motor presion preven

7/25/2019 motor presion preven.

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2.1.2 Ciclo de Otto terico

El motor otto de cuatro tiempos cuyo ciclo mecnico se completa con 4 carreras del

mbolo y dos revoluciones del cigeal en teora sigue el proceso siguiente:

Ilustracin 1. Carrera de aspiracin proceso 0-1(www.monografs.com

Proceso de Aspiracin: !orresponde a la evoluci"n #$% (ver ilustraci"n % en &ue el

pist"n va desde el punto muerto superior (') al punto muerto inferior ('* y la

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vlvula de admisi"n se abre permitiendo el llenado del cilindro con una me+cla de

aire y combustible todo esto manteniendo a su ve+ la vlvula de escape cerrada.

'ara &ue esto ocurra se necesita aportar traba,o al sistema.

Ilustracin 2. Carrera de compresin proceso 1-2(www.monografs.com

'roceso de !ompresi"n (%$-: c el pist"n comien+a a ascender desde el '* al

') manteniendo las vlvulas de admisi"n y de escape cerradas provocando una

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compresi"n adiabtica de la me+cla. 'ara &ue esto ocurra/ al igual &ue en la

evoluci"n anterior/ se debe aportar traba,o al sistema.

Proceso de combustin (2-3:Este proceso ocurre por medio de las bu,as &ue

aportan la energa (c0ispa elctrica entre dos electrodos para el encendido de la

me+cla aire combustible en la cmara de combusti"n manteniendo ambas vlvulas

cerradas. Esto se reali+a cuando el pist"n se encuentra en su ') y en teora es

instantneo. 1a combusti"n de la me+cla provoca un aumento en la presi"n.

1a bu,a consiste en un electrodo central y el terminal est unido dentro de un

aislador de cermica especial (l-23 por medio de una ,unta de vidrio conductora/ la

cual es al mismo tiempo una ,unta contra gas.

Ilustracin 3. Combustin - carrera de potencia proceso 2-3(www.monografs.com

Proceso de !"pansin (3-#:1a combusti"n de la me+cla provoca &ue el pist"n

ba,e desde el ') al '* generndose traba,o positivo. Esto ocurre manteniendo

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ambas vlvulas cerradas (E 5 vlvula de escape y 5 vlvula de admisi"n y se

supone proceso adiabtico.

Apertura de $%l&ula de !scape (#-1:!uando el pist"n se encuentra en el '* se

abre s"lo la vlvula de escape lo &ue genera una cada de presi"n &ue en teora es

instantnea.

Proceso de e"pulsin (1-0:En esta carrera se liberan los gases a la atm"sfera al

abrir la vlvula de escape y el pist"n sube desde '* al '). 6ado &ue las

presiones dentro del cilindro y en la atm"sfera son las mismas/ el traba,o re&uerido

en este proceso es nulo.

Ilustracin #. Carrera de escape proceso 1-0(www.monografs.com

2.1.3 Ciclo de Otto real

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6ado &ue en la realidad los procesos no son ideales/ el ciclo otto real e7perimenta

algunas variaciones con respecto al ciclo otto te"rico &ue tienen su origen en las

siguientes apro7imaciones:

1a transferencia de calor en un motor otto real no es nula por lo &ue el supuesto de la

e7istencia de procesos adiabticos (proceso sin transferencia de calor es s"lo

apro7imadamente correcta durante la compresi"n/ sin embargo el aumento de la

temperatura en el interior del cilindro durante la combusti"n 0ace &ue la transferencia

de calor durante todo el proceso de e7pansi"n no sea despreciable (y a su ve+

necesaria para proteger los materiales del motor. 6e lo anterior se concluye &ue en

el proceso real se presentan prdidas por calor &ue se disipa al ambiente a travs de

los medios &ue circundan al pist"n (carcasa de motor/ fluido refrigerante y los gases

de escape.

2tro aspecto a considerar es el 0ec0o de &ue el proceso de combusti"n/ pese a ser

muy rpido no es instantneo/ lo cual trae consigo &ue el proceso no ocurra a

volumen constante. En motores cuyo a,uste pretende obtener una m7ima eficiencia/

la c0ispa salta entre 4# y %# grados antes de alcan+ar el '). Esto provoca una

combusti"n temprana &ue produce un aumento en la presi"n por sobre el valor

te"rico/ sin embargo/ como la combusti"n no es instantnea/ la presi"n m7ima se

alcan+a unos %8 grados despus del ') llegando a un valor muc0o menor &ue el

te"rico. dems/ durante todo el proceso de e7pansi"n la presi"n real se mantiene

por deba,o de la predic0a por el modelo te"rico.

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1as reacciones no son ideales/ por lo &ue en la realidad la combinaci"n de varios

efectos provocan &ue la combusti"n no sea completa a9n en presencia de me+clas

pobres (me+cla con poco combustible lo &ue genera &ue los gases de escape

presenten un cierto porcenta,e de mon"7ido de carbono/ 0idr"geno e 0idrocarburos

no &uemados/ &ue a su ve+ conllevan disminuci"n en la eficiencia del motor.

odo esto trae como consecuencia una disminuci"n en la eficiencia de conversi"n del

combustible en comparaci"n con el modelo te"rico.

'or otro lado el efecto de disociaci"n del combustible &ue a altas temperaturas

provoca &ue cierta cantidad de molculas de los productos de combusti"n se

fraccione/ genera una disminuci"n de la temperatura m7ima de los productos (a9n a

volumen constante en comparaci"n con la te"rica.

;inalmente/ tambin contribuye a reducir el rendimiento real/ el momento en &ue se

abren las vlvulas. 1a vlvula de escape se abre antes del '* con lo cual la

e7pansi"n de los gases de escape es incompleta y la presi"n/ a partir de ese punto

cae rpidamente. )imilarmente la vlvula de admisi"n se cierra despus del '*/

provocando &ue la presi"n antes de la combusti"n sea menor &ue la te"rica.

El resultado de combinar todas estas diferencias es &ue la eficiencia interna del

motor/ es decir/ el cociente entre la presi"n interna real y la potencia te"rica est

entre #.< y #.=.

!aractersticas geomtricas y 'otencia de bombeo de un motor 2tto 1as

componentes geomtricas bsicas de un motor 2tto son:

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El dimetro del pist"n: 6

)u carrera: 1

El largo de la biela: b

El radio del cigeal: a

olumen de cada cilindro: c

>9mero de cilindros: nc

!sto a su &e' nos permite deinir:

)uperficie de acci"n: ? pi @ 6 A -B4

olumen despla+ado por cada pist"n: d ? a @ 1

olumen total despla+ado: dt ? d @ nc

!on estos antecedentes se define la admisi"n m7ima te"rica en motores conaspiraci"n natural dada por:

dt ? dt @ >Bnr

6onde nr corresponde al n9mero de revoluciones por cada ciclo:

nr: % en motores de - tiempos

- en motores de 4 tiempos

>: velocidad de giro del cigeal

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En un ciclo de 4 tiempos e7iste una parte del ciclo donde la m&uina efect9a traba,o.

Esta parte/ llamada el traba,o bruto corresponde a la diferencia entre el traba,o

efectuado durante la e7pansi"n de los gases &uemados y el traba,o recibido durante

la compresi"n. En los - tiempos restantes/ el traba,o de succi"n es inferior al traba,o

re&uerido para e7pulsar los gases &uemados. Esta rea en el grafico '$ es negativa

y corresponde al traba,o de bombeo.

1uego se define la potencia de bombeo de la manera siguiente:

'ot. Combeo ? (variaci"n de presi"n @ dt/ (2bert/ %==


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Ilustracin *. )ia+ramas P-& , -s

(www.cec.uc0ile.cl

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!omo se ve en la figura/ el ciclo 6iesel ideal est formado por cuatro lneas trmicas

&ue representa: la compresi"n adiabtica (%$- (proceso sin transferencia de calor

la introducci"n del calor a presi"n constante (-$3 la e7pansi"n adiabtica (3$4 la

e7pulsi"n del calor a volumen constante (4$%. 6urante la transformaci"n -$3 de

introducci"n del calor F% a presi"n constante/ el pist"n entra en funcionamiento/ y

por tanto/ el fluido produce el traba,o:

(2bert/ %==


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1uego/ el calor introducido tendr el siguiente valor:

(2bert/ %==


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(2bert/ %==


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(2bert/ %==


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constante/ el rendimiento 0e del ciclo 6iesel se apro7ima al del ciclo 2tto/ con el cual

coincide para tI?%.

1os motores diesel pueden tener uno o varios cilindros o cmaras de combusti"n y

seg9n su posici"n pueden estar dispuestos en lnea o en (es decir cilindros

dispuestos en forma de con un ngulo entre una lnea y otra de cilindros/ pero

todos con el mismo cigeal.

)alvo e7cepciones en estos artculos se 0abla de motores de cuatro tiempos y cuatro

cilindros en lnea.

!ada uno de los cilindros/ durante su funcionamiento/ efect9a un ciclo completo de

traba,o durante el cual se producen cuatro carreras &ue son:

6*)*N>/ !2'ME)*N>/ !2CO)*N> H E)!'E.

Carrera de admisin

'uede ser considerada el primer movimiento del ciclo &ue se efect9a de la siguiente

forma:

%. ovimiento del pist"n 0acia aba,o.

-. lvula de admisi"n abierta.

3. El aire entra en el cilindro al mismo tiempo &ue el pist"n se mueve 0acia

aba,o.

4. 1a presi"n atmosfrica fuer+a al aire a entrar en el cilindro para ocupar el

vaco &ue se produce en el mismo.

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8. 1a vlvula de admisi"n permanece abierta 0asta pocos grados despus del

punto muerto inferior para aprovec0ar la inercia del aire entrando en el

cilindro.

Ilustracin . Carrera de admisin

(www.monografs.com

Carrera de compresin

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%. ovimiento del pist"n 0acia arriba.

-. mbas vlvulas cerradas.

3. 6isminuye el volumen del aire en el cilindro/ aumenta la presi"n y se

incrementa la temperatura debido a la compresi"n.

Ilustracin /. Carrera de compresin

(www.monografs.com

Carrera de combustin

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%. El combustible es inyectado en ese reducido volumen en el &ue se encuentra

el aire a alta presi"n y temperatura/ ,usto un momento antes del punto muerto

superior.

-. El combustible comien+a a &uemarse debido al calor producido por la

compresi"n.

3. 1os gases comprimidos se e7pansionan rpidamente debido a la e7plosi"n o

combusti"n instantnea.

4. El pist"n es for+ado 0acia aba,o por la e7pansi"n de los gases/proporcionando potencia al cigeal.

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Ilustracin . Carrera de combustin

(www.monografs.com

Carrera de escape

%. El pist"n se mueve 0acia arriba.

-. 1a vlvula de escape se abre un poco antes de &ue el pist"n llegue al punto

muerto inferior de la carrera de combusti"n.

3. El movimiento del pist"n 0acia arriba fuer+a a los gases &uemados al e7terior

de la vlvula de escape.

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4. Peneralmente la vlvula de escape estar cerrada ligeramente antes del

punto muerto superior.

Ilustracin . Carrera de escape

(www.monografs.com

lgunos motores/ tienen vlvulas solapadas o en cruce. 1a vlvula de admisi"n abre

antes del punto muerto superior y la vlvula de escape cierra despus del punto

muerto superior.

2.# P!4A5 !6 7OO!5

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Potencia , rendimiento mec%nico

1a medici"n de la potencia o traba,o reali+ado por unidad de tiempo/ es de

importancia bsica al determinar la capacidad de producci"n de un motor.

Entre los principales dispositivos utili+ados para este ob,eto es el freno de prony y el

freno de agua.

El freno de prony es econ"mico/ simple en su funcionamiento y fcil de construir. Es

muy utili+ado en pruebas de ba,a velocidad. 1a desventa,a principal de este tipo de

freno es su par de torsi"n constante aplicado y/ por lo mismo/ su in0abilidad paracompensarse ba,o condiciones de carga variable.

El freno de agua se emplea cuando se tienen cargas muy pesadas y altas

velocidades ya &ue la capacidad es apro7imadamente proporcional al cubo de la

velocidad de giro. ba,as velocidades la capacidad de absorci"n es relativamente

limitada. En contraste con el freno de prony con su par torsional constante/ el freno

de agua no atasca o para al motor &ue est ba,o estudio.

1a potencia obtenida de un motor es llamada com9nmente la potencia de freno (b0p

y algunas veces potencia de flec0a o simplemente caballos producidos. 1a potencia

desarrollada al &uemarse combustible y el aire &ue se emplea para vencer la fricci"n

en los co,inetes/ mbolos y otras partes mecnicas del motor adems en la inducci"n

de la carga de aire$combustible y en la e7pulsi"n de los gases de escape/ se

denomina potencia de la fricci"n (f0p. 'or consiguiente/ la potencia total

desarrollada por el motor es la potencia indicada (i0p y es igual a:

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*0p ? b0p Q f0p (2bert/ %==


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El mtodo aceptado para medir la cantidad de combustible usado por un motor/ es el

de pesarlo mediante un e&uipo de pruebas &ue consiste bsicamente en una

balan+a para combustibles utili+ada para la medici"n de combustible consumido (en

peso en un tiempo determinado. 1a balan+a se a,usta de tal forma &ue el dep"sito

de combustible sea ligeramente ms pesado &ue las pesas. medida &ue el

combustible es consumido y en el momento &ue se alcance el e&uilibrio se 0ace

traba,ar el relo, y se anota el peso del combustible. 'asado un tiempo &ue depende

de la duraci"n deseado de la prueba/ se a,usta nuevamente la bscula &uitndole

pesas 0asta &ue el dep"sito de combustible resulte ms pesado.

!uando se alcance nuevamente el balance perfecto despus del consumo de ms

combustible/ se detiene el relo, y se anota el peso del combustible. 1a diferencia

entre las dos pesadas en el momento del balance es el peso del combustible

consumido en el tiempo indicado por el relo,. Este procedimiento da el consumo

medio de combustible durante el periodo de la prueba.

)iguiendo el procedimiento anterior/ se obtienen resultados &ue muestran un

consumo de m Lg de combustible en t minutos. Entonces/

!onsumo usado por 0ora (0r ? D# m t (2bert/ %==


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El rendimiento trmico se define como el rendimiento de la conversi"n del calor en

traba,o en un ciclo:

Rt? rendimiento trmico ?traba,o calor )uministrado (2bert/ %==


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2.#. elaciones aire-combustible , combustible-aire

1a relaci"n aire$combustible es la relaci"n de masas/ &ue muestra las porciones de

aire y combustible en la cmara de combusti"n:

; (relaci"n aire$combustible ? Lg de aire en el tiempo tLg de combustible en el tiempo t (2bert/ %==


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2.#. ipos de pruebas

1as pruebas de los motores de combusti"n interna pueden dividirse en dos tipos:

%. 'ruebas de velocidad variable (motores automotrices y marinos/ y

-. 'ruebas de velocidad constante (motores para accionar generadores y

bombas.

1as pruebas de velocidad variable pueden dividirse en pruebas plena carga en las

&ue los ob,etivos son determinar la m7ima potencia y el consumo especfico mnimo

de combustible/ en las diferentes velocidades y en pruebas con cargas parciales el

ob,etivo es determinar las variaciones del consumo especfico de combustible. 1a

prueba de velocidad constante se 0ace principalmente para determinar el consumo

especfico de combustible.

2.#. Prueba de &elocidad &ariable en motor encendido por c;ispa

'ara efectuar una prueba de potencia m7ima en el motor encendido por c0ispa se

abre totalmente el acelerador manteniendo la velocidad mnima deseada mediante el

a,uste del freno o de la carga e7terna. )e a,usta la c0ispa (si es manual para tener

m7ima potencia a esa velocidad. )e corre el motor durante cierto tiempo 0asta &ue

el agua y el aceite alcan+an su temperatura definida de traba,o.

!uando el motor est traba,ando a una temperatura apro7imada de e&uilibrio se

inicia la prueba mediante el relo, &ue controla el consumo de combustible. 1a prueba

termina cuando se termina la de consumo de combustible. 6urante este perodo de

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tiempo se miden la velocidad media/ la carga del freno/ las temperaturas/ el peso del

combustible/ etc.

6espus de completar esta fase/ se a,ustan el freno o la carga 0asta &ue vare la

velocidad en la proporci"n deseada/ en tanto &ue se a,usta la c0ispa par un m7imo

par torsional (e7ceptuando cuando se especifi&ue control automtico de la c0ispa.

>uevamente se obtienen las condiciones de e&uilibrio de la temperatura repitiendo el

proceso descrito en el pargrafo anterior.

2.#.10 Prueba de &elocidad &ariable en motor encendido por compresin

En una prueba de m7ima potencia del motor encendido por compresi"n a diferentes

velocidades el problema es ms difcil &ue para el motor encendido por c0ispa

por&ue no 0ay un lmite preciso de producci"n a ninguna velocidad. )iguiendo el

proceso de la prueba del motor encendido por c0ispa/ se a,usta el freno 0asta

obtener la velocidad ms ba,a de funcionamiento con la bomba de combustible

inyectando una cantidad suficiente para 0acer &ue los gases de escape del motor

ligeramente coloreados. Esto indica &ue el motor est cercano a la carga m7ima

por&ue parte del combustible se est perdiendo en el 0umo. !omo el motor

encendido por compresi"n induce una cantidad constante de aire en la carrera de

admisi"n/ una pe&uea cantidad de combustible inyectada al motor no usar todo el

aire del cilindro. Esto sucede en las cargas parciales. medida &ue se aumenta la

carga/ se inyecta mayor cantidad de combustible y ms del aire contenido en la

cmara del pist"n es re&uerido para la combusti"n. En cierta etapa de la prueba/ con

ms inyecci"n de combustible se tendr &ue parte de este no es o7idado

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completamente 0abiendo producci"n de 0umo. *ncluso/ en estas condiciones/ parte

del aire en el motor no puede ser empleado por la falla del combustible inyectado

para encontrar el aire. En el motor encendido por c0ispa se tena el acelerador

abierto 0asta su lmite en el motor encendido por compresi"n no 0ay un lmite

preciso siendo usado el color del 0umo de escape para indicar dic0o lmite.

)i el motor encendido por compresi"n est e&uipado con un tope para el acelerador

&ue restrin,a la cantidad de combustible inyectado por carrera de la bomba/ entonces

la prueba se conduce e7actamente como en el caso del motor encendido por c0ispa.

)in embargo/ el resultado no ser una prueba de la potencia m7ima del motor sino

una prueba de potencia m7ima para cierta posici"n de la bomba de inyecci"n. En

otras palabras/ si se observa el escape durante la prueba podr cambiar el color del

0umo con cada cambio de velocidad en lugar de permanecer constante.

1as pruebas de velocidad variable de un motor encendido por compresi"n con

cargas parciales se conducen en la misma forma &ue para el motor encendido por

c0ispa.

2.#.11 Prueba de &elocidad constante

)e verifica variando el acelerador desde la posici"n sin carga 0asta de la plena carga

en pasos convenientes de la carga para obtener curvas continuas. !omen+ando con

carga cero/ se abre el acelerador para obtener la velocidad deseada siguiendo el

procedimiento de la prueba ya descrita. l terminar la primera fase/ se aplica la carga

al motor abriendo un tanto el acelerador como para mantener la misma velocidad

constante &ue se tena anteriormente/ estando lista para iniciarse la segunda fase de

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la prueba. 1a 9ltima fase se reali+a con el acelerador completamente abierto. 1a

9ltima prueba en el motor encendido por compresi"n e70ibir 0umo en los gases del

escape.

2.* I5PA ? PO

CO7P!5I@6

2.*.1 Autoencendido en los motores encendido por c;ispa , por

compresin

1os factores bsicos &ue controlan el autoencendido en un motor ya sea encendidopor c0ispa o por compresi"n son los siguientes:

%. emperatura

-. 6ensidad

3. iempo (demora del encendido

4. Melaci"n combustible$o7geno

8. aterial suplementario (gases inertes/ catali+adores/ etc.

D. urbulencia (&ue afecta a la 0omogeneidad de la me+cla

En un motor encendido por c0ispa la llama via,a a travs de la cmara de combusti"n

mantenindose una proporci"n ordenada y elevndose la presi"n uniformemente

dentro de ella.

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delante del frente de la llama/ la me+cla &ue no se &uem" es comprimida por la

presi"n &ue va en aumento/ con la consiguiente elevaci"n en su temperatura y en su

densidad.

)i la demora del encendido de la me+cla no &uemada/ se consume antes de

conseguir la formaci"n de la llama/ ocurre el autoencendido de los e7tremos de la

masa gaseosa. !on este autoencendido/ el proceso met"dico de la combusti"n se

convierte en ingobernable/ e7perimentando una violenta elevaci"n de la presi"n. 1a

energa se libera a una velocidad mayor &ue la prevista por el diseo entonces se

presenta el fen"meno del golpeteo. En los motores encendidos por c0ispa/ el

golpeteo se caracteri+a por el brusco autoencendido de la alimentaci"n/ cerca del

final del proceso de combusti"n.

En el motor encendido por compresi"n se inyecta combustible l&uido en el seno de

aire caliente/ apareciendo una demora fsica mientras es atomi+ado/ vapori+ado/

elevado en su temperatura y me+clado con el aire. Enseguida tiene lugar una demora

&umica/ antes de &ue apare+ca la llama. 6urante la demora en el encendido es

inyectado ms y ms combustible dentro de la cmara de combusti"n. 6ebido a esta

acumulaci"n de combustible/ en el momento de iniciar la combusti"n/ lo 0ace a gran

velocidad y el impacto de la presi"n ocasiona &ue el motor vibre mientras vayan

apareciendo en la cmara las diferencias de presi"n. El golpeteo en los motores

encendido por compresi"n se caracteri+a por un s9bito autoencendido de la me+cla

muy al principio del proceso de combusti"n.

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l comparar los procesos de combusti"n de motores encendidos por c0ispa y por

compresi"n/ se muestra &ue el golpeteo es originado en ambos por el mismo

fen"meno (autoencendido del combustible. En el motor encendido por c0ispa tiene

lugar un incontrolado encendido por s mismo/ al final del perodo de elevaci"n de la

presi"n en el motor encendido por compresi"n/ el encendido por s mismo no

controlado/ ocurre muy al principio de la elevaci"n de la presi"n.

2.*.2 !l +olpeteo , el motor encendido por c;ispa

1as variables fundamentales de funcionamiento &ue inciden directamente en el

autoencendido en un motor son:

a ;actores de temperatura

b ;actores de densidad

c ;actores de tiempo

d !omposici"n

a. actores de temperatura:

umentando la temperatura de la me+cla no &uemada/ mediante cual&uiera de los

siguientes factores/ se aumentan las posibilidades de golpeteo en el motor encendido

por c0ispa:

%. Elevando la relaci"n de compresi"n (sobrealimentaci"n

-. Elevando la temperatura del aire de admisi"n

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3. Elevando la temperatura del refrigerante

4. Elevando las temperaturas de las paredes del cilindro y de la cmara de

combusti"n (abriendo el estrangulador

8. van+ando el tiempo de la c0ispa.

D. !ombustible de ba,a calidad (ba,o n9mero de octanos

b. actores de densidad:

umentando la densidad de la me+cla no &uemada/ por cual&uiera de las ra+ones

siguiente/ aumentar la posibilidad de golpeteo en el motor encendido por c0ispa:

%. pertura del estrangulador (aumentando la carga

-. )obrealimentaci"n del motor (elevaci"n de la relaci"n de compresi"n

3. vance de la regulaci"n de la c0ispa

c. actores de tiempo:

umentando el tiempo de e7posici"n de la me+cla no &uemada a las condiciones de

autoencendido/ mediante cual&uiera de los factores siguiente/ aumentar la

posibilidad de golpeteo en el motor encendido por c0ispa:

%. umentando la distancia a &ue debe via,ar la llama con el ob,eto de atravesar

la cmara de combusti"n

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-. 6isminuyendo la turbulencia de la me+cla/ y por tanto/ disminuyendo la

velocidad de la llama

3. 6isminuyendo la velocidad del motor/ ya sea (a disminuyendo la turbulencia

de la me+cla y (b aumentando el tiempo disponible para las reacciones de

pre$flama

d. Composicin:

1as propiedades del combustible y de la me+cla aire$combustible/ e,ercen una gran

influencia sobre el golpeteo. 1as probabilidades de golpeteo en un motor encendidopor c0ispa aumentan por los siguientes factores:

%. On perodo corto de demora en el encendido

-. emperatura ba,a de autoencendido

3. e+clas &umicamente incorrectas

2.*.3 !l +olpeteo , el motor encendido por compresin

El problema del golpeteo en el motor encendido por compresi"n se complica adems

por la comple,idad del perodo de demora fsica. Este perodo es influenciado por:

a la densidad y temperatura del aire en el cilindro

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b la atomi+aci"n/ penetraci"n y caractersticas del c0orro del sistema de

inyecci"n

c las propiedades del combustible/ tales como la volatilidad y la viscosidad/ &ue

afectan a las caractersticas del c0orro

d la turbulencia del aire/ &ue favorece el me+clado

e goteo o inyecci"n fuera del ciclo o tiempo de inyecci"n

El golpeteo en el motor encendido por compresi"n puede provenir de los mismos

factores &ue en el motor encendido por c0ispa/ ms la complicaci"n de la

introducci"n de me+clas 0omogneas/ por la demora fsica y por el sistema de

inyecci"n. El golpeteo audible se controla por lo &ue sucede muy al principio de la

combusti"n/ cuando el autoencendido tiende a ser particularmente violento/ debido a

la acumulaci"n de combustible en la cmara durante el perodo de demora del

encendido.

'ara reducir la posibilidad del golpeteo en el motor encendido por compresi"n/ los

primero elementos de combustible y aire debern tener:

a una gran temperatura

b una gran densidad

c una demora corta

d una me+cla reactiva

a. emperatura:

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Meduciendo la temperatura de la me+cla formada inicialmente/ mediante alguna de

las siguientes acciones aumentar la posibilidad de golpeteo en el motor encendido

por compresi"n:

%. Meducci"n de la relaci"n de compresi"n

-. Meducci"n de la temperatura del aire de admisi"n

3. Meducci"n de la temperatura del refrigerante

4. Meduciendo las temperaturas del cilindro y las paredes de la cmara de

combusti"n

8. vance o retardo del comien+o de la inyecci"n/ desde la posici"n "ptima

b. actores de densidad:

l disminuir la densidad de la me+cla formada inicialmente/ mediante alguna de las

siguientes acciones aumentar la posibilidad e golpeteo en el motor encendido por

compresi"n:

%. 6isminuyendo la presi"n del aire de admisi"n

-. 6isminuyendo la relaci"n de compresi"n

En consecuencia/ elevando la relaci"n de compresi"n y sobrealimentando al motor

encendido por compresi"n/ se tiende a reducir el golpeteo/ lo inverso del motor

encendido por c0ispa.

c. actores de tiempo:

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umentando la cantidad de combustible en la me+cla formada inicialmente o

aumentando el tiempo para formar una me+cla 0omognea por cuales&uiera de los

mtodos siguientes aumentar la probabilidad de golpeteo en el motor encendido por

compresi"n:

%. 6isminuci"n de la turbulencia del aire comprimido

-. umento de la velocidad del motor

3. 6isminuci"n de la presi"n de inyecci"n

4. umento de la velocidad de inyecci"n

d. Composicin:

1as probabilidades de golpeteo en el motor encendido por compresi"n aumentan por

los factores siguientes:

%. Pran demora del encendido

-. emperaturas elevadas de auto$encendido

3. Ca,a volatilidad (en general

4. lta viscosidad

2. CA4ACI@6

2..1 Principios de operacin del carburador

El combustible suministrado a los cilindros del motor es una me+cla de aire y

gasolina.

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1a formaci"n de la me+cla aire$gasolina consiste en la atomi+aci"n de la gasolina y la

me+cla de las partculas de gasolina finamente divididas con el aire.

1a carrera de admisi"n del motor reduce la presi"n en el cilindro y carburador/ lo &ue

0ace &ue el aire/ a presi"n atmosfrica/ circule a travs del sistema de admisi"n y

&ue la gasolina sea pulveri+ada en el difusor. Esta cada de presi"n se acent9a

mediante una secci"n reducida o de tipo venturi &ue aumenta la velocidad del aire y

reduce la presi"n (produce vaco &ue succiona el combustible en este punto. El

grado de atomi+aci"n depende de la velocidad relativa de las corrientes del aire y de

la gasolina/ de la densidad de la gasolina y su tensi"n superficial.

6urante el proceso de carburaci"n tienen lugar la vapori+aci"n superficial de las

gotas y partculas/ lo &ue origina la desaparici"n de las ms finas y la reducci"n de

tamao de las otras. 1o ideal sera la vapori+aci"n total del combustible. En la

prctica apenas e7iste vapori+aci"n de combustible/ algo de gasolina en forma

l&uida entra a los cilindros/ donde debe me+clarse y vapori+arse en las carreras de

admisi"n y compresi"n pues de otra forma resulta una combusti"n incompleta.

'ara un funcionamiento normal con un motor calentado/ la proporci"n adecuada de

la me+cla es apro7imadamente %8 de aire por % de gasolina (en peso. 'ara

funcionamiento con motor fro/ o acelerando se re&uiere una me+cla ms rica/ &ue

puede ser de = de aire por % de gasolina (en peso. 1a funci"n del carburador esregular esta me+cla seg9n las condiciones de funcionamiento.

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On sistema de alimentaci"n alternativo es la inyecci"n de combustible a ba,a presi"n/

en forma atomi+ada en la corriente de aire &ue alimenta a los cilindros. Este mtodo

permite tener un me,or control de la relaci"n aireBgasolina.

2..2 Partes elementales de un carburador

=a cubeta o cuba de ni&el constante8

Fue impide al orificio por donde fluye la gasolina sufrir las consecuencias del

diferente nivel constante entre el dep"sito y el carburador y &ue vara con la posici"n

del coc0e. 1a constancia del nivel se consigue con un flotador &ue abre y cierra elorificio de entrada de la gasolina mediante una vlvula de agu,a.

Peneralmente la posici"n del flotador se puede regular para evitar &ue un nivel

err"neo de gasolina condu+ca a la inundaci"n del carburador o a fallos del motor/

seg9n est demasiado alto o demasiado ba,o.

!l diusor8

Fue est dotado de un estrangulamiento en tubo de enturi. 6ic0o estrangulamiento

situado en correspondencia con el surtidor/ sirve para generar la depresi"n (o vaco

necesaria para aspirar por su interior el carburante &ue luego entra en los cilindros

me+clado con aire/ 1a forma de la secci"n estrangulada del difusor debe estudiarse

con atenci"n/ para evitar &ue se formen en el seno de la columna de aire

movimientos turbulentos &ue dificultaran la entrada del combustible y no permitiran

el paso de la cantidad necesaria de aire/ con la subsiguiente reducci"n del

rendimiento volumtrico del motor. ambin la velocidad m7ima dentro de la secci"n

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estrangulada debe estar comprendida dentro de unos lmites muy concretos/ por lo

general entre %## y 3## mBs.

En la +ona no estrangulada y 0asta la vlvula de admisi"n es donde se reali+a la

nebuli+aci"n completa y la atomi+aci"n de la me+cla del aire y carburante.

!l surtidor o pul&eri'ador

Fue desemboca a un nivel superior al de la gasolina y sirve para llevar el

combustible a la +ona de depresi"n del difusor. El caudal del surtidor depende del

valor de la depresi"n y de su propio dimetro. Est constituido por un pe&ueotornillo 0ueco cuyo orificio 0a sido concien+udamente calibrado/ atornillado en un

lugar fcilmente accesible al conducto portador del carburante desde la cuba de nivel

constante. El dimetro del orificio/ denominado dimetro del surtidor/ es una de las

caractersticas del carburador y suele e7presarse en centsimas de milmetro.

ariando el dimetro del surtidor se puede enri&uecer o empobrecer la me+cla y

modificar/ dentro de ciertos lmites/ las prestaciones y el consumo del motor. 1a

forma y la precisi"n con &ue se 0a perforado el surtidor tiene muc0a importancia/ ya

&ue ambas cosas influyen sobre el caudal y la pulveri+aci"n del combustible.

El valor de la presi"n (o depresi"n depende de la velocidad yBo M' del motor.

=a &%l&ula de mariposa8

)ituada en la +ona no estrangulada del difusor/ es el "rgano &ue permite al motor

adaptarse a la carga 0aciendo variar el peso de me+cla introducida. El mando de la

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mariposa no es otra cosa &ue el pedal del acelerador &ue act9a sobre ella mediante

un sistema de varillas.

Ilustracin 1#. Carburador (2bert/ %==


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Ilustracin 1*. Carburador - marc;a lenta (Enciclopedia )alvat del utom"vil/ -###

Aceleracin

El aumento de gasolina re&uerido en esta fase se consigue a travs de una bomba

de aceleraci"n/ de membrana/ accionada directamente por el acelerador mediantevarillas adecuadas.

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Ilustracin 1. Carburador aceleracin (Enciclopedia )alvat del utom"vil/ -###

!uando se tiene 9nicamente la vlvula de mariposa (sin bomba de aceleraci"n/ al

abrirla para &ue el motor reaccione rpido/ no se surte de combustible constante. 1a

bomba de aceleraci"n se utili+a para acelerar rpidamente o tener reacci"n

JviolentaK ya &ue se enri&uece el abastecimiento de combustible en el instante &ue

se demande mayor potencia.

7arc;a 6ormal

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1a depresi"n (en amarillo se 0a despla+ado en el difusor/ lo cual provoca la

aspiraci"n de la gasolina del surtidor principal/ su me+cla con aire/ as como su

pulveri+aci"n y ulterior vapori+aci"n.

Ilustracin 1/. Carburador - marc;a normal (Enciclopedia )alvat del utom"vil/ -###

ArranBue en r9o

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El valor ideal o te"rico de tal relaci"n es el correspondiente a la relaci"n

este&uiomtrica. !uando se trata de gasolina comercial/ dic0a relaci"n esta

comprendida entre %4/S y %8/% (es decir/ unos %8 Lg de aire por cada Lilogramo de

gasolina. 'ero esto ocurre en condiciones te"rica o ideales/ &ue no considera la

mayor o menor rapide+ con &ue se desarrolla efectivamente la combusti"n.

!on una relaci"n aireBcombustible ms ba,a &ue la este&uiometrica (inferior a %4/S

para la gasolina no todo el combustible podr &uemarse y una parte &uedar sin

&uemar o parcialmente &uemado/ con formaci"n de !2 y G!. Gay &ue recordar &ue

la combusti"n nunca es completa/ independiente de la relaci"n aire combustible/

puesto &ue la reacci"n nunca se desarrolla en condiciones ideales.

'or lo general/ en un motor automovilstico de encendido por c0ispa/ la variaci"n de

la relaci"n aireBcombustible se produce s"lo entre las me+clas ricas.

1os valores de la relaci"n este&uiometrica aireBcombustible depende de la

composici"n &umica del carburante y/ esencialmente/ de la proporci"n de las

cantidades/ en peso/ de carbono e 0idr"geno contenidas en cada molcula de

combustible.

2./ I6?!CCI@6

En el caso del motor encendido por compresi"n/ la inyecci"n es necesario contar con

un dispositivo para inyectar combustible dentro del cilindro del motor/ en el tiempo

correcto del ciclo. En el motor encendido por c0ispa se puede emplear un carburador

para me+clar el combustible y el aire mientras est fluyendo al m9ltiple o bien se

puede emplear la inyecci"n de combustible ya sea en el m9ltiple o dentro del cilindro

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en la carrera de admisi"n/ no siendo necesario el sistema de inyecci"n para iniciar y

regular el periodo de combusti"n.

2./.1 5istemas de in,eccin en motores encendido por c;ispa

1as instalaciones de inyecci"n actualmente empleadas en los motores encendidos

por c0ispa inyectan el combustible no directamente al cilindro/ sino &ue al tubo de

aspiraci"n o al colector de admisi"n. E7isten la inyecci"n mecnica de gasolina

mediante una bomba accionada por el motor de combusti"n o la inyecci"n mecnica

T$Uetronic no accionada y la inyecci"n de gasolina dirigida electr"nicamente (6$

Uetronic y 1$Uetronic El sistema de inyecci"n para el motor encendido por c0ispa

debe satisfacer las siguientes condiciones:

%. *nyectar la cantidad de combustible re&uerida por la carga aplicada al motor y

mantener esa cantidad:

a. constante/ de ciclo a ciclo de funcionamiento

b. constante/ de cilindro a cilindro

-. tomi+ar el combustible 0asta el grado deseado

3. 6istribuir el combustible dentro de toda la cmara de combusti"n

1a combusti"n es controlada independientemente. 'or otra parte/ el sistema de

inyecci"n en el motor encendido por c0ispa debe mantener un control estricto sobre

la relaci"n aire$combustible. On motor encendido por c0ispa con inyecci"n de

combustible en la carrera de admisi"n/ ya sea directamente dentro del cilindro o

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dentro de la lumbrera de admisi"n/ al ser comparado con un motor con carburador/

mostrar:

%. ayor potencia en la flec0a/ como consecuencia del aumento en el

rendimiento volumtrico/ proveniente de:

a. m9ltiples de admisi"n ms grande/ con menores prdidas de

presi"n

b. eliminaci"n de las prdidas de presi"n en el carburador

c. eliminaci"n del calentamiento del m9ltiple

-. celeraci"n ms rpida/ ya &ue el combustible se inyecta lo ms cerca del

cilindro y no es necesario el flu,o a lo largo del m9ltiple.

3. Eliminaci"n del efecto de congelaci"n en el m9ltiple.

4. rran&ue ms fcil/ puesto &ue el combustible es atomi+ado y suministrado en

el cilindro.

8. e,or refrigeraci"n/ ya &ue la vapori+aci"n del combustible tiene lugar (sin

adici"n de calor en las carreras de admisi"n y compresi"n y en consecuencia/

se reducen las temperaturas de compresi"n.

D. 6isminuci"n del golpeteo al no necesitarse el suministro de calor para

promover la distribuci"n del combustible.

S. Meducci"n de la tendencia al encendido posterior ya &ue la me+cla

combustible no est presente en el m9ltiple.

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1os sistemas de inyecci"n para motores encendido por compresi"n utili+an la

inyecci"n s"lida o mecnica del combustible/ con tres mtodos de operaci"n:

%. )istema de bomba individual: un dosificador y una bomba de compresi"n por

separado/ para cada cilindro del motor.

-. )istema de distribuidor: una sola bomba para dosificar y comprimir el

combustible/ ms un mecanismo divisor/ para distribuir el combustible 0acia

los diferentes cilindros.

3. )istema de conducto com9n: una sola bomba para comprimir el combustible/ms un elemento dosificador para cada cilindro.

2. 5O4!A=I7!6ACI@6

'ara llevar a cabo la combusti"n completa de los 0idrocarburos del combustible/ es

necesario aportar la cantidad suficiente de o7geno/ el cual no est en cantidad

mayoritaria en el aire.

!uanto ms aire y combustible seamos capaces de introducir en los cilindros del

motor/ mayor ser la potencia &ue se podr obtener/ pero mayor ser la masa de aire

necesaria para &uemarlo de esta necesidad surge la idea de los motores

sobrealimentados. 1a carga fresca entra al cilindro a una presi"n muc0simo mayor a

la presi"n de entrada del compresor/ y por tanto la temperatura de entrada ser

igualmente alta.

1a sobrealimentaci"n consiste en establecer a la entrada de los cilindros del motor

una atm"sfera de aire con una densidad superior a la normal de forma &ue para un

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mismo volumen de aire/ la masa de ese aire es mayor para ello se utili+an una serie

de accesorios &ue sern diferentes seg9n el tipo de sobre$alimentador &ue se utilice.

Es decir/ la sobrealimentaci"n es c"mo aumentar la cantidad de aire (2 - &ue tiene

capacidad un cilindro de aspirar por cada ciclo.

El turbocompresor o turbo$alimentador es bsicamente un compresor accionado por

los gases de escape/ cuya misi"n fundamental es presionar (aumentar la presi"n el

aire de admisi"n/ para de este modo incrementar la cantidad &ue entra en los

cilindros del motor en la carrera de admisi"n/ permitiendo &ue se &ueme efica+mente

ms cantidad de combustible. 6e este modo/ el par motor y la potencia final pueden

incrementarse 0asta un 38V/ gracias a la acci"n del turbocompresor.

uncionamiento del turbocompresor

En trminos generales e7isten dos tipos de turbocompresor: el de impulso y el de

presi"n constante. !ada uno tiene sus propias caractersticas de funcionamiento y/

sin embargo/ ambos act9an de la misma forma bsica.

El turbocompresor est montado en la brida de salida de escape del colector de

escape del motor. Ona ve+ puesto en marc0a el motor/ los gases de escape de motor

&ue pasan a travs del alo,amiento de turbina 0acen &ue giren la rueda de turbina y

el e,e/ los gases se descargan a la atm"sfera despus de pasar por el alo,amiento de

turbina.

1a rueda del compresor/ &ue est montada en el e7tremo opuesto del e,e de la rueda

de turbina/ gira con la rueda de turbina. 1a rueda de compresor aspira el aire de

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ambiente al alo,amiento de compresor/ comprime el aire y lo manda al soplador del

motor.

Ilustracin 1. urbo-compresor (www.cipres.cec.uc0ile.cl/ -##3

6urante el funcionamiento/ el turbocompresor responde a las e7igencias de carga del

motor reaccionando al flu,o de los gases de escape del motor. l ir aumentando cl

rendimiento del motor aumenta el flu,o de los gases de escape y la velocidad y el

rendimiento del con,unto rotatorio aumentan proporcionalmente mandando ms aire

al soplador del motor.

motor presion preven

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