unidad 1 arquitectura de un motor de combustión interna

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  • Copyright SENA - 2012 1

    DESCRIPCIN Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE

    COMBUSTIN INTERNA A GASOLINA (ARQUITECTURA)

    UNIDAD 1: Resea Histrica y Modelos

    Un motor es la parte de una mquina capaz de transformar algn tipo de energa (Elctrica, de

    Combustibles fsiles, etc.), en energa mecnica capaz de realizar un trabajo. En los automviles

    este efecto es una fuerza que da como resultado el movimiento.

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    TABLA DE CONTENIDO

    RESEA HISTRICA ................................................................................................................................. 4

    HISTORIA DEL MOTOR COMBUSTIN INTERNA ..................................................................................... 4

    TRABAJO BSICO Y COMPARACIN ........................................................................................................ 6

    TIPOS DE MOTORES ................................................................................................................................ 7

    SEGN SU CONSTRUCCIN Y FUNCIONAMIENTO .................................................................................. 7

    MOTORES DE DOS TIEMPOS: .......................................................................................................................... 7

    MOTORES DE CUATRO TIEMPOS: ................................................................................................................... 7

    MOTORES ROTATIVOS: ................................................................................................................................... 7

    SEGN EL COMBUSTIBLE Y ENCENDIDO ................................................................................................. 8

    MOTORES OTTO O GASOLINA: ....................................................................................................................... 8

    MOTORES DIESEL: ........................................................................................................................................... 8

    SEGN DNDE SE REALIZA LA PREPARACIN DE LA MEZCLA ................................................................. 8

    MOTORES CON CARBURADORES: ................................................................................................................... 8

    MOTORES CON INYECCIN: ............................................................................................................................ 8

    MOTORES SEGN LA DISPOSICIN DE SUS CILINDROS ........................................................................... 9

    MOTORES CON CILINDROS EN LNEA ............................................................................................................. 9

    MOTORES CON CILINDROS EN "V" ................................................................................................................. 9

    MOTORES CON CILINDROS OPUESTOS ........................................................................................................... 9

    MOTORES CON CILINDROS EN W ................................................................................................................... 9

    NUMERACIN DE LOS CILINDROS: ............................................................................................................... 10

    ORDEN DE ENCENDIDO MOTORES CON CILINDROS EN LNEA ................................................................. 10

    CUATRO CILINDROS .............................................................................................................................. 10

    SEIS CILINDROS ..................................................................................................................................... 10

    OCHO CILINDROS ................................................................................................................................. 10

    ORDEN DE ENCENDIDO MOTORES CON CILINDROS EN "V" ..................................................................... 11

    CUATRO CILINDROS .............................................................................................................................. 11

    SEIS CILINDROS ..................................................................................................................................... 11

    OCHO CILINDROS ................................................................................................................................. 11

    ORDEN DE ENCENDIDO MOTORES CON CILINDROS OPUESTOS .............................................................. 11

    CUATRO CILINDROS .............................................................................................................................. 11

    SEIS CILINDROS ..................................................................................................................................... 11

    SEGN EL SISTEMA DE REFRIGERACIN .................................................................................................. 12

  • Copyright SENA - 2012 3

    REFRIGERADO POR AIRE: ..................................................................................................................... 12

    REFRIGERADO POR AGUA O REFRIGERANTE: ...................................................................................... 12

    LA REFRIGERACIN: ............................................................................................................................. 12

    CONSTRUCCIN Y FUNCIONAMIENTO SEGN EL TIPO DE LLENADO ..................................................... 13

    MOTORES ASPIRADOS (POR SUCCIN O DEPRESIN) : ............................................................................... 13

    MOTORES SOBREALIMENTADOS (TURBO CARGADOS): ............................................................................... 13

    SEGN UBICACIN DEL MOTOR .......................................................................................................... 13

    INSTALACIN MOTOR PARTE ANTERIOR: ..................................................................................................... 13

    INSTALACIN MOTOR PARTE POSTERIOR: ................................................................................................... 14

    INSTALACIN MOTOR PARTE CENTRAL: ....................................................................................................... 14

    INSTALACIN DEL MOTOR TRANSAXIAL:...................................................................................................... 14

    INSTALACIN DEL MOTOR DEBAJO DEL VEHCULO: .................................................................................... 15

    CIBERGRAFA ........................................................................................................................................ 16

    IMGENES ............................................................................................................................................ 16

    CRDITOS ............................................................................................................................................. 18

  • Copyright SENA - 2012 4

    RESEA HISTRICA En el ao 1.678, el Abate Hautefeuille1 trata de dar movimiento a un motor, cuyo pistn se deslizaba dentro de un cilindro, aprovechando la expansin de los gases generados por la combustin de la plvora, Este fue uno de los primeros intentos sin mayores resultados, pero al fin y al cabo uno de los pioneros.

    En el ao de 1.770, James Watt2 fue quien descubri, dise y puso en prctica el famoso Motor a Vapor, motor que dio un vuelco en la propulsin de las Mquinas de ese entonces, usndolo especialmente en Trenes y Barcos durante muchos aos. Este motor fue perfeccionndose, hasta que los nuevos motores a Gasolina y Diesel lo remplazaron de forma definitiva. (Imagen 1)

    HISTORIA DEL MOTOR COMBUSTIN INTERNA En 1.774 John Barber3 utiliz por primera ocasin un combustible lquido en lugar de un combustible slido. En 1.860, Lenoir4 invent la mquina a Gas sin compresin, pero utilizando chispa y un pistn de doble accin. Corra el ao 1.867, cuando Nicols Otto5 y Eugen Langen6 fabricaron el primer motor atmosfrico con mbolo o pistn volante; para el ao de 1.876, Nicols Otto encontr la forma de efectuar la compresin previa dentro del mismo cilindro, de forma exacta a la realizada hasta nuestra poca. Esta forma ideal conseguida, dio como resultado el famoso motor de CUATRO TIEMPOS, dando a su inventor el nombre del "Motor Otto de cuatro tiempos". (Imagen 2)

    ndice

    1 Jean de Hautefeuille (1647 - 1724 ) Fsico , inventor y Religioso francs

    2 James Watt (1736 - 1819) Matemtico e ingeniero escocs.

    3 John Barber (1734-1801) Ingeniero e inventor Ingles.

    4 Jean Joseph Etienne Lenoir ( 1822 - 1900) Ingeniero belga

    5 Nicolaus August Otto (1832 - 1891) Ingeniero alemn

    6 Eugen Langen (1833 - 1895) Ingeniero industrial e inventor alemn

    Imagen 1

    Imagen 2

  • Copyright SENA - 2012 5

    El motor Otto de cuatro ciclos era muy bsico en su inicio y muy poco potente, pero su evolucin hasta nuestros das no ha cambiado en mucho su diseo original. Este motor trabaja en cuatro carreras del pistn dentro del cilindro, admitiendo una mezcla de aire y combustible en el primer ciclo, comprimiendo esta mezcla en el segundo ciclo, realizando combustin con una chispa elctrica en el tercero y permitiendo dejar escapar los gases quemados en el cuarto ciclo. (Imagen 3)

    En 1.833, Gottlieb Daimler7, en conjunto con Wilhelm Maybach8 lanzan un motor a gasolina con encendido de tubo incandescente, llamado en este tiempo un "Motor Rpido". En 1834 fue Karl Benz9 quien lanza un triciclo a gasolina con encendido elctrico. En 1.886 Daimler inventa un motor a gasolina que le permita al vehculo llegar a la "espeluznante" velocidad de 18 Km/h. (Imagen 4)

    ndice

    7 Gottlieb Wilhelm Daimler (1834 - 1900) Ingenieros, constructores e industriales alemn.

    8 Wilhelm Maybach (1846 - 1929) Ingeniero alemn

    9 Karl Friedrich Benz (1844 - 1929) Ingeniero alemn

    Imagen 3

    Imagen 4

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    En 1.957 que se fabric en Alemania el primer motor Rotativo, construido por la Fbrica NSU Wankel10, motor novedoso pero que no dio los resultados esperados. Desde el ao 1957 hasta el da de hoy, la tecnologa del automvil ha avanzado a pasos agigantados, mejorando y perfeccionando las partes y sistemas de los motores inventados en los siglos pasados, adicionndolos de nuevas tecnologas, que se han aplicado en los tiempos modernos. (Imagen 5)

    TRABAJO BSICO Y COMPARACIN Este motor de Combustin interna, como su nombre lo indica, es un conjunto de mecanismos que se

    encargan de transformar la energa generada por la combustin, para aprovecharla en energa mecnica para propulsar los vehculos modernos. La presin producida por la inflamacin de los combustibles dentro de la cmara de combustin, provoca el movimiento del conjunto mvil (pistones, bielas y cigueal). Este movimiento o giro del eje cigueal se transmite hasta las ruedas del vehculo a travs de mecanismos tales como el embrague, la caja de cambios, los ejes de propulsin, el sistema diferencial y finalmente obligan a las ruedas motrices a empujar al vehculo. En la imagen 6 podemos ver una comparacin entre el trabajo que realiza un ciclista aplicando la fuerza al pedal, impulsando a una rueda dentada y de ella a la rueda. La combustin en un motor es la fuerza que obliga a empujar al pistn, se transmite por la biela hasta el cigueal (manivela) y de este eje se transmite por los mecanismos hasta las ruedas motrices.

    ndice

    10

    Flix Heinrich Wankel (1902 - 1988) Ingeniero alemn

    Imagen 5

    Imagen 6

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    TIPOS DE MOTORES

    SEGN SU CONSTRUCCIN Y FUNCIONAMIENTO MOTORES DE DOS TIEMPOS: Realiza las cuatro etapas del ciclo termodinmico (admisin, compresin, explosin y escape) en dos movimientos lineales del pistn (una vuelta del cigeal).

    MOTORES DE CUATRO TIEMPOS: Realiza las cuatro etapas del ciclo termodinmico (admisin, compresin, explosin y escape) en cuatro movimientos lineales del pistn (dos vueltas del cigeal).

    MOTORES ROTATIVOS: Consiste en un rotor de tres caras iguales, con forma de tringulo equiltero, ligeramente convexas, que gira orbitalmente dentro de una carcasa especial con tres cmaras diferentes. El rotor o pistn rodante tiene un movimiento rotatorio y otro orbital en torno al eje central. De este modo, el espacio de las cmaras va variando en funcin del giro del rotor, comprimindose la mezcla. As, se produce el ciclo de cuatro tiempos.

    ndice

    Imagen 9

    Imagen 8

    Imagen 7

  • Copyright SENA - 2012 8

    SEGN EL COMBUSTIBLE Y ENCENDIDO MOTORES OTTO O GASOLINA: Utiliza la explosin de un combustible, provocada mediante una chispa, para expandir un gas empujando as un pistn. El ciclo termodinmico utilizado es conocido como Ciclo Otto.

    MOTORES DIESEL: El encendido del combustible se logra por la temperatura elevada que produce la compresin del aire en el interior del cilindro, segn el principio del ciclo del disel.

    SEGN DNDE SE REALIZA LA PREPARACIN DE LA MEZCLA

    MOTORES CON CARBURADORES: Se encarga de preparar la mezcla de aire-combustible en los motores de gasolina en la parte externa del motor. Para que econmicamente se obtenga la mayor potencia de salida; es importante que la gasolina est mezclada con el aire en las proporciones ptimas.

    MOTORES CON INYECCIN: Tiene mejor capacidad respecto al carburador para dosificar el combustible y dosificar la mezcla aire / combustible; la combinacin de la mezcla entre combustible y aire puede ser externa e interna al motor.

    ndice

    Imagen 10

    Imagen 11

    Imagen 12

    Imagen 13

  • Copyright SENA - 2012 9

    MOTORES SEGN LA DISPOSICIN DE SUS CILINDROS

    MOTORES CON CILINDROS EN LNEA

    MOTORES CON CILINDROS EN "V"

    MOTORES CON CILINDROS OPUESTOS

    MOTORES CON CILINDROS EN W

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    Imagen 14

    Imagen 15

    Imagen 16

    Imagen 17

  • Copyright SENA - 2012 10

    NUMERACIN DE LOS CILINDROS: La numeracin de los cilindros en todos los casos constructivos viene determinada segn la normativa UNE 10 052-72 y la DIN 73 021. Se empieza la numeracin de los cilindros del motor por el lado opuesto a la toma de fuerza, es decir, al lado contrario del volante motor. En los motores en "V" y en los opuestos, la numeracin de los cilindros comienza tambin por el lado opuesto del volante de inercia y por el bloque de cilindros situado a la izquierda, enumerando a continuacin los cilindros situados en el bloque de la derecha y tambin en el mismo sentido ORDEN DE ENCENDIDO MOTORES CON CILINDROS EN LNEA Son aquellos motores cuyos cilindros estn uno detrs del otro. La numeracin de los cilindros se identifican en el orden del flujo de la fuerza (orden de encendido) y del trabajo que realizan.

    ndice

    CUATRO CILINDROS

    1342 1243

    SEIS CILINDROS

    153624 145632 142635 124653

    OCHO CILINDROS

    16258374 14738526 13684275 13258674

    Imagen 18

    Imagen 19

    Imagen 20

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    ORDEN DE ENCENDIDO MOTORES CON CILINDROS EN "V" Son motores con dos lneas paralelas de cilindros que forman un ngulo entre ellos. La numeracin est dada por el lado izquierdo del motor. El ngulo entre cilindros puede ser variado, pero los ms utilizados son cilindros con 90 entre ellos.

    CUATRO CILINDROS

    1324

    SEIS CILINDROS

    125643

    145623

    OCHO CILINDROS

    16354728

    15486372

    18345276

    ORDEN DE ENCENDIDO MOTORES CON CILINDROS OPUESTOS Son motores, cuyos cilindros estn dispuestos de forma antagnica. Es decir que cada cilindro est ubicado opuesto al otro, como lo podemos apreciar en las imgenes 24 y 25.

    CUATRO CILINDROS

    1432

    1324

    SEIS CILINDROS

    162435

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    Imagen 21

    Imagen 22

    Imagen 23

    Imagen 24

    Imagen 25

  • Copyright SENA - 2012 12

    SEGN EL SISTEMA DE REFRIGERACIN

    REFRIGERADO POR AIRE: Se usan frecuentemente en automviles de tipo pequeo y principalmente en los que en sus motores los cilindros van dispuestos horizontalmente. Los motores que se refrigeran por aire suelen pesar poco y ser muy ruidosos. Se enfran y calientan con facilidad, son motores fros, lo que obliga a usar frecuentemente el estrter.

    REFRIGERADO POR AGUA O REFRIGERANTE: Los motores refrigerados por agua son los ms utilizados en la mayora de motores, ya que este refrigerante tiene buenas propiedades de traspasar de forma rpida y eficiente el calor absorbido de la combustin y de las partes calientes del motor hasta un radiador.

    LA REFRIGERACIN: Los Motores de combustin interna, debido a que generan una gran cantidad de calor por la misma combustin requieren refrigerarse o enfriarse. Para ello, se han utilizado dos sistemas bsicos de refrigeracin: el agua, que utilizamos actualmente; un refrigerante compuesto, y el aire como elemento de enfriamiento del motor. Los motores refrigerados por agua son los ms utilizados en la mayora de motores, tanto a gasolina como diesel, ya que este refrigerante tiene buenas propiedades de traspasar de forma rpida y eficiente el calor absorbido de la combustin y de las partes calientes del motor hasta un radiador. Los motores refrigerados por aire no necesitan del refrigerante (agua), ya que la mayora de sus partes estn fabricadas de materiales de mejor disipacin trmica, como el aluminio y el titanio. Bsicamente, y para mejorar sus caractersticas de disipacin trmica, se los construye con cuerpos aleteados (como los cilindros), el cabezote e inclusive el bloque del motor y una turbina se encarga de soplar a travs de los elementos y retirar el calor acumulado.

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    Imagen 26

    Imagen 27

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    CONSTRUCCIN Y FUNCIONAMIENTO SEGN EL TIPO DE LLENADO

    MOTORES ASPIRADOS (POR SUCCIN O DEPRESIN) : Succiona aire por el vaco que deja el pistn en su recorrido de retroceso. En el mltiple de admisin hay una baja presin causada por el vaco que va dejando cada pistn en el cilindro al bajar. Al abrir la vlvula de admisin ese vaco se prolonga al mltiple y lo que haya ah (que por su defecto ser aire/gasolina es lo que entrar nuevamente al pistn para continuar y repetir los ciclos de un motor.

    MOTORES SOBREALIMENTADOS (TURBO CARGADOS): Est compuesto de dos turbinas; 1 turbina usa la fuerza derivada de los gases de escape, para girar o rotar sobre su propio eje; la otra turbina recibe el nombre de compresor, debido a que recibe la fuerza rotativa de la primera, para comprimir la mezcla, y empujarla dentro de los cilindros.

    SEGN UBICACIN DEL MOTOR La ubicacin que puede tener un motor en un vehculo depender de algunos factores de fabricacin. INSTALACIN MOTOR PARTE ANTERIOR: Ya sea este instalado longitudinalmente o de forma transversal, el motor est en la parte delantera y la propulsin est en las ruedas posteriores (Imagen 30)

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    Imagen 28

    Imagen 29

    Imagen 30

  • Copyright SENA - 2012 14

    INSTALACIN MOTOR PARTE POSTERIOR: En los siguientes grficos podemos observar la instalacin de un motor en la parte posterior del vehculo, como el famoso VW escarabajo y algunos otros autos que han escogido esta forma, y entre ellos algunos vehculos deportivos como algunos modelos de la casa alemana Porsche. (Imagen 31)

    INSTALACIN MOTOR PARTE CENTRAL: Otra forma de instalar al motor en el vehculo ha sido tratando de colocarlo en su parte central, con el objetivo principal de balancear el peso del motor y los mecanismos. Es decir, tratando de que el centro de gravedad est lo ms cercano al centro, lo que le permite una gran estabilidad durante el manejo. Esta disposicin, que generalmente resulta ms compleja y costosa, por su mismo diseo, la colocacin del motor y sus mecanismos de transmisin de fuerza en el vehculo, ha sido tomada generalmente para diseos de autos deportivos de grandes prestaciones, como la Ferrari, Bugatti, la misma Porsche y otras marcas de renombre mundial; la llamada posicin central del motor, como podemos ver en la imagen 32, no es realmente en el centro del vehculo, porque resulta muy difcil lograrlo, ya que adems debemos pensar que su ubicacin no permitir disear su carrocera para permitir espacio para sus ocupantes, convirtiendo al vehculo deportivo en un auto de mximo dos pasajeros. INSTALACIN DEL MOTOR TRANSAXIAL: Debido a que al disear un vehculo se ha pensado principalmente en la comodidad que debe brindar a sus pasajeros, la seguridad de manejo y otros factores igual de importantes, otros fabricantes de vehculos han combinado la instalacin del motor, de la caja de cambios y el resto de mecanismos, repartiendo el peso en la parte delantera y posterior de la mejor manera. Para conseguir este balanceo y un eficiente centro de gravedad del vehculo, en la imagen se observa que se tiene instalado el motor en la parte delantera y el embrague, la caja de cambios, el diferencial y los ejes de propulsin en la parte posterior. (Imagen 33)

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    Imagen 32

    Imagen 33

    Imagen 31

  • Copyright SENA - 2012 15

    INSTALACIN DEL MOTOR DEBAJO DEL VEHCULO:

    En buses, se logra repartir de igual manera este peso instalando al motor, embrague y caja de cambios debajo de la carrocera del vehculo y de esta manera permiten un gran confort para todos los pasajeros. Se logra de esta forma, tambin reducir la altura total del vehculo y los asientos para los pasajeros pueden estar situados de forma ergonmica, ya que se ha dejado espacio suficiente a lo largo de la carrocera.

    (Imagen 34)

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    Imagen 34

    Imagen 33

  • Copyright SENA - 2012 16

    CIBERGRAFA Meganeboy, Dany. "Estudio del Motor: Arquitectura." Afcionados a la Mecnica. N.p..

    Web. 25 Nov 2012. .

    "Conocimientos Bsicos." Automotriz. N.p., n.d. Web. 10 Dec 2012. .

    . "Motor de 2 Tiempos." Oni Escuelas. N.p.. Web. 15 Nov 2012. .

    IMGENES Imagen 1: 1.bp.blogspot. N.d. n.p. Web. 20 Nov 2012. .

    Imagen 2: N.d. 2.bp.blogspotWeb. 25 Nov 2012. .

    Imagen 3: Ciclo Otto. N.d. 1.bp.blogspotWeb. 26 Nov 2012. .

    Imagen 4: Benz Patent. N.d. IntereconomiaWeb. 10 Dec 2012. .

    Imagen 5: Wankel. N.d. El BauldeguardiaWeb. 26 Nov 2012. .

    Imagen 6: Sena 2012

    Imagen 7: Sena 2012

    Imagen 8: 4.bp.blogspot. N.d. n.p. Web. 15 Nov 2012. .

    Imagen 9: Motor Rotativo. N.d. Motor TerraWeb. 25 Nov 2012.

    .

    Imagen 10: Motor Gasolina. N.d. MotorgigaWeb. 26 Nov 2012.

    .

    Imagen 11: N.d. Farm 6Web. 25 Nov 2012.

    .

    Carburadores. N.d. Safe OlxWeb. 20 Nov 2012. .

    ndice

  • Copyright SENA - 2012 17

    Imagen 13: Reparacin. N.d. OlxWeb. 23 Nov 2012.

    .

    Imagen 14: Sena 2012

    Imagen 15: Motor. N.d. Afcionados a la MecnicaWeb. 20 Nov 2012.

    .

    Imagen 16: Motor V2. N.d. Afcionados a la MecnicaWeb. 20 Nov 2012.

  • Copyright SENA - 2012 18

    CRDITOS

    Experto Temtico:

    Carlos Edwin Abello Rubiano

    Asesor Pedaggico:

    Luisa Fernanda Gonzlez Guarnizo

    Guionista:

    Alexandra Johanna Bazurto Galvis

    Equipo de Diseo:

    Lina Marcela Garca Lpez

    Dalys Ortegn Caicedo

    Nazly Mara Victoria Daz Vera

    Equipo de Programacin:

    Charles Richar Torres Moreno

    Luis Fernando Amrtegui Garca

    Lder de Lnea:

    Julian Andres Mora Gmez

    Lder de Proyecto:

    Juan Pablo Vale Echeverry

    ndice