PARAMETROS CONSTRUCTIVOS DE

LOS MOTORES

CONSIDERACIONES

• Durante el funcionamiento del MCI ocurren una serie de cambios del estado del medio de trabajo (gas), que se repiten periódicamente.

• El conjunto de procesos sucesivos (admisión, compresión, expansión y escape) que se repiten cíclicamente se denomina “ciclo de trabajo”.

La parte del ciclo de trabajo que sucede durante el recorrido del pistón de un

punto muerto al otro, se llama “tiempo”.

A los motores en los que el ciclo de trabajo se realiza cada 4 carreras del

pistón, o sea cada 2 vueltas del cigüeñal se denominan M4T y a los motores

en los que el ciclo de trabajo se efectúa cada 2 recorridos del pistón, o sea

cada revolución del cigüeñal, se llaman M2T.

ADMISIÓN : el émbolo se desliza hacia

el P.M.I., accionado por la biela. La válv. de

adm. se abre completamente, permitiendo la

entrada de la mezcla, la cual va a ocupar el

espacio que ha dejado el émbolo en su

descenso. Teóricamente, la presión es

constante e igual a la atmosférica.

COMPRESIÓN : la válv. de adm. se cierra, cuando el

émbolo llega al P.M.I. En ese momento el émbolo inicia su

carrera ascendente hacia el P.M.S., haciendo disminuir el

volumen ocupado por la mezcla, comprimiéndola hasta

dejarla reducida al volumen de la cámara de combustión.

Durante la compresión, la mezcla, además de aumentar

P, aumenta T; pero no lo suficiente para producir la explosión.

El aumento de T hace que sea más fácil el encendido de la mezcla y más rápida su combustión.

EXPANSIÓN : El aumento de P originado por la combustión de la mezcla

actúa sobre las paredes de la c.c. obligando a la única pared móvil, que es el

émbolo, a descender rápidamente, expandiéndose los gases y disminuyendo la

presión con el aumento de volumen.

Al inflamarse la mezcla, se elevan bruscamente, P y T en la c.c.

La temperatura desciende al final de la expansión.

La expansión es el tiempo en el que se transforma en trabajo el calor

producido por la combustión de la mezcla. Las válv. de adm. y esc. permanecen

cerradas.

ESCAPE : Cuando el émbolo llega al P.M.I. la válv. de esc. se abre, quedando

abierta hasta el fin de la carrera de subida al P.M.S., con lo cual se expulsan los

gases quemados, preparando el cilindro para recibir más mezcla e iniciar

nuevamente el ciclo.

Se supone que en el momento de llegar el émbolo al p.m.i y abrirse la válvula

de escape desciende la presión de los gases a la presión atmosférica, y que durante

la marcha del émbolo hacia el P.M.S. los gases se mantienen a dicha presión.

En el momento de iniciarse el escape, la elevada temperatura que llevan los

gases da lugar a una gran pérdida de energía térmica.

Parámetros Constructivos

• La posición del pistón en el cilindro, en que la distancia entre el pistón y el eje del cigüeñal sea máxima, se llama punto muerto superior (p.m.s.).

• La posición del pistón en el cilindro, en que la distancia entre el pistón y el eje del cigüeñal sea mínima, se llama punto muerto inferior (p.m.i.).

• La distancia medida por el eje del cilindro, entre p.m.s y p.m.i, se llama : carrera ( S ).

Parámetros Constructivos

• Cada carrera del pistón

corresponde a media

vuelta del cigüeñal, o sea,

a 180° de su giro.

• En el mecanismo biela–

manivela, la carrera del

pistón S=2r, donde r es el

radio de la manivela del

cigüeñal.

Parámetros Constructivos • S/d < 1 corto

• S/d = 1 cuadrado

• S/d > 1 largo

• En los MCI suben y bajan los pistones dentro del cilindro movidos por las sucesivas explosiones.

• Los motores giran tan rápido que las dimensiones del cilindro y pistones son importantes.

• Para una misma cilindrada, se puede elegir un cilindro estrecho y largo o uno ancho y corto. Al moverse el pistón genera inercias enormes, por ello la importancia de las dimensiones.

• En el diseño del motor se establece su uso. Al emplear una carrera corta la velocidad media será menor y así se moverá con mayor facilidad a mayor rpm. Así el cilindro tendrá mayor diámetro, con válvulas más grandes que favorezcan la respiración a elevadas rpm.

• El motor de carrera larga tiene mayor par a bajo rpm.

S=d

S/d ˂ 1

S/d ˃ 1

d

S

d d

S S

Ejemplo

Cuál es la relación carrera – diámetro

de un motor con los siguientes datos

: S = 98 mm, d = 114 mm ?

Cuál es la relación carrera – diámetro

de un motor con los siguientes datos

: S = 180 mm, d = 150 mm ?

Parámetros Constructivos

• La velocidad media del pistón (Vm) caracteriza el grado de perfeccionamiento de la estructura del motor, para determinar el nivel de desgaste de las piezas del grupo cilindro y émbolo y el nivel de las pérdidas mecánicas x rozamiento.

• Por cada vuelta del cigüeñal, el pistón recorre dos veces la carrera, se puede calcular la Vm, mediante la expresión Vm = 2*S*n.

• Las fuerzas alternas de inercia que provocan esfuerzos mecánicos en el motor dependen de la velocidad media del pistón y de la cilindrada útil.

• En un motor la Vm está entre 10 y 20 m/s

• Ejemplo : motor 6V-53 Detroit, carrera : 114 mm, rpm : 2800. Cuál es la velocidad media del pistón ( en m/s) ?

Parámetros Constructivos

• El volumen Vh, que se obtiene por el desplazamiento del pistón del p.m.s. al p.m.i., se llama volumen útil del cilindro:

d, es el diámetro del cilindro en cm.

S, es la carrera del pistón en cm.

• El volumen Vc, por encima del pistón, en el instante en que el pistón se encuentra en el p.m.s. se denomina volumen de compresión ó volumen c.c.

Parámetros Constructivos

• La suma del volumen

útil y el volumen de

compresión, se

denomina volumen

total del cilindro ( Va )

Parámetros Constructivos

• Se llama cilindrada del motor a la suma de los volúmenes útiles de todos sus cilindros expresados en litros

es el volumen de un cilindro en litros.

es el número de cilindros del motor

Parámetros Constructivos • La relación entre el volumen

total del cilindro y el volumen de la cámara de combustión se llama relación ó grado de compresión (ε)

• La relación de compresión ε es un número abstracto que indica cuántas veces el volumen total del cilindro es mayor que el volumen de la cámara de combustión

Ejemplo

• Cuál es el volumen útil ( en litros ) de

un cilindro de 114 mm de diámetro y 98

mm de carrera ?

• Cuál es la cilindrada (en litros) del motor,

si dispone de 6 cilindros ?

GRACIAS