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mecanica de motos

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  • 1. 1a___________________ E.P.S.Mecnica de MotocicletasMOTORES DE MOTOCICLETA DE CUATRO TIEMPOSNacimiento de la Motocicleta. En la primavera de 1884 se dio un paso crucial del que iba a depender el futuro de toda nuestra sociedad, en Cannstatt la motocicleta se convirti en el primer vehculo con motor ciclo Otto. Gottlied Daimler y Wihelm Maybach alumbraron esta maravilla y fueron responsables de toda una revolucin tcnica que iba a dominar durante, al menos, ms de un siglo.Figura 1. Primer vehculo con motor de gasolina (1884).En Munich, en 1894, dos amigos, Alois Wolfmller y Heinrich Hildebrand crearon una fbrica para construir vehculos de dos ruedas y le dieron el nombre de motorrad (motocicleta) al nuevo vehculo. Los hermanos Werner se encargaron de ir extendindola por otros pases a partir de 1899; la motocicleta conquistaba el mundo. La competicin no poda esperar y, tan pronto como se fue capaz de tener algo con motor, comenzaron las carreras. Las primeras aparecieron en Francia en 1904 para cinco naciones (Austria, Alemania, Dinamarca, Francia y Gran Bretaa). Fueron en la carretera entre Dourdan y St. Arnoult, a 64 Km de Pars. En 1911 la carrera ms grande de motos del mundo, The International Tourist Trophy Race, en la isla de Man, fue ganada por una Indian.

2. 2a___________________ E.P.S.Mecnica de MotocicletasFigura 2. Posando para la cmara: Mr. Cook con la Werner de 1901. (National Motor Museum, Gran Bretaa)Figura 3. Speedman G. Lee-Evans, en una Indian de 5 CV, en Brooklands en el verano de 1909, ganando cinco carreras. (Mary Ann Roberts)El espritu del tiempo me ensear velocidad (El Rey Juan William Shakespeare) 3. 3a___________________ E.P.S.Mecnica de Motocicletas1. El motor de cuatro tiempos El motor de cuatro tiempos de ciclo Otto (gasolina), tiene sus orgenes en los estudios del fsico francs Nicols Carnot en el siglo XIX, que complet su compatriota Alphonse Beau de Rochas en 1862. A nivel prctico se remonta a mquinas desarrolladas por Lenoir (Francia, 1860), Otto y Langen (Alemania, 1867) y, finalmente, Otto (Alemania, 1876), que se considera como el primer motor operativo y de ah su nombre. 1.1 Descripcin El motor transforma la energa qumica a energa calorfica y finalmente a energa mecnica. Su nombre, cuatro tiempos, se debe a que ha de realizar un ciclo de trabajo completo en cuatro fases, perfectamente diferenciadas, que requieren cuatro carreras del pistn o mbolo (dos revoluciones del cigeal). El proceso es el siguiente: Carrera de admisin. Carrera de compresin. Combustin y carrera de expansin (carrera til). Carrera de escape.La primera y ltima constituyen la renovacin de la carga, que se realiza aprovechando el propio movimiento del pistn.Figura 4. Las cuatro fases en un motor monocilndrico.Revisen los videos de la carpeta Videos de la Unidad 1: Video 1 Ciclo Motor 4 tiempos Video 2 Como funciona un motor. Video 3 Funcionamiento del motor 4 tiempos. 4. 4a___________________ E.P.S.Mecnica de Motocicletas1.2 Funcionamiento bsico (Ciclo terico del funcionamiento del motor de 4 tiempos) Veamos cada una de las fases detenidamente: Primer tiempo o admisin. Al separarse el pistn de su posicin ms elevada o punto muerto superior (PMS), se crea una depresin en el interior del cilindro que permite que se llene con los gases que llegan a l a travs de la vlvula de admisin abierta. Cuando el pistn llegue a su posicin ms baja o punto muerto inferior (PMI), el cigeal habr recorrido 180 grados y, tericamente, la vlvula de admisin se cerrar. La vlvula de escape permanece cerrada en este tiempo. Sin embargo, como despus veremos, se deben introducir ciertas modificaciones para mejorar el llenado. Segundo tiempo o compresin. El pistn, al desplazarse desde el PMI hacia el PMS con las vlvulas cerradas, comprime la mezcla del interior del cilindro. En el PMS saltar tericamente la chispa en la buja, provocando la inflamacin de la mezcla comprimida. El pistn ha efectuado su segunda carrera y el cigeal ha dado otra media vuelta. Tercer tiempo o expansin. Por efecto de la presin ejercida por los productos de la combustin, el pistn es obligado a desplazarse nuevamente hasta su PMI, efectuando su tercera carrera, que ser la nica til, o de trabajo. Las vlvulas siguen permaneciendo cerradas. Cuarto tiempo o escape. El pistn inicia su cuarta cerrera desplazndose desde el PMI al PMS con la vlvula de escape abierta, saliendo a travs de la misma los productos quemados. Al llegar el pistn al final del recorrido, dicha vlvula se cerrar, inicindose a continuacin un nuevo ciclo. Ciclo real de funcionamiento del motor de 4 tiempos. Los fenmenos de compresibilidad e inercia del fluido que circula por el motor conducen, para optimizar el proceso de renovacin de la carga y debido al elevado rgimen de los motores, a la apertura de la vlvula de admisin antes del PMS y a su cierre despus del PMI, as como a la apertura de la vlvula de escape antes del PMI y al cierre despus del PMS. Por otra parte, la combustin de la mezcla comprimida en el cilindro no es instantnea, sino que requiere un determinado tiempo, por lo que la chispa debe saltar en la buja antes de que el pistn alcance el PMS. En la figura 5 se representa un diagrama de distribucin real, donde: AAA: Avance a la apertura de la admisin (Antes del Punto Muerto Superior). AAE: Avance a la apertura del escape (Antes de Punto Muerto Inferior). RCA: Retraso al cierre de la admisin (Despus de Punto Muerto Inferior). RCE: Retraso al cierre del escape (Despus de Punto Muerto Superior). 5. 5a___________________ E.P.S.Mecnica de MotocicletasFigura 5. Diagrama de distribucin en un motor ciclo Otto.1.3 Elementos principales del motorFigura 6. Esquema de un motor ciclo Otto con sus elementos principales. 6. 6a___________________ E.P.S.Mecnica de MotocicletasEn el esquema anterior es posible observar cmo se disponen los elementos principales de un motor. El cilindro suele estar encastado en el interior de un bloque de fundicin o aleacin, situndose as perfectamente alineado respecto a las restantes piezas. En determinados casos el bloque se rodea de aletas, cuya utilidad es facilitar la refrigeracin con el aire de la marcha, cuestin importantsima para el funcionamiento del conjunto. En la parte inferior podemos observar el crter, que tiene como misin albergar en su interior al cigeal. En la parte superior destaca la culata, elemento que soporta a otros adicionales. En la buja se produce la chispa en el momento oportuno. Aparecen tambin las vlvulas de admisin y escape. En la cmara de combustin se comprime todo el gas previa su preparacin (convertir el combustible de lquido a gas y mezclarlo con el oxgeno para que se pueda efectuar la combustin), y una fuente de energa capaz de encender este gas cuando se haya comprimido (chispa elctrica). El empuje de esta deflagracin se transmite mediante el pistn o mbolo a la biela, y de sta a un eje cigeal (llamado as porque se trata de un eje acodado). De esta manera tenemos la conversin del movimiento rectilneo producido a movimiento circular, que es el que va a servirnos finalmente para mover las ruedas.2. Arquitectura de motores 2.1 Motores monocilndricosFigura 7. Avanzado motor monocilndrico de la marca Ducati.En 1993, Massimo Bordi probaba por primera vez una idea que le haba rondado por la cabeza desde haca tiempo. El invento consista en un motor Ducati al que se le haba eliminado uno de los cilindros y se le haba aadido un sistema de bieletas que actuaba de eje de equilibrado para eliminar vibraciones. El primer motor con esta configuracin cubicaba 487 centmetros cbicos y provena de las 851 y 888 que ya empezaban a dominar el mundial de Superbikes. Ajustando poco a poco las prestaciones de ese motor consiguieron entre 75 y 85 CV al embrague con una cilindrada de 579 centmetros cbicos. Naca de esta manera la Ducati Supermono. 7. 7a___________________ E.P.S.Mecnica de MotocicletasEste motor constituye un ejemplo de la mxima perfeccin alcanzada en motores monocilndricos de cuatro tiempos hasta el momento. En este caso se ha adoptado ya la refrigeracin lquida por circuito cerrado, por ser la que ofrece las mejores condiciones de estabilidad de la temperatura durante el funcionamiento en todo tipo de circunstancias. Tambin se ha incorporado la inyeccin electrnica de combustible. Cabe destacar el original sistema de equilibrado antes mencionado, que podemos apreciar en la siguiente figura:Figura 8. Sistema de equilibrado de un motor monocilndrico por doble biela.Una de las ventajas de este sistema de equilibrado consiste en que evita un pesado volante de inercia permitiendo as al motor conseguir altas revoluciones. Se aprecia tambin el enorme pistn dotado de una escasa falda, con objeto de hacer lo ms ligero y reducir las inercias. No se puede negar la originalidad y eficacia del diseo cuestin. Una vez fijada la cilindrada (volumen del cilindro), con un diseo de los sistemas de admisin y escape optimizados a travs del aumento efectivo de la seccin de sus conductos, slo aumentando el rgimen de funcionamiento del motor se podr obtener mayor potencia. Es an alto nmero de revoluciones cuando la mezcla requiere de secciones de paso grandes para no frenarse ni perjudicar el llenado del cilindro. El corte de encendido de este motor se produca a 10.000 rpm (revoluciones por minuto del cigeal). Hasta la Segunda Guerra Mundial era extrao pasar de las 6.000 en motores comerciales, y su potencia prcticamente se ha triplicado. Si a esto se aade la indudable mejora en fiabilidad y la reduccin del mantenimiento requerido, se puede concluir que los motores de hoy en da hubieran colmado las aspiraciones de los tcnicos y aficionados de hace tan slo unos aos. El balance de este recorrido por la historia del cuatro tiempos no puede ser, por tanto, ms satisfactorio. Ya sea por motivos de economa, o por el puro placer de disear mquinas cada vez ms exuberantes, el resultado ha sido que, de las mesas de las oficinas tcnicas de las mltiples fbri