generalidades del motor.ppt

42
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

Transcript of generalidades del motor.ppt

Page 1: generalidades del motor.ppt

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.

1

Page 2: generalidades del motor.ppt

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)

2

En 1885: 2 mejoras.

1. Encendido electrónico de la mezcla.

2. Carburador para vaporizar el combustible.

Page 3: generalidades del motor.ppt

PARTE IMotor de encendido provocado

3

Page 4: generalidades del motor.ppt

PARTE ITemas 1 y 2.

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%.

4

Page 5: generalidades del motor.ppt

PARTE IIntroducción

Máquinas de desplazamiento positivo – MECCiclo del motor DieselMáquinas de desplazamiento positivo – Motores HCCIHomogeneous Charge Compression IgnitionMezcla homogénea con encendido por compresión

5

Page 6: generalidades del motor.ppt

PARTE ITemas 1 y 2.

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.

6

Page 7: generalidades del motor.ppt

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.

7

Page 8: generalidades del motor.ppt

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

Page 9: generalidades del motor.ppt

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.

9

Page 10: generalidades del motor.ppt

PARTE ITemas 1 y 2.

3. Aplicaciones

10

MEP

AUTOMOCIÓN

ESTACIONARIO

Vehículos (turismo)

Propulsión marina (pequeñas embarcaciones)

Propulsión aérea (ultraligeros)

Motocicletas

Corta césped

Sierras mecánicas

Motobombas

Motogeneradores

Page 11: generalidades del motor.ppt

PARTE ITemas 1 y 2.

3. Aplicaciones

11

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)

Page 12: generalidades del motor.ppt

13 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

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

Page 13: generalidades del motor.ppt

14 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

2. Sistema soporte

Page 14: generalidades del motor.ppt

15 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

2.1 Bloque de cilindros

Motor en W

Motor en V

Page 15: generalidades del motor.ppt

16 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

2.2 Culata o tapa de los cilindros

Orden de apriete de la culata

Page 16: generalidades del motor.ppt

17 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

3. Mecanismo pistón - biela - manivela

Page 17: generalidades del motor.ppt

18 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

3.1 Grupo pistón

Pistones para MEC 

Pistones para MEP 

Page 18: generalidades del motor.ppt

19 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

3.1 Tipos de segmentos

Segmentos del pistón

Page 19: generalidades del motor.ppt

20 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

3.2 Biela

PARTES Biela de motor en línea

Biela de motor en V Biela de motor en estrella

Cojinetes

Page 20: generalidades del motor.ppt

21 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

3.3 Cigüeñal

PARTES

Cojinetes

Page 21: generalidades del motor.ppt

23 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

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

Page 22: generalidades del motor.ppt

25 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

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

Page 23: generalidades del motor.ppt

26 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

4.3.1 Distribución de temperatura en las válvulas

Sodio

Page 24: generalidades del motor.ppt

27 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

4.3.2 Número de válvulas por cilindro

Page 25: generalidades del motor.ppt

28 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

4.4 Tipos de sistemas de transmisión

Árbol de levas

Para sistemas OHC y DOHC (árbol de levas en la culata)

Page 26: generalidades del motor.ppt

29 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

4.4 Tipos de sistemas de transmisión (cont.)

Para sistemas OHV (árbol de levas en el bloque)

Page 27: generalidades del motor.ppt

30 / 32PL- ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MCIA MÁQUINAS TÉRMICAS

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

Page 28: generalidades del motor.ppt

32

PARTE ITemas 1 y 2.4. Componentes principales de un MCIA5. Ciclos de operación de los motores

Page 29: generalidades del motor.ppt

33

5. Ciclos de operación de los motores - MEP

Page 30: generalidades del motor.ppt

34

5. Ciclos de operación de los motores - MEC

Page 31: generalidades del motor.ppt

35

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

Page 32: generalidades del motor.ppt

36

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

Page 33: generalidades del motor.ppt

Parámetros geométricos de los MCIA

Page 34: generalidades del motor.ppt

38

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

Page 35: generalidades del motor.ppt

Geometría del pistón, biela y cigüeñal

Page 36: generalidades del motor.ppt

40

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

Page 37: generalidades del motor.ppt

41

PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.NOTAS

Page 38: generalidades del motor.ppt

42

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

Page 39: generalidades del motor.ppt

43

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)

Page 40: generalidades del motor.ppt

44

PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.MEP

Page 41: generalidades del motor.ppt

45

PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.çMEC

Page 42: generalidades del motor.ppt

46

PARTE ITemas 2.Caracterización de los MCIA como máquina térmica:Motores como sistemas termodinámicos abiertos.çEJEMPLOS