UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

“RECONOCIMIENTO DE PARTES PRINCIPALES Y PARAMETROS CONSTRUCTIVOS DE LOS MOTORES DE

COMBUSTION INTERNA ”

NOMBRE: CONTRERAS PALOMINO, ROY ROGER

CODIGO: 20120290KPROFESOR: PONCE GALIANO JORGESECCION: “B”

LIMA-2015

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INDICE

Objetivos………………………………………………………….3

Fundamento Teórico……………………………………………..4

Instrumentos utilizados……………………………………...…..10

Procedimiento Empleado………………………………………..11

Datos obtenidos…….…………………………………………….12

Cálculos y resultados…………………………………………….13

Análisis de los resultados………………………………………..19

Conclusiones y recomendaciones………………………………..20

Bibliografía………………………………………………………21

Anexos ……………………………………………………………22

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OBJETIVOS

Reconocer y analizar las partes de un motor de combustión interna

así como su funcionamiento.

Obtener la relación de compresión teórico mediante el análisis de un

motor Nissan SD22.

Estudiar el comportamiento de las válvulas en los procesos que sigue

un motor diésel de combustión interna.

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FUNDAMENTO TEORICO

Motor de combustión interna

El motor es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de una

energía térmica producida por un combustible que sufre un proceso termodinámico en la

cámara de combustión. Se utilizan motores de combustión interna de 2 tipos: el motor

cíclico Otto, el motor diesel,. El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico

alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que

se emplea en automoción y aeronáutica. El motor diesel, llamado así en honor del

ingeniero alemán nacido en Francia Karl Diesel, funciona con un principio diferente y

suele consumir gasóleo.. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos

de dos y cuatro tiempos.

En la siguiente figura de observa un motor Nissan z20

Fuente (internet)

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Clasificación de los MCI

Desde el punto de vista de tipo de trabajo:

Diesel

El motor diesel es un motor de combustión interna cuya función se basa en un ciclo

termodinámico, y cuyo combustible se inyecta directamente a la cámara de combustión..

La relación de compresión de la carga del aire es lo suficientemente alta como para

encender el combustible inyectado

Otto

El motor se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible (típicamente gasolina

dispersa en aire). El motor Otto es encendido por chispa el cual es el detonante para que

se realice las reacciones en serie de la combustión y así realizar un ciclo termodinámico

característico.

Desde el punto de distribución de los gases:

Motor de 4 tiempos:

Se compone:

válvula de escape

válvula de admisión

eje de levas de admisión

eje de levas de escape

Ciclo de un motor de 4 tiempos (Fuente: internet)

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Motor de 2 tiempos:

Se compone:

tapa o culata

lumbreras de admisión

lumbreras de escape

Ciclo de un motor de 2 tiempos(Fuente: internet)

Partes principales del motor de MCI:

Colector de admisión

Es el encargado de llevar la mezcla de combustible aire al motor mediante unos

conductos, el material por el cual esta es de aluminio.

Colector de escape

Es el encargado de llevar los gases que salen del proceso de combustión y expulsarlos al

medio ambiente, el material del cual está hecho de hierro fundido con estructuras

perliticas.

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Válvula de escape y admisión

Las válvulas son elementos muy importantes ya que estos son los que dejan entrar las

mezcla aire combustible y también dejan salir los gases de combustión, las válvulas de

admisión tienden a ser mas grandes que las válvulas de escape ya que en el motor se

requiere que entre la mayor cantidad de combustible posible.

El material de los cuales están hechos estas válvulas son acero al cromo silicio, acero

austenitico.

Ejes de levas

El movimiento alternativo de apertura y cierre de las válvulas se realiza por medio de un

mecanismo empujador que actúa sobre las válvulas y que se denomina árbol de levas.

La apertura y cierre de las válvulas tiene que estar sincronizado con el ciclo de

funcionamiento y la velocidad del régimen del motor. El árbol de levas recibe

movimiento del cigüeñal a un número de revoluciones que es la mitad de este.El

material con que se hacen este eje y las levas son de hierro fundido.

Culata

Es la pieza que sirve de cierre de los cilindros, y en ella se instalan las válvulas de

admisión y escape, los colectores de admisión y escape, los balancines, también los

elementos de encendido o inyección, según el tipo de motor de que se trate.El material

del cual esta hecho la culata es de aluminio aleado con silicio y magnesio , otras cultas

también están hechos de hierro fundido (hierro cromo y níquel).

Cilindro

El cilindro es aquella parte del motor donde se realiza todo el proceso de combustión y

por ende es una de las partes más importantes. La camisa de cilindro esta echo de

nikasil(aleación níquel con silicio).

Pistón

El pisto es aquel encargado de comprimir la mezcla de combustible – aire impulsado

por la biela, está hecho de aluminio.

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Anillos

Son los encargados de que no haiga fuga en el momento de la compresión por lo

general los pistones llevan tres anillos, dos de ellos se encargan de la compresión y el

otro de hacer volver el aceite en exceso.El material de cual se fábrica es de hierro dúctil

mas cromo.

Monoblock

Esta es la parte más grande del motor en este se encuentran los cilindros en su encima

se acopla la culata y mediante el volante de inercia de conecta a la caja de cambios, está

hecha de hierro fundido y aluminio.

Bulón (pin de biela)

La unión de la biela con el émbolo se realiza a través de un pasador o bulón, el cual

permite la articulación de la biela y soporta los esfuerzos a que está sometido aquel.

Debe tener una estructura robusta y a la vez ligera para eliminar peso.

Estos bulones se fabrican generalmente huecos, en acero de cementación. Esta hecho de

acero con alto contenido de carbono y pasado por tratamientos térmicos.

Biela

La biela es la encargada de unir el pistón con el cigüeñal. La función de la biela es

transmitir la fuerza recibida por el pistón en la combustión hasta el cigüeñal.

Se trata de una pieza de suma importancia, tanto para la transmisión de potencia, como

para la transformación del movimiento. Durante su funcionamiento está sometida a

esfuerzos de tracción, compresión y flexión por pandeo. El material con que esta echo

es de acero al titanio o aluminio.

Cigüeñal

El cigüeñal es la pieza que recoge el esfuerzo de la explosión y lo convierte en par

motor a determinadas revoluciones. Es el encargado de transformar el movimiento

alternativo de los pistones en un movimiento rotativo. El cigüeñal también transmite el

giro y fuerza motriz a los demás órganos de transmisión acoplados al mismo.El material

del que esta echo es de hierro fundido o acero forjado.

Carter de aceite

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El carter es el encargado de acumular todo el aceite que circula por todo el motor es

muy importante ya que sin este elemento no podría lubricarse las piezas .Si este

elemento falla es muy peligroso ya que se puede quedar sin aceite el motor y por ende

malograrlo. El material del cual está hecho es de aluminio.

Bujía de encendido o Inyector de combustible

La bujía es la encargada de generar la chispa para iniciar el proceso de combustión

estos lo usan los motores gasolineras, el inyector es el encargado de inyectar

combustible al cilindro estos lo usan los motores diésel.

En la figura se observa algunas de las partes del motor. Fuente (internet)

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INSTRUMENTOS UTILIZADOS

BERNIER RELOJ COMPARADOR

ACEITE EN PROBETA CUENTA GOTAS

MOTOR NISSAN SD22

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PROCEDIMIENTO EMPLEADO

1) Identificar las piezas antes de desramar.

2) Una vez identificados las piezas empezar a desramar empezando por la tapa de

la culata.

3) Calibrar y marcar en donde se encuentra el PMS de uno de los cilindros, esto se

hace haciendo girar la volante que está conectado al cigüeñal.

4) Medir con un vernier analógico el diámetro y la altura y carrera de uno de los

cilindros.

5) Luego tendremos que voltear la culata y medir el volumen del pre cámara y la

tapa del pistón con aceite y por diferencia de nivel hallaremos una parte del

volumen muerto.

6) Después pondremos la culata encima del monoblock y calibraremos los

balancines dando a la válvula de admisión 0.35mm y 0.4mm a la válvula de

escape.

7) Luego girar la volante y observar los ángulos de avance y retraso de las válvulas

de admisión y escape.

8) Luego tapar la culata asegurándose que todo este correctamente puesto.

9) Fin de la experiencia.

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DATOS OBTENIDOS

D c : diametrodel pistonDc=82.85 mm

Vm : volumenmuertoVm=31.623 c m3

D e : diametrode la empaquetaduraDe=84.9mm

e : espesor de empaquetadurae=1.7 mm

s :carreradel pistons=100.1mm

99 dientes

1 diente tendría 3.63 grados

Obj100 ----- 7dientes=25.45grados

Obj101 ------- 19.5dientes=70.91grados

Obj102 ------ 19dientes=69 grados

Obj103 ------- 7.5dientes=27.27rados

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CALCULOS Y RESULTADOS

ECUACIONES A PLANTEAR:

ε g :relacion decompresion teorico

ε g=1+ VhVm

ε r: relacionde compresion real

ε r=1+ V h−VxVm

Vh :volumenutil

Vh=Dc2∗3.1416

4∗s

Dc :diametro del pistons :carreradel piston

Vx : volumenenvacio

Vx=Dc2∗3.1416

4∗x

x=R ¿Vm : volumenmuerto

Vm=Vp+Ve+Vpc+VcVp :volumen de lacabeza del pistonVe : volumende la empaquetadura

Ve=De2∗3.1416

4∗ee : espesor de empaquetadura

Vpc : volumende la pre camaraVc : volumende la cabezade valvulaen la culata

CALCULANDO LA RELACION DE COMPRESION TEORICA

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ε g=1+ VhVm

Dc=82.85 mms=100.1mmVh=539.647 cm3

e=1.7 mm Ve=9.6239 c m3

ε g=18.064Vpc=14.6 c m3Vc=3 c m3Vp=4.4 c m3Vm=31.623 c m3

CALCULANDO LA RELACION DE COMPRESION REAL

ε r=1+ V h−VxVm

X=26.94 mmVx=152.524 c m3Vh=539.647 cm3 ε r=13.2418

Vm=31.623 c m3

RELACION DE COMPRESION DE LA FICHA TECNICA

ε r=20.8

%ERROR=(ε¿¿ r−εg)/ε r∗100=13.1538%¿

VOLUMEN DE CILINDRADA TOTAL

VH=Vh∗4=2158.588 c m3

DIAGRAMA CIRCULAR DE LA DISTRIBUCIÓN DE LOS GASES

NUMERO DE DIENTES DE LA VOLANTE:

99 dientes

1 diente tendría 3.63 grados

ÁNGULO DE ADELANTO DE APERTURA DE LA VÁLVULA DE ADMISIÓN

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Obj104 ----- 7dientes=25.45grados

ÁNGULO DE RETRASO DE CIERRE DE LA VÁLVULA DE ADMISIÓN

Obj105 ------- 19.5dientes=70.91grados

ÁNGULO DE ADELANTO DE APERTURA DE LA VÁLVULA DE ESCAPE

Obj106 ------ 19dientes=69 grados

ÁNGULO DE RETRASO DE CIERRE DE LA VÁLVULA DE ESCAPE

Obj107 ------- 7.5dientes=27.27rados

Admisión: 180+ Obj108 + Obj109

Compresión: 180- Obj110 - ángulo de encendido

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Expansión: 180- Obj111

Escape: 180+ Obj112 + Obj113

VELOCIDAD MEDIA DEL MOTOR DEL MOTOR

Vmp= s∗N30

N :en RPM(Sacado de la ficha técnica anexada) s :carrera (m)

Vmp : velocidad mediadel motorVmp=6.006

CINEMATICA DEL MOTOR (DEMOSTRACION)

Moldeando un cilindro de un motor y tomando de referencia PMI.

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B=Rcos¿b)

A=Lcos¿a)

De la figura se tiene que:

L+R=A−B+S−X S=2R

Del Grafico se tiene que:X=R ¿b))-L ¿a))

Pero: del análisis del diagrama circular

b= Obj114

De lo que se tendrá:

X=R ¿b))-L ¿a))…………. (1)

De la geometría:

R/ L=sen¿a)/sen(b)

0

18

Elevando al cuadrado:

De laindentidad de angulodoble :sen2 ¿b) = (1−cos ¿b))/2

(1−cos ¿b))/2*(R/ L¿¿2=1-cos (a)2……... (2)

Hacemos que:

cos (a)2≈cos¿a)

Se tiene también:

λ=R/ L………………………………………….......(3)

Finalmente remplazando en (2)-(3) en (1)

X=R ¿Obj115 ))-

λ /4¿2 Obj116 ))

USANDO LA ECUACION ANTERIOR Y DERIVANDO UNA VEZ SE TIENE:

V=R∗w∗¿Sen (b)-λ /2∗sen¿2b))…..Velocidad Instantánea

a=R∗w2∗¿cos (b)-λ∗cos ¿2b))…...Aceleración instantánea

ANALIZIS DE LOS RESULTADOS

Bueno lo que se observa en los resultados es que la relación de compresión varia de

18 a 19 aproximadamente esto se debe a la imprecisión de los datos tomados así

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también no se usó el instrumento adecuado en la pre cámara para medir dicho volumen

que involucra al volumen muerto del motor.

También observamos que el cilindro no una circunferencia exacta ya que en ejes

opuestos tienes una diferente medida.

Podemos observar que la relación de compresión real difiere mucho de la teórica ya sea

debido a la mala toma del ángulo de retraso al cierre de válvula de admisión.

CONCLUSIONES

Le relación de compresión real es menor que la relación de compresión teórica.

El error que se incurrió en las mediciones supera a los 10%.

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El motor según la carrera y la RPM que produce es un motor lento.

RECOMENDACIONES

Se debe tener todas las herramientas disponibles para una buena realización de la

experiencia.

Se debe tener en cuenta la calibración del nivel para una mejor toma de datos.

Calibrar los instrumentos antes de usarlas.

BIBLIOGRAFIA

Motores de automiviles , M.S.Jovaj ,Editorial MIR, Moscú 1982.

http://www.tecnopedroches.hostoi.com/apuntes/catedra.pdf

http://www.ehow.com/facts_7677175_diesel-specs-nissan-sd22.html

21

ANEXOS

22

Fuente: http://www.forocoches.com/foro/showthread.php?t=2846739&page=2