica 2 Tema: Tema: Ciclo de motor de combustión interna interna !tto" #ntegrantes: $ambrano %erly &aramillo 'íctor 'íctor Alvarado &ennifer (aría Fernanda 'el)* Fabricio +ocente: &uan
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INDICE Introducción Justifcación Objetivos Capítulo I Historia del motor de combustión interna Motor de combustión interna (ciclo Otto !vances en el rendimiento Capitulo II Dia"rama de un motor ciclo Otto #artes $ %uncionamiento del motor de combustión interna Ciclo Otto teórico !"ente de trabajo !ire &asolina Comparación de clases de motores ' marcas di%erentes Capitulo III Daos ecoló"icos Medidas a lar"o pla)o
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#ntroducción +esde ue se dieron los 3rimeros indicios de la a3licación de motores de combustión interna4 a la )3oca actual4 vemos ue el desarrollo se 5a venido centrando en el 3erfeccionamiento de las factorías 3ara 3roducir más y me6ores motores4 e igualmente se 5a venido desarrollando 3aralelamente materiales4 lubricantes4 3rocesos de fabricación e igualmente modi7caciones al funcionamiento debemos anali*ar el funcionamiento del ciclo !tto y el 3oru) de su ma6estuosa e7ciencia en 89/ El dise;o reali*ado 3or el ,e;or FE+E1#C! AU
a;os y se 5a de3urado a tal 3unto ue se 5a llegado al límite de los rendimientos mecánico y cualitativo? todo esto 3roducto de ingeniosos destellos creativos y muc5ísimas 5oras de labor/ Aun así el rendimiento orgánico del con6unto a3enas si alcan*a un inci3iente cuarenta 3or ciento/ Claro ue recordando el uince 3or ciento de rendimiento de la ma6estuosa mauina a va3or4 notamos un gran avance/ Es una de las mauinas más utili*adas en la actualidad y de las cuales se sabe ue es una de las causante de los da;os ambientales 3or su consumo de 3etróleo/ 'amos a estudiar cómo está constituido4 cuáles son sus 3artes fundamentales y saber 3or u) es considerada una de las mauinas con el mayor rendimiento 3osible4 tendremos una com3aración de dos motores y saber su cuál es su ó3timo funcionamiento
&usti7cación
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El 3resente 3royecto integrador se 5a determinado como ob6eto en el estudio del motor de combustión interna ya ue en la actualidad se 5a 3odido !bservar diferentes y dise;ados a 3edido del cliente si desea fuer*a o velocidad/ Estudiaremos el ciclo !tto y lo a3licaremos en nuestro 3rograma cycle3ad y en el termograf +e 3arte de los investigadores e@iste motivación4 inter)s4 el tiem3o reuerido y los recursos necesarios 3ara desarrollar el estudio? Por otra 3arte4 desde el 3unto de vista metodológico está investigación genera más conocimientos 3rácticos de dic5a cátedra Cabe recalcar ue a trav)s de este 3royecto de investigación nos 3ermite conocer el funcionamiento de dic5os motores de combustión interna ya ue es un cam3o abierto en el cual es muy til factible conocer el funcionamiento y los 3rocesos ue intervienen en ellos/
!b6etivos
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!b6etivo generales: Conocer e inter3retar el funcionamiento y los elementos integrados en el motor de combustión interna es3eci7cando en el ciclo .!ttoB a3licando el 3rograma cycle3ad !b6etivo es3eci7co Evaluar la caracteri*ación de un ciclo !tto Conocer los 3rocesos ue interviene en el ciclo !tto Conocer las 3artes de un motor de combustión interna !tto" Evaluar el funcionamiento del motor Conocer a los agentes ue intervienen en 3roceso de funcionamiento Calcular los datos en el 3rograma cycle3ad y termograf Conocer el im3acto ambiental 3rovocado 3or los motores de combustión interna
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Ca3ítulo # istoria del motor de combustión interna 0os orígenes de los motores son muy remotos/ Es3ecialmente si se consideran los inicios o 3recedentes de algunos elementos constitutivos de los motores4 im3rescindibles 3ara su funcionamiento como tales/ Considerados como máuinas com3letas y funcionales4 y 3roductoras de energía mecánica4 5ay algunos e6em3los de motores antes del siglo D#D/ A 3artir de la 3roducción comercial de 3etróleo a mediados del siglo D#D =-9" las me6oras e innovaciones fueron muy im3ortantes/ A 7nales de ese siglo 5abía una multitud de variedades de motores usados en todo ti3o de a3licaciones/ A 3esar de los 3roblemas asociados energ)ticas4 de3endencia4 contaminación del aire4 aumento de los niveles de C!24///" son todavía im3rescindibles y se fabrican segn dise;os muy diferentes y una gama muy am3lia de 3otencias ue va desde 3ocos vatios 5asta miles de % Pre5istoria/ El 3istón de fuego se usaba en el ,ureste de Asia y en las islas del Pací7co 3ara encender el fuego4 a3rovec5ando la com3resión adiabática del aire en un cilindro de madera y un 3istón =GG2: Antoine 0aurent 0avoisier determina la com3osición del aire atmosf)rico4 e@3licando ue era una me*cla de o@ígeno y de nitrógeno Ha*oteH en franc)s ue dio Há*oeH en castellano"/ 0a mayoría de motores de combustión funcionan con atmosf)rico =G9: Alessandro 'olta inventa una 3istola d aire e 6uguete ue dis3ara un ta3ón de corc5o 3or la e@3losión de una me*cla de aire e 5idrógeno inIamada 3or una c5is3a el)ctrica/ =-J: El italiano Pietro Kenini construye un 3rototi3o de motor con una 3otencia de - C'/ (otor de combustión interna
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Un motor de combustión interna es un ti3o de máuina ue obtiene energía mecánica directamente de la energía uímica de un combustible ue arde dentro de una cámara de combustión/ ,u nombre se debe a ue dic5a combustión se 3roduce dentro de la máuina en sí misma4 a diferencia de 3or e6em3lo4 la máuina de va3or/
Ti3os 3rinci3ales Alternativos/ L El motor de e@3losión ciclo !tto4 cuyo nombre 3roviene del t)cnico alemán ue lo inventó4 MiNolaus August !tto4 es el motor Convencional de gasolina/ L El motor di)sel4 llamado así en 5onor del ingeniero alemán nacido en Francia 1udolf +iesel4 funciona con un 3rinci3io diferente y suele consumir gasóleo/ L 0a turbina de gas/ El motor rotatorio/ El Ciclo AtNinson/
(otor convencional del ti3o !tto
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El motor convencional del ti3o !tto es un motor de ti3o alternativo de cuatro tiem3os 8T"4 aunue en fuera borda y ve5ículos de dos ruedas 5asta una cierta cilindrada se utili*ó muc5o el motor de dos tiem3os 2T"/ El rendimiento t)rmico de los motores !tto moderno se ve limitado 3or varios factores4 entre otros la 3)rdida de energía 3or la fricción4 la refrigeración y falta de constancia en las condiciones de funcionamiento/ 0a termodinámica nos dice ue el rendimiento de un motor alternativo de3ende en 3rimera a3ro@imación del grado de com3resión/ Esta relación suele ser de a = o =9 a = en la mayoría de los motores !tto modernos/ ,e 3ueden utili*ar 3ro3orciones mayores4 como de =2 a =4 aumentando así la e7ciencia del motor4 3ero este dise;o reuiere la utili*ación de combustibles de alto índice de octano 3ara evitar el fenómeno de la detonación4 ue 3uede 3roducir graves da;os en el motor/ 0a e7ciencia o rendimiento medio de un buen motor !tto es de un 29 a un 2-: sólo la cuarta 3arte de la energía calorí7ca se transforma en energía mecánica/
Avances en el rendimiento de los motores de combustión interna ciclo !tto (otores con sistema ''TOi:
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0a distribución dgvte válvulas variable es un sistema ue 5ace variar el tiem3o de a3ertura y cierre JJvrTD M' breve TD de las válvulas de admisión de aire o esca3e de gases" en un motor de combustión interna alternativo4 es3ecialmente de ciclo !tto4 en función de las condiciones de r)gimen y de carga motor con ob6eto de o3timi*ar el 3roceso de renovación de la carga/ El ob6etivo 7nal es me6orar el rendimiento volum)trico en todas las circunstancias4 sin recurrir a dis3ositivos de sobrealimentación/ Un motor eui3ado con un sistema de sincroni*ación variable de válvulas se libera de esta restricción4 lo ue 3ermite ue se me6ore el rendimiento en el rango de funcionamiento del motor/ En las *onas de ba6as r3m4 un cruce reducido favorece un ralentí estable y unas emisiones de gases más ba6as
,istema de inyección directa gasolina: 0a inyección directa de la gasolina 3osibilita una de7nición e@acta de los intervalos de alimentación del carburante en cada ciclo de traba6o de los 3istones así como un 3reciso control del tiem3o ue se necesita 3ara 3re3arar la me*cla de aire y combustible/ En unas condiciones de carga 3arcial del motor4 el combustible es inyectado muy cerca de la bu6ía y con una determinada turbulencia cilíndrica efecto tumble" al 7nal de la
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fase de com3resión mientras el 3istón se está des3la*ando 5acia su 3unto muerto su3erior/ Está concentrada carga de me*cla 3uede ser e@3losionada aunue el motor se encuentre en esos momentos en una fase de traba6o con un determinado e@ceso de aire ==2/8"/ ,u grado de efectividad termodinámica es corres3ondientemente más alto/ Com3arado con un sistema de inyección en el colector de admisión (P#" se obtienen unas im3ortantes venta6as de consumo de combustible merced a la eliminación de la citada estrangulación
C!#I*+,O II CU0ATA +E0 (!T!1 Con el nombre de culata se conoce a la 3arte su3erior del motor/ ,irve4 entre otras cosas4 de cierre a los cilindros 3or su 3arte su3erior/ En ella van alo6adas4 las válvulas de admisión y esca3e4 las bu6ías en los !TT!"4 el árbol de levas y los conductos de admisión de aire y gasolina y de esca3e/ Es la encargada de so3ortar las e@3losiones originadas en la cámara de combustión/ Está unida 7rmemente al bloue 3or tornillos/ Entre ambas 3ie*as se coloca una .6unta de culataB garanti*ando así un sella6e entre el bloue y la culata 5erm)tico4 está 5ec5a de aluminio con alineación de otros materiales
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E0 K0!QUE +E0 (!T!1 Es la estructura básica del motor y 3arte más grande del motor/ Contiene los cilindros donde los 3istones suben y ba6an4 conductos 3or donde 3asa el líuido refrigerante y otros conductos inde3endientes 3or donde circula el lubricante/
0a forma del bloue de3ende de cómo se vayan a colocar los 3istones en los cilindros:
TAPA +E 0A CAKE$A +E0 (!T!1: Esta es una 3ie*a de 3lástico 3ara cabe*a del motor en algunas4 en esta una ta3a más c5ica con tosca en la de3osita el aceite cuando se reali*a cambio de aceite:
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ta3ar la tienen cual se un
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C#
1ETEM +E C#
KAMCA+A,: 0as bancadas son 3ie*as ue tiene una 3arte en forma de medio círculo las cuales retienen al cigSe;al4 están en un cierto nmero de3endiendo del motor
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K#E0A,: 0as bielas son metales los cuales van su6etados con un seguro o bulón a los 3istones 3ara ue al subir y ba6ar le den el movimiento al cigSe;al estas van su6etas al cigSe;al a la ve* ue van su6etas a los 3istones4 están con tornillos" están 3ara ue embonen con el cigSe;al tienen sus ta3as las cuales rodean a las 3artes del cigSe;al 3ara ue est)n las bielas su6etas al CigSela4 estas ta3as tiene unos es3ecies de anillos ue van alrededor de las ta3as llamados metales
P#,T!ME,: 0os 3istones es una 3ie*a metálica cilíndrica la cual sube y ba6a con las bielas 3ara formar el ciclo !tto admisión4 com3resión4 e@3losión y esca3e" en el cual tiene 2 fases ue es 3unto muerto su3erior cuando está arriba el 3istón " y 3unto muerto inferior cuando esta aba6o el 3istón " / +e este 5ay de varios ti3os como cóncavo4 semi3lano y 3lano4 3or lo regular el 3lano son de modi7caciones 3ara me6orar la com3resion4 aunue no a todos los motores les ueda/ El 3istón cuenta con varias 3artes la falda del 3istón y los anillos4 tiene
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tres anillos4 el de aceite4 el anillo su3erior de com3resion y el segundo anillo de com3resion
C#0#M+1!,: El nmero de cilindros varia en cuanto =424>484-4J44=94=2 y su tama;o igual varia 3or e6em3lo un motor de J en línea o J en v4 un motor de 8 en línea4 y su tama;o de3endiendo del caballa6e/ Por esta 3arte 3asa el 3isto y es uemado el combustible con el aire
CA(#,A,: 0as camisas son la cavidad 3or donde 3asa el líuido refrigerante ya sea agua o anticongelante4 esto es así 3ara enfriar el motor4 de estas 5ay dos ti3os de camisas secas las cuales están de una forma cubierta y solo con un ori7cio y 3asa 3or dentro de una forma individual4 o de camisas 5medas 3or las cuales están de forma 6unta como se ve en la 3rimera imagen y de la segunda imagen es de camisas secas:
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K!(KA +E ACE#TE: 0a bomba de aceite es la ue se encarga de bombear el aceite 3ara ue 3ase 3or el motor4 esta consta de una ti3o eli3se ue está adentro de la bomba y 3or fuera una coladera c5ica 3ara im3edir el 3aso de las basuras grandes:
F#0T1! +E ACE#TE: El 7ltro de aceite es el ue lim3ia el aceite 3ara evitar ue este recorra el motor con basura u otros4 3ero es difícil ue el aceite se mantenga así 3orue recordemos ue 3asa 3or todo el motor:
K!(KA +E A
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im3ulsa el líuido refrigerante4 lo ue la im3ulsa a esta es la banda de im3ulsión:
KAM+A +E #(PU0,#!M: Kanda de im3ulsión es una banda ue no tiene diente de engrane como la de distribución si no ue tiene rayas ue embonan con la 3olea de im3ulsión4 esta banda es 3ara ue tenga movimiento a su ve* el moto ventilador y la bomba de agua:
(!T! 'EMT#0A+!1: El moto ventilador es un motor 3eue;o ue le da movimiento a la banda de im3ulsión y esta a su ve* a la bomba de agua como la banda de distribución tiene su tensor al igual ue esta":
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+#,T1#KU#+!1: El distribuidor trae las bobinas 3ara ue de este est)n conectados los cables de las bu6ías y de los cables a las bu6ías 3ara ue 3ueda ser 3osible dar el c5is3a*o 3ara ue ueme el combustible y el aire ue están en la cámara de combustión:
A0TE1MA+!1: El alternador es un mecanismo ue tienen los motores de combustión interna ue es ca3a* de generar energía el)ctrica con energía mecánica4 además de ue mantiene cargada la batería del automóvil
K!0AMTE E,TAT#C! ! +E C1E(A00E1A: El volante estático o de cremallera es un volante el cual 5ace girar al cigSe;al4 este es 3arte de la marc5a o el encendido4 este volante cuando 6ira 5ace ue el cigSe;al se mueva y así em3ie*a a trav)s de la banda de distribución em3ie*a a moverse las válvulas y así em3ie*a a funcionar todo y enciende el motor
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CA1TE1 +E0 (!T!1 Es la 3arte donde se de3osita el aceite 3ara lubricar todas las 3artes del motor/ Mormalmente esto lo 5ace de dos formas:
TEM,!1 En cuanto a este el tensor lo tienen 3or las 3oleas de distribución este como lo dice su nombre solo es 3ara tensar la banda de distribución 3ara ue uede 6usta y 3ueda a ver movimiento de la banda:
F#0T1! +E
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motor4 este es encargado de 7ltrar y así mismo lim3iar la gasolina4 de este 5ay varios ti3os 3or e6em3lo el 7ltro de alto Iu6o/ Cuando se 5ace la a7nación este es lavado o cambiado:
E0 CA1KU1A+!1 0a gasolina ue entra dentro de los cilindros tiene ue entrar con aire 3ara ue se 3rodu*ca la combustión/ 1ecuerda ue sin o@igeno no es 3osible la combustión/ Este o@igeno lo cogemos del aire Pero////Qui)n 5ace la me*cla de gasolina y aire 3ues el carburador/ Este com3onente me*cla la gasolina y el aire en una 3ro3orción a3ro@imada de =:=9999 = 3arte de gasolina 3or =9/999 de aire/ El aire entra del e@terior con im3ure*as4 es 3or eso ue antes de entrar en los cilindros los lim3iemos mediante el Filtro del aire/ Encima del carburador va el 7ltro del aire4 elemento ue sirve 3ara ue el aire ue va a entrar en el carburador y 3osteriormente al cilindro" no lleve im3ure*as/
!&! 0os motores de inyección no usan el carburador/ #nyectan 3ulveri*an" la gasolina dentro del cilindro mediante unos inyectores electrónicos4 de tal forma ue solo se inyecta la cantidad 6usta de gasolina ue se necesita4 logrando así un menor consumo de combustible/
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0a bomba de la gasolina envía la gasolina del de3ósito al carburador4 o a los inyectores al 3resionar el 3edal del acelerador/
E0 V1K!0 +E 0E'A, Un árbol de levas es un mecanismo formado 3or un e6e en el ue se colocan distintas levas/ 0as levas 3resionan las válvulas 3ara ue se abran o cierren4 de3endiendo del tiem3o del motor en ue se encuentren4 en el momento o3ortuno/ 0os muelles suelen mantener cerradas las válvulas/ Cuando a3rieta la leva la válvula se abre/
F#0T1! +E A#1E: El 7ltro de aire es 3ara 7ltrar el aire y lim3iarlo de im3uresas como basuras 3eue;as este 7ltro es 3racticamente 3ara ue el aire ue va a ser admitido este lim3io y asi no entre basura a la camara de combustion:
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KA0AMC#ME, : 0os balancines son metales curbos los cuales son los ue mueven a las valvulas y 3uedan subir y ba6ar 3ara ue sea admitido el aire a la camara de conbustion 6unto con la gasolina:
KU,!,: 0os busos com3lementan son metales de forma cilindrica el cual se tiene ue calibrar y van en una cabidad 3ara el funcionamiento de la cabe*a del motor en cuanto a las valvulas:
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'A0'U0A,: Esta es un metal el cual esta formado 3ara ta3ar 4 5ai de dos ti3os: A+(#,#!M: 0a de admision4 como lo dice su nombre admite aire a la camara de conbustion4 esta 3ara ue no se fugue el aire tiene un movimiento recto en el cual ba6a 3ara admitir y sube 3ara cerrar4 esto lo 5ace 3or ue cuenta con un resorte y 3ara ue no se salga con seguros E,CAPE: Al igual ue la de admison cuenta con lo mismo4 solo ue esta sube 3ara ue se esca3en los gases de la camara de conbustion y sierra 3ara ue al admitir no se esca3e nada:
#MWECT!1E,: 0os inyectores son los ue se encargan de subministrar o inyectar el combustible ya sea gasolina esta es inyectada en c5orro " o el +iesel este es inyectado como mas gaseoso o en aerosol " claro tienen sus diferencias4 3or e6em3lo el motor a diesel no usa bu6ias/
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Estos estan su6etados y de cierto modo alineados con un tubo llamado Iauta de inyectores:
KUA,: 0as bu6ias son las ue dan el c5is3aso 3ara ue e@3lote el combustible y el aire ue esta alo6ado en la camara de conbustion 4 estas se tiene ue cambiar en la a7nacion ue se le debe de 5acer a un auto cada seis meses4 estas funsionan con el distribuidor4 ue tiene la vovina o vovinas esto varia en cada auto " de 5ai van las bu6ias con los cables de las bu6ias 3or los cuaNles 3asa la corriente con la cual la utili*a la bu6ia 3ara dar el c5is3aso y eso es lo ue 5ace ue se ueme el combustible4 en el caso del motor a diesel no tiene bu6ias4 el combustible se uema 3or ue los 3istones son mas grandes4 3or la fuer*a y el gran calor ue lleva debemos de recordar ue 3ara ue e@3lote el diesel se tiene ue calentar no es igual ue la gasolina "
CAK0E, +E KUA,: 0os cables de las bu6ias son 3or los ue 3asa la corriente ue ocu3an las bu6ias 3ara dar el c5is3aso y uemar el combustible con el aire ue esta alo6ado en la camara de combustion4 los cuales estan aislados a 3arte de 3lastico con otros materiales:
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E0 (!T!1 +E A11AMQUE !tro com3onente el)ctrico im3ortante es el (otor de arranue: motor el)ctrico ue mueve los 3istones 3ara ue 3ueda iniciarse el arranue del motor en el arranue"/ Este motor coge la energía el)ctrica de la batería y solo se utili*a en el arranue del motor/
1EF1#
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0!, 8 T#E(P!, +E0 (!T!1 +E C!(KU,T#XM El movimiento de los 3istones 3or el interior del cilindro se divide en 8 tiem3os diferentes y cada uno de ellos con una misión/
O Primer Tiem3o Admisión: entra la me*cla de gasolina y aire/ Ka6a el 3istón/ O ,egundo Tiem3o Com3resiónOignición: se com3rime la me*cla al subir el 3istón/ E@3lota 3or la c5is3a de una bu6ía los de gasolina" o 3or
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com3rimirlo muc5o diesel"/ O Tercer Tiem3o E@3ansión: la e@3losión 5ace ba6ar fuertemente el 3istón4 3roduciendo traba6o/ O Cuarto Tiem3o Esca3e: al subir el 3istón 3or inercia manda los gases de la e@3losión al e@terior 3or el tubo de esca3e"/ El 3istón sube y ba6a 3or los cilindros y se trata de un )mbolo ue se a6usta al interior de las 3aredes del cilindro mediante aros Ie@ibles llamados segmentos/ 0os 3istones se colocan en el interior del cilindro/ A trav)s de la articulación de biela y cigSe;al4 su movimiento alternativo se transforma en rotativo en E0 C#
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+ocente: #ng/
5tt3:/areatecnologia/comTUT!1#A0E,(!T!129+E 29C!(KU,T#!M/5tm 5tt3:/taringa/net3ostautosOmotos==-Y8GG0asO3artesOdelO motorOdeOconbustionOinternaOyOcomoOfuncionan/5tml
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