1ER INFORME MN136

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

FACULTAD DE INGENIERÍA

MECÁNICA

INFORME DE LABORATORIO- MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

1er Informe de Laboratorio

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS GEOMETRICOS Y CONSTRUCTIVOS DE UN

MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

Curso: MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

Profesor: Ing. Lastra Espinoza, Luis Antonio

Sección: E

Apellido Paterno

Apellido Materno

NombresEspecialida

dCódigo Firma

Hilario PintoRichard Daniel

M4 20122053F

Fecha de presentación: 28/09/2015

0


Índice

ContenidoINTRODUCION...............................................................................................................................2

OBJETIVOS......................................................................................................................................3

FUNDAMENTO TEORICO............................................................................................................4

EQUIPOS E INSTRUMENTOS...................................................................................................18

PROCEDIMIENTO........................................................................................................................19

DATOS DEL LABORATORIO....................................................................................................20

FORMULAS PARA EFECTUAR LOS CALCULOS.................................................................21

CALCULOS Y RESULTADOS....................................................................................................22

CONCLUSIONES..........................................................................................................................24

BIOGRAFIA....................................................................................................................................25


Curso: MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

Profesor: Ing. Lastra Espinoza, Luis Antonio

Sección: E

Apellido Paterno

Apellido Materno

NombresEspecialida

dCódigo Firma

Hilario PintoRichard Daniel

M4 20122053F

Fecha de presentación: 28/09/2015

1


INTRODUCION

En la actualidad es de suma importancia tener conocimientos de los motores de combustión interna, debido a la gran utilización que tienen en el mundo.En esta oportunidad se estudiara los componentes de un motor Diesel de 4 tiempos así como también se calculara los parámetros constructivos, tomará los ángulos de abertura y cierre de las válvulas de admisión y de escape.

INFORME DE LABORATORIO- MOTORES DE COMBUSTION INTERNA 2


OBJETIVOS

Determinar los parámetros constructivos del motor e identificar sus principales componentes.

Comprobación practica del orden de encendido de un motor.

Realizar el desmontaje y montaje de algunas partes importantes de un motor.



FUNDAMENTO TEORICO

EL MOTOR

El motor es la fuente de energía del automóvil. Básicamente, es una máquina capaz de convertir la energía contenida en un combustible en energía mecánica. Además de transformar el movimiento rectilíneo alternativo del pistón en movimiento circular del cigüeñal.

El motor de combustión interna realiza este proceso transformando la energía química y calórica que posee la mezcla combustible en energía mecánica (movimiento), por medio de un mecanismo de biela - manivela como se indica en la figura.El motor consta de diferentes partes entre ellas la culata, el bloque o monoblock y el cárter, los cuales son explicados detalladamente en este documento junto con los sistemas necesarios para su completo funcionamiento.



PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR

Un motor de combustión interna basa su funcionamiento en principios termodinámicos, es una máquina destinada a transformar la energía calórica en energía mecánica (trabajo). En el proceso la mezcla de aire con algún derivado del petróleo, se quema a muy alta velocidad en la cámara de combustión que está ubicada en la parte superior del cilindroEsta combustión hace que, al subir la temperatura de los gases, estos se expandan y empujen el pistón o émbolo hacia abajo. Por medio de un mecanismo de biela - manivela, esta última es la unión al cigüeñal, hace que el impulso del pistón sea transmitido y se produzca trabajo mecánico.Para el mejor entendimiento de este funcionamiento existen unos términos básicos que son los siguientes:

Punto muerto superior: PMS indica el límite superior del recorrido del pistón dentro del cilindro

Punto muerto inferior: PMI es el punto más bajo del recorrido del pistón dentro del cilindro.

Carrera(S): Es la distancia lineal que recorre el pisto dentro del cilindro, de otra forma, es la distancia que existe entre el PMI y el PMS. Una carrera completa del pistón hacia arriba y otra hacia abajo corresponde a una revolución del cigüeñal

TIPOS DE MOTORES

Dentro de los diferentes tipos de motores que existen, los cuales pueden ser clasificados por la clase de energía que utilizan, se encuentran los de combustión interna que pertenecen a los térmicos, como se muestra en la siguiente figura.



Los motores de combustión interna pueden ser clasificados dependiendo de diferentes puntos de vista, se pueden clasificar por su disposición, por su funcionamiento o por la cantidad de cilindros.

MOTOR DE 2 TIEMPOS:En los motores de 2 tiempos, el ciclo operativo es realizado en dos carreras, por lo que la admisión del fluido activo debe efectuarse durante una fracción de la carrera de compresión, y el escape, durante una fracción de la carrera de trabajo. Para ello se verifique, es necesario que el fluido activo sea Previamente comprimido para poder entrar en el cilindro y que el escape de los gases de combustión se realice por su propia presión. En el ejemplo de la figura la compresión previa del fluido se efectúa en el cárter por acción del pistón, que funciona como bomba por su parte inferior. La figura muestra cómo la distribución del fluido activo puede realizarse sin necesidad de válvulas, por medio del mismo pistón que abre y cierra, durante su carrera, adecuadas lumbreras de aspiración y de escape.La animación representa esquemáticamente cómo funciona un motor de dos tiempos provisto de válvulas para el escape. A su debido tiempo se explicarán las características de funcionamiento de este sistema. El ciclo de 2 tiempos fue concebido para simplificar el sistema de distribución, eliminando y reduciendo el número de válvulas, y para obtener una mayor potencia a igualdad de dimensiones del motor.Como quiera que se tenga una carrera útil Por cada giro del eje cigüeñal, la frecuencia de la carrera útil y, por consiguiente, la potencia obtenida, resulta teóricamente doble de la de un motor de 4 tiempos de igual cilindrada. El aumento de la frecuencia de la carrera útil un calentamiento excesivo de las partes tiende, sin embargo, a causar del motor y, por ello, a producir una rotura de la película de aceite lubricante con peligro de averías en el pistón y en el cilindro. La velocidad del motor de 2 tiempos debe, por ello, ser en general un poco inferior a la necesaria para realizar el doble de la potencia.



MOTOR DE 4 TIEMPOS:Se conoce con este nombre debido a que cada subida y/o bajada del pistón dentro del cilindro corresponde a un tiempo del motor, los cuatro tiempos son: admisión, compresión expansión y escape.

Admisión: El pistón se desplaza desde el PMS hasta el PMI mientras que la mezcla aire combustible entra a la cámara de combustión, gracias a la apertura de la o las válvulas de admisión

Compresión: Al finalizar la admisión el pistón empieza su recorrido hacia arriba, la válvula de admisión que se encontraba abierta se cierra y debido a que la mezcla no tiene ninguna opción de escape, es comprimida


7


Combustión (expansión): Es también mal llamado explosión, este nombre no se debe dar porque no existe tal, lo que sucede es una ignición progresiva de la mezcla debido a la chispa que se genera por la bujía en los motores a gasolina; gracias a esta combustión los gases generados se expanden y empujan de nuevo el pistón hacia el PMI. En los motores Diesel la combustión no se genera por chispa si no por el alto grado de compresión al que se llega, lo que se traduce en alto grado de temperatura. Este empuje hacia abajo es el que hace girar el cigüeñal.

Escape: Nuevamente el pistón vuelve a su recorrido hacia arriba, empujando los residuos de la combustión que gracias a la apertura de la o las válvulas de escape salen del motor; aquí se inicia el ciclo nuevamente abriendo la válvula de admisión.

ESTRUCTURA BASICA DEL MOTOR

Los motores de combustión interna están constituidos de dos mecanismos principales: mecanismo de biela-manivela y mecanismo de distribución de gases; ambos mecanismos se instalan en dos cuerpos denominados bloque de cilindros y culata.

INFORME DE LABORATORIO- MOTORES DE COMBUSTION INTERNA8


MECANISMO BIELA MANIVELAEstá conformado por los siguientes elementos: émbolo, biela y manivela

Embolo:Tomando el pistón como un elemento de un mecanismo cinemático puede definirse como aquel elemento que tiene como función deslizarse dentro de su guía, que en el caso de un motor es la camisa o cilindro. Hace parte del conjunto biela - manivela y su movimiento no llega a ser un armónico simple pero si se le acerca mucho

Biela:La biela es la pieza que está encargada de transmitir al cigüeñal la fuerza recibida del pistón. Generalmente está fabricada de acero forjado debido a que debe resistir una gran tensión y esfuerzo. La biela permite la transformación del movimiento alternativo en rotativo.



Manivela:El sistema biela-manivela de una máquina motriz (máquina de vapor, motor térmico) se compone de una biela AB cuyo extremo A llamado pie de biela, se desplaza a lo largo de una recta, mientras que el otro extremo B, llamado cabeza de biela, articulado en B con una manivela OB describe una circunferencia de radio OB.

Cigüeñal:Este elemento del motor hace parte del conjunto biela - manivela, directamente es el árbol en donde se encuentran las manivelas. Se considera una de las piezas más importantes del motor, ya que recoge y transmite todos los cambios de potencia desarrollados por cada uno de los pistones.



Cojinetes:Se encuentran entre el cigüeñal y la cabeza de las bielas y entre el cigüeñal y la bancada del motor. Están fabricados generalmente de acero revestidos de un metal antifricción conocido como metal Babbitt y son de tan exacta tolerancia que no son susceptibles de reparación si no que en el momento de alguna falla o cuando cumplen con su vida útil deben ser reemplazados

MECANISMO DE DISTRIBUCION DE GASESConstituye todas las piezas por medio de los cuales se regulan el flujo de gases que entra a los cilindros y sale de ellos.

En el caso de los motores de dos tiempos, la función de la válvula es cumplida por el mismo pistón, es decir éste es el que se encarga de permitir el flujo desde las lumbreras hacia la cámara de compresión. En el esquema que se muestra se ve que las lumbreras A y E, de admisión y escape respectivamente, están gobernadas por el movimiento alternativo del pistón. Este tipo de funcionamiento se presenta también en algunos motores Diesel de muy bajas revoluciones.



Los motores de cuatro tiempos llevan válvulas de admisión y escape, eje de levas, balancines, varillas y empujadores.

Bloque de cilindros:El bloque es la parte más grande e importante del motor, contiene los cilindros donde los pistones suben y bajan, conductos por donde pasa el líquido refrigerante y otros conductos independientes por donde circula el lubricante. Generalmente el bloque está construido en aleaciones de hierro o aluminio, siendo estas últimas mucho más livianas y permiten mayor rendimiento

El bloque puede dividirse en varias partes que son:



Empaque de culata:Es una lámina fabricada en diferentes materiales, como son asbesto, latón, acero, caucho, bronce y actualmente se está desarrollando un nuevo material llamado grafoil. Se utiliza para sellar la unión entre la culata y el bloque de cilindros.

Posee varias perforaciones por las cuales pasan los pistones, los espárragos de sujeción, y los ductos tanto de lubricación como los de refrigeración.Cilindros:Es una cavidad de forma cilíndrica, de material metálico, por la cual se desplazan los pistones en su movimiento alternativo, entre el punto muerto inferior y el punto muerto superior, las paredes interiores son completamente lisas y en algunos casos cromadas para mayor resistencia al desgaste. En el cilindro se adaptan unas camisas o el mismo cilindro constituye la camisa, la cual es elemento de recambio o modificación en caso de una reparación.

Culata de cilindros:Es la parte superior del motor en donde se encuentran las válvulas y las cámaras de combustión; en algunos motores y generalmente los modernos (a partir de los años 60) también se encuentran el eje de levas, junto con los mecanismos necesarios para la apertura y cierre de las válvulas



Las partes principales de una culata son las cámaras de combustión, las válvulas con sus guías y sellos, el eje o los ejes de levas cuando se encuentran en ella y el sistema de distribución.



PARTES DE LA CULATA

Cámaras de combustión:Es el espacio de los motores de combustión interna en donde tiene lugar la combustión de la mezcla de aire y carburante.

Válvulas:Las válvulas de los motores de combustión interna son los elementos encargados de abrir y cerrar los conductos por donde entra la mezcla (válvulas de admisión) y por donde salen los gases de escape (válvulas de escape) del cilindro.



Eje de levas:Es el elemento encargado de abrir y cerrar las válvulas, según el tiempo del motor en cada pistón. Es también llamado Árbol de Levas.



Distribución:En un motor térmico se entiende por distribución el conjunto de los órganos de apertura y cierre de los conductos que transportan la mezcla a los cilindros.La distribución por medio de válvulas tiene tres clases diferentes que son la distribución por engranajes, la distribución por cadena y la distribución por correa dentada

ORDEN DE ENCENDIDO

El orden de encendido es la secuencia en que tiene lugar la chispa de la bujía en cada cilindro. Esta chispa coincide con el inicio de la carrera de fuerza respectiva y se presenta, en motores de cuatro cilindros en línea, de la manera siguiente: 1 - 3 - 4 - 2, es decir, que encenderá primero el cilindro número uno, después el número tres, a continuación el cuatro y por último el número dos. Este ciclo, como ya sabemos, se repite continuamente de modo que habrá sólo un pistón en carrera de fuerza, otro en carrera de compresión, uno más en carrera de admisión y otro en carrera de escape, en cualquier momento de giro del cigüeñal, siguiendo siempre ese orden de encendido

En el diagrama (izq.) encontramos al pistón número 1 al final de su carrera de fuerza, en su punto muerto inferior; por lo tanto, el pistón número 3 se encontrará al final de su carrera de compresión a punto de encender su mezcla, luego el pistón número 4 estará al final de su carrera de admisión y el pistón número 2 se encontrará al final de su carrera de escape.



EQUIPOS E INSTRUMENTOS

Vernier Palanca. Aceite de motor Llaves hexagonales 12, 17 y 19 mm. Dado hexagonal 20 mm. Suple para la palanca. Desarmador. Nivel. Algunos tacos para nivelar la culata.


Desarmador

Vernier

Nivel

Dado

Llaves hexagonales


PROCEDIMIENTO

1. Sacar los pernos de la culata.2. Destapar la culata del bloque de cilindros.3. Girar el cigüeñal hasta que el émbolo del primer cilindro ocupe

su posición del PMS.4. Continuar girando el cigüeñal hasta que el émbolo ocupe su

posición del PMI.5. Con el micrómetro de interiores medir el diámetro interior del

primer cilindro del motor.6. Medir la longitud de la carrera del émbolo desde el PMS hasta el

PMI.7. Determinar el volumen muerto (volumen de la cámara de

combustión) usando cualquiera de los siguientes métodos: geométrico, con aceite, o combinado.

8. Volver a gira el cigüeñal y observar el momento en que se abre la válvula de admisión, medir el ángulo de avance de la apertura de la válvula de admisión.

9. Proceder del mismo modo para determinar el ángulo de retraso del cierre de la válvula de admisión.

10. Constatar mediante el giro del cigüeñal el cumplimiento de los procesos de compresión (las válvulas de admisión y de escape deberán estar cerradas) y de expansión.

11. Estando el émbolo del primer cilindro en su carrera de expansión observar el momento en que se abre la válvula de escape; medir el adelanto de dicha apertura respecto al PMI.

12. Continuar el giro del cigüeñal siguiendo el proceso de escape (la válvula de escape debe permanecer abierta); observar el momento en que se abre la válvula de escape; medir el adelanto de dicha apertura respecto al PMS.

13. Girar el cigüeñal de tal modo que el primer embolo llegue a su posición del PMS; a partir de allí, hacer girar el cigüeñal dos vueltas en el transcurso de las cuales, observar que se cumpla en los demás cilindros el encendido correspondiente (asumir que el inicio del encendido se da cuando se produce la carrera de expansión).



DATOS DEL LABORATORIO

Diámetro del cilindro (D)= 9.9 cm

Carrera del cilindro (S)= 10.76 cm

Radio de manivela (R)= S/2 = 5.68 cm

Longitud de la biela (L)= 17.7 cm

Diámetro de la empaquetadura (Demp)= 10.85 cm

Espesor de la empaquetadura (eemp)= 0.08 cm

Volumen muerto en la culata (Vc1)= 26.5 cm3

Volumen muerto sobre el relieve del pistón (Vc2)= 8.6 cm3

Número Total de dientes: 114

Numero de dientes

∝1 4

∝2 17

∝3 14

∝4 3

∝1: ángulo de adelanto de apertura de la válvula de admisión.∝2: ángulo de retraso de cierre de la válvula de admisión.∝3: ángulo de adelanto de apertura de la válvula de escape.∝4: ángulo de retraso de cierre de la válvula de escape.



FORMULAS PARA EFECTUAR LOS CALCULOS

Cilindrada unitaria (Vh) :

Vh= π× D2

4×S,cm3

Donde:-D: diámetro del cilindro, cm.-S: carrera del émbolo, cm.

Cilindrada total (VH) :

V H=Zx V h , cm3

Donde:-Z: número de cilindros del motor.

Relación de compresión(ε) :

ε=Vh+VcVc

Donde:-Vc: volumen muerto.

Relación radio de la manivela/ longitud de biela(λ) :

λ=RL

Donde:-R: radio de la manivela.-L: longitud de la biela.



CALCULOS Y RESULTADOS

Cilindrada unitaria:

Vh= π×9.92

4×10.76=828.2711 cm3

Cilindrada total:

V H=4 xV h=4 x 828.2711=3313.0844 cm3

Relación de compresión:

ε=Vh+VcVc

V c=Vc1+Vc 2+V emp

V emp=π ×D emp

2

4×eemp=

π ×10.852

4×0.08=7.3967 cm3

V c=26.5+8.6+7.3967=42.4967 cm3

ε=20.49∈[20−22]

Relación radio de la manivela/ longitud de biela:

λ=RL

λ=5.3817.7

=0.3039

λ=0.3039∈[0.25−0.30 ]Reglaje de válvulas:

Se observa que 114 dientes =360º

Numero de dientes

Ángulo(°)

∝1 4 12.631

∝2 17 53.684


ε=828.2711+42.496742.4967

=20.4902


∝3 14 44.210

∝4 3 9.473

Diagrama de distribución de gases

∝amd=∝1+180 °+∝2=246.315°

∝esc=∝3+180°+∝4=233.683 °

∝trasp=∝1+∝4=22.104 °

Donde:∝amd= ángulo de admisión.∝esc= ángulo de escape.∝trasp= ángulo de traspale de válvulas.



CONCLUSIONES

1. Se observa que el valor de la relación de compresión ε=20.49

corresponde al valor de relación de compresión de motores

diesel [20 - 22].

2. Todo motor para que opere lo más eficientemente posible debe

realizar adelantos y atrasos en la apertura y cierre

respectivamente de las válvulas tanto de admisión como de

escape, lo cual se pudo comprobar con la medición de dichos

ángulos.

3. Se concluye que los anillos de compresión del pistón sirven para

mantener el hermetismo de aire de la cámara de combustión y

transfieren el calor del pistón a las paredes del cilindro.

4. Se concluye que la potencia de un motor depende de la

cantidad de mezcla que haga explosión en el cilindro.

5. Se observa que el valor de la relación radio de la

manivela/longitud de la biela λ=0.3039 es muy cercano a los

valores permitidos para un motor diesel [0.25 – 0.30], si se

tuviera una mayor precisión al momento de medir este valor

estaría entre los valores correspondientes.



BIOGRAFIA

DANTE GIACOSA. 1970. Motores Endotérmicos. Editorial Científico- Medica Barcelona, pág. 200-205.

M.S.Jovaj. 1982. Motores de Automóvil. Editorial MIR MOSCU

Luis Lastra. Experimentación y cálculo de motores de combustión interna


1ER INFORME MN136

Documents

Transcript of 1ER INFORME MN136