MOTORES Clasificación, aspectos teóricos y principios de funcionamiento

8/2/2019 MOTORES Clasificacin, aspectos tericos y principios de funcionamiento

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Tema 3: MOTORESClasificacin, aspectos tericos yprincipios de funcionamiento


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MOTOR: Concepto

Motor: es toda mquina capaz de realizar trabajopor medio de una transformacin de energa

Motor trmico: todo artificio que funcionando deforma peridica, transforma calor en trabajo

Este calor, puede ser aprovechado directamente paraproducir energa mecnica o para calentar agua yobtener vapor que puede ser aprovechado por unmotor trmico


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Clasificacin de los Motores Trmicos Motores de combustin externa:

Alternativos: Mquinas de vapor

Rotativos (rbol motriz o rotor en lugar de cigeal): Turbinas de vapor

MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA: ALTERNATIVOS:

MOTORES DE EXPLOSIN (GASOLINA) MOTORES DE COMBUSTIN (DIESEL, GAS-OIL)

Rotativos (rbol motriz o rotor en lugar de cigeal): Turbinas de gas Motor Wankel de explosin


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Motores alternativos de Combustin Interna

Por la forma de realizar la mezcla aire-combustible:

De explosin: Carburador Inyeccin

Sistema de encendido

(Platinos-delco, electrnico)

De combustin: Inyeccin Directa

Inyeccin Indirecta


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Inyeccin directa Inyeccin indirecta

Motores alternativos de Combustin InternaPor la forma de realizar la mezcla aire-combustible:


7/88Common Rail

Bomba inyeccin rotativaBomba inyeccin lineal

Inyector-bomba

DIFERENTES BOMBAS DE INYECCIN


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Motores de Combustin Interna Por la forma de producirse la combustin o el

encendido:

Chispa elctrica (explosin,

OTTO)

Por autoencendido (combustin)


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Clasificacin de los Motores de Combustin Interna

Por la posicin de los cilindrosHorizontales

Verticales

En lneaEn V

Opuestos


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Por la posicin de los cilindros:

En V


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Por el sistema de refrigeracin:

Aire Liquido ref


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REFRIGERACIN POR AIRE


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REFRIGERACIN POR AGUA


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Por el n de cilindros:

Monocilndricos

Bicilndricos Tricilndricos

Policilndricos (4, 5, 6, 8, 12, ...)


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Por el n de cilindros:

Bicilndricos (2)

Monocilndricos (1)

Policilndricos (4) Policilindricos (6 cil)



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Por el ciclo de funcionamiento:

Cuatro tiempos Dos tiempos


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MOTORES DE CUATRO TIEMPOS


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DOS TIEMPOS:


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Por la admisin de aire o mezcla:

Atmosfricos o de aspiracin norma: el embolo aspirael aire del exterior a presin atmosfrica

Turboalimentados: el aire de admisin entra a unapresin superior a la atmosfrica

Con intercambiador de calor o intercooler: turboalimentadoscon enfriador de aire


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ATMOSFERICOS:El embolo aspira el aire del exterior a presin atmosfrica


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TURBOALIMENTADOS:El aire de admisin entra a una presin superior a la atmosfrica

Cl ifi i d l M d C b i I


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Turboalimentadorseccionado

Detalle del funcionamiento del turbo con intercooler.

Funcionamiento del turbo


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POR EL MANDO DE LA DISTRIBUCIN

ENGRANAJES CADENA CORREA DENTADA DE CAUCHO

ARBOR DE LEVASLATERAL

RBOL O RBOLES DE LEVAS

EN CABEZA


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Clasificacin de los Motores de Combustin Interna Por el mando de distribucin:

Engranajes Cadena Correa dentada de caucho

TIPO DE MANDO DE LA DISTRIBUCIN


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TIPO DE MANDO DE LA DISTRIBUCIN

Cl ifi i d l M d C b i I


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POR SU COLOCACIN EN LA MQUINA O VEHCULO

LONGITUDINALES TRANSVERSALES INCLINADOS


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POR LA RELACIN CARRERA-DIAMETRO DE LOS CILINDROS

DE CARRERA LARGA CUADRADOS SUPERCUADRADOS

A t T i M t


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Aspectos Tericos e Motor:COTAS DEL CILINDRO

Calibre o Dimetro

Punto Muerto Superior (P.M.S.)

Punto Muerto Inferior (P.M.I.)

Carrera

CILINDRADA


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CILINDRADA V: cilindrada

D: dimetro de loscilindros

C: carrera

N: n de cilindros

NCDV 2

4

CAMARA DE COMPRESI N


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CAMARA DE COMPRESI N Es el volumen

existente entre laculata y la parte msalta del pistn cuandoste se encuentra en el

PMS

RELACIN DE COMPRESIN


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RELACIN DE COMPRESIN Es la relacin entre los volmenes ocupados por el

aire cuando el pistn est en el PMI y el que ocupacuando el pistn esta en el PMS


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RELACIN DE COMPRESIN

`

`

V

VVcRc

Rc: relacin de compresin

Vc: cilindrada V`:volumen de la cmara de compresin

A t T i


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Aspectos Tericos Fuerza:

Toda causa capaz de producir o modificar un movimiento

Trabajo: Producto de la Fuerza (F) por su desplazamiento (e) en el

sentido de la fuerza: T= F x e

Poder calorfico de un combustible: Nmero de kilocalorias (kcal) que produce cada Kg decombustible al arder completamente (se mide en kcal/Kg o

en calorias/gramo) Una calora (cal) es la cantidad de calor necesario para que

un gramo de agua eleve su temperatura un gradocentrgado

1 kcal = 427 kilogrmetros (kgm) 1 cal = 0,427 kgm 1 calora = 0,24 julios (Nw.m)

POTENCIA


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POTENCIA

P: Potencia T: Trabajo

F: Fuerza

e: desplazamiento

t: tiempo

t

eF

t

TP

Es el trabajo realizado en la unidad de tiempo

Se expresa en CV (Caballo Vapor), HP (HorsePower), Kw (Kilowatio), Kgm/seg


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EQUIVALENCIA ENTREMAGNITUDES

1 CV = 75 Kgm/seg

1 HP = 76 Kgm/seg 1 HP = 1,014 CV

1 Kw = 1,36 CV

1 CV = 0,736 Kw

Aspectos Tericos


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MEDIDA DE LA POTENCIA EN EL MOTO

POTENCIA

POTENCIA TERICA (Wt)

POTENCIA INDICADA (Wi)

POTENCIA EFECTIVA (We)

Aspectos Tericos


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POTENCIA TERICA (Wt)

75

427 CQWt

Wt: Potencia terica (en CV) Q: Poder calorfico del

combustible

C: Kg de combustible,

consumidos por el motor en 1segundo

Es la que producira el motor si el combustible sequemara totalmente en el interior del cilindro



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Wi < Wt, debido a prdidas (B): Incompleta combustin de los gases en el cilindro Calor perdido por los gases de escape

Calor perdido por conductividad o por la refrigeracin

Wi = Wt B

B = Conjunto de perdidas

POTENCIA EFECTIVA (W )


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POTENCIA EFECTIVA (We)

Es la que realmente entrega el motor paraproducir trabajo

We < Wi, debido a las perdidas (B) De ndole mecnico

Vibraciones

Sistemas auxiliares

We = Wi B`

NORMAS PARA EXPRESAR LA POTENCIA DE LOS MOTORES


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NORMASPARA EXPRESAR LA POTENCIA DE LOS MOTORES

Se diferencian por las condiciones externas de medida ypor los elementos montados en el motor durante losensayos

NORMAS

SAE(Society of Automovile Engineers)

DIN(Deustshe Industrie Normen)

NORMA SAE J816a


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NORMA SAE J816a

La magnitud contemplada es la BHP y se refieretanto a motores de gasolina como diesel

Establece dos tipos de potencia:

POTENCIA BRUTA

POTENCIA NETA,


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NORMA DIN 6.270

La magnitud contemplada es el CV y se refiereexclusivamente a motores diesel

POTENCIA TIL: es la proporcionada por el motorprovisto de todos los accesorios necesarios para sunormal funcionamiento

NORMA DIN 70 020


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NORMA DIN 70.020

Se refiere a la construccin general de automviles

Contempla dos formas de potencia til:

POTENCIA TIL, es la que rinde el motor en las

condiciones de funcionamiento de un automvil(funcin de las r.p.m.)

MXIMA POTENCIA TIL, es la que rinde a lasmximas r.p.m. sin calentarse en exceso

POTENCIA HOMOLOGADA O POTENCIA TIL


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POTENCIA HOMOLOGADA O POTENCIA TIL

Es la obtenida enlos ensayosrealizados para la

homologacin de lamquina

PAR MOTOR


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MOMENTO DE UNA

FUERZA, es el producto de lafuerza por el brazo de lapalanca sobre la que se aplicala fuerza

PAR MECANICO O PAR DEFUERZAS, es el conjunto dedos fuerzas paralelas, pero

dirigidas en sentido contrario,que al actuar sobre un eje lohacen girar

PAR MOTORM = F x D

Aspectos Tericos: PAR MOTOR


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Aspectos Tericos: PAR MOTOR La potencia del motor aumenta con las

revoluciones, de modo que cuando el cigeal desu mayor nmero de vueltas, el motor rendir sumayor potencia

Quien vence la resistencia que ofrece la pendienteo la carga al avance de la mquina es el par

motor

El par motor, es por tanto, la capacidad de

hacer trabajo que tiene un motor

Fuerza, Par motor y Trabajo mecnico,

son trminos equivalentes

La magnitud empleada para su medida es elmetro-Kg

CONSUMO ESPECFICO DE COMBUSTIBLE


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CONSUMO ESPECFICO DE COMBUSTIBLE El consumo especfico de combustible es la

cantidad de ste que gasta el motor por cada

caballo durante una hora (gr/HP/h)

CONSUMO REAL DE COMBUSTIBLE


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CONSUMO REAL DE COMBUSTIBLE

Es el combustible gastado por cada hora detrabajo (l/h)

)(

)(

hentofuncionamiTiempo

lgastadoeCombustiblmediorealConsumo


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Principios de funcionamiento EL CICLO DE UN MOTOR TRMICO

ALTERNATIVO DE COMBUSTININTERNA ES EL CONJUNTO DE SUCESOSQUE TIENEN LUGAR CON EL

COMBUSTIBLE Y EL AIRE EN ELINTERIOR DEL CILINDRO PARATRANSFORMAR LA ENERGA TRMICA

DE DICHO COMBUSTIBLE EN MECNICA


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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO


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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO En la cmara de combustin arde la mezcla que produce una brusca

presin sobre el embolo haciendo que se desplace. Este movimiento se

transforma en circular a travs de la biela y el cigeal Motores Otto explosin chispa elctrica

Motores Diesel combustin autoencendido

Motores de 4 tiempos dos vueltas de cigeal para cada ciclo

Motores de 2 tiempos una vuelta de cigeal para cada ciclo En el extremo del cigeal se monta el volante de inercia (almacena

energa) para vencer los puntos muertos y el cigeal siga girando

En los motores de 4 tiempos la entrada y salida de gases se realiza

mediante vlvulas sincronizadas con el movimiento del cigeal En los motores de 2 tiempos la entrada y salida de gases se realiza por

la falda del mbolo (pistn) a travs de las lumbreras

MOTOR DIESEL DE 4 TIEMPOS


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MOTOR DIESEL DE 4 TIEMPOS

1. ADMISIN

2. COMPRESIN3. TRABAJO (COMBUSTIN)

4. ESCAPE

1 ADMISIN


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1. ADMISIN

Se abre la vlvula de admisin

El pistn desciende del P.M.S. alP.M.I.

El cilindro se llena de aire limpio El cigeal da su 1 media vuelta

del ciclo

2 COMPRESIN


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2. COMPRESIN Las vlvulas de admisin y

escape estn cerradas

El pistn asciende del P.M.I. alP.M.S., comprimindosefuertemente el aire puro al

encontrarse la vlvulas cerradas El cigeal da su 2 media

vuelta del ciclo

3 COMBUSTIN O TRABAJO


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3. COMBUSTIN O TRABAJO Se inyecta una pequea cantidad

de gasleo pulverizado que seinflama espontneamente amedida que entra en el cilindro

Las vlvulas se mantienen

cerradas y el pistn pasa delP.M.S. al P.M.I. por la presinde los gases

El cigeal da su 3 media vuelta

del ciclo

4 ESCAPE


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4. ESCAPE

Se abre la vlvula de

escape El pistn sube del P.M.I.

al P.M.S. expulsando losgases quemados al exterior

El cigeal da su 4 mediavuelta del ciclo

M Di l


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Motor Diesel

Presentacin animada delfuncionamiento del motordiesel de cuatro tiempos

DIAGRAMA DEL CICLO TERICO DE


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G C C O COTRABAJO DEL MOTOR DIESEL

Admisin (1-2)

Compresin (2-3)

Combustin

expansin (3-4-5)

Escape (5-2-1)


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Motor Diesel


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Motor Diesel

Gigantes motores diesel de varios miles de caballos accionan las hlices que propulsanlos grandes cruceros y petroleros.

MOTOR DE EXPLOSIN DE 4 TIEMPOS (Motor Otto)


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MOTOR DE EXPLOSIN DE 4 TIEMPOS (Motor Otto)

La mezcla de combustible se realiza en elexterior del cilindro

Son motores mas revolucionados

La relacin de compresin es ms baja La mezcla se inflama por la chispa elctrica

que salta entre los electrodos de la buja

El ciclo de funcionamiento es similar(Admisin-Compresin-Explosin-Escape)


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1. ADMISIN

Vlvula de admisin abierta El pistn baja del P.M.S. al

P.M.I. aspirando la mezcla

de aire-gasolina El cigeal de la 1 media

vuelta del ciclo

2 COMPRESIN


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2. COMPRESIN Las dos vlvulas estn

cerradas El pistn sube del P.M.I. al

P.M.S. Comprimiendo lamezcla combustible

Relacin de compresin 8:1,12:1

El cigeal da la 2 media

vuelta


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3. EXPLOSIN

Las vlvulas de escape yadmisin siguen cerradas

Salta la chispa en la buja y lamezcla se inflama

El mbolo es empujado delP.M.S. al P.M.I. por laexpansin de los gases

El cigeal da la 3 mediavuelta

4. ESCAPE


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. SC

Se abre la vlvula de

escape El pistn sube del P.M.I. al

P.M.S. expulsando losgases quemados al exterior

El cigeal da su 4 mediavuelta

DIAGRAMA DEL CICLO TERICO DE


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TRABAJO DEL MOTOR OTTO (gasolina)

Admisin (1-2)

Compresin (2-3)

Explosin

Expansin (3-4-5)

Escape (5-2-1)


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Motor de explosin de 2 tiempos


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Motor de explosin de 2 tiemposEsta compuesto por un nmero de piezas

mviles ms reducido que el de cuatro.Sin embargo, su funcionamiento es ms

ruidoso y consume ms carburante que el

motor de Otto.

El barrido de los gases no es tan perfecto,por lo que son ms contaminantes.

Es el motor ms utilizado en motosierras

y otra maquinaria forestal ligera.

Motor de explosin de 2 tiempos


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p p

Carece de sistema de distribucin

(vlvulas, balancines, levas, ...). La entrada

y salida de gases se realiza a travs delumbreras

Se lubrica mediante aceite diluido en la

mezcla combustible (aire+gasolina)

Realiza las 4 fases del ciclo en tan

solo una vuelta del cigeal. Ejecuta

las cuatro fases, en dos carreras

completas del pistn. En la descendente,

se producen las fases de explosin y

escape; en la ascendente, las deadmisin y compresin.

CICLO TERICO DEL MOTOR DE 2 TIEMPOS


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CICLO TERICO DEL MOTOR DE 2 TIEMPOS

A) COMPRESIN en el cilindro y ADMISIN en el crter

B) EXPLOSIN en el cilindro y PRECOMPRESIN en elcrter

C) ADMISIN y ESCAPE en el cilindro

D) COMPRESIN en el cilindro y VACIO en el crter

COMPRESIN en el cilindro yADMISIN en el crter


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ADMISIN en el crter

El pistn sube delP.M.I. al P.M.S.comprimiendo lamezcla en el cilindro

En el crter inferior el

cilindro se ha creado unvaco anteriormente,por lo que cuando sedescubra la lumbrera

de admisin provocaruna fuerte aspiracinde la mezcla preparadaen el carburador

EXPLOSIN en el cilindro yPRECOMPRESIN en el crter


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PRECOMPRESIN en el crter Salta la chispa en la

buja

Los gases de laexplosin desplazan alcilindro del P.M.S. al

P.M.I. Cuando la lumbrera de

admisin se cierra secomprimen los gases

en el crter

ADMISIN y ESCAPEen el cilindro


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en el cilindro

El pistn siguedescendiendo hastadescubrir con sucabeza las lumbreras

de carga y escape Los gases de admisin

pasan al cilindro

empujando a los deescape al exterior

COMPRESI N en el cilindro yVACO l


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yVACO en el crter

El pistn comienza su ascensocerrando por su cabeza laslumbreras de carga y escapecomenzando la compresin en

el cilindro En el crter inferior se esta

produciendo el vaco queaspirar la mezcla al descubrirla lumbrera de admisin,repitiendo el ciclo

MOTORES DE


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MOTORES DEVARIOS CILINDROS

Motores de mayor potencia

Mejorar la refrigeracin

Conseguir un rgimen alto de revoluciones Reducir la vibracin

Volante de menor tamao

Movimiento mas uniforme

Motor de varios cilindros


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El ms utilizado es el de 4 cilindros:

- En un momento determi-nado, cada

cilindro realiza un tiempo distinto.- El orden de encendido o trabajo msutilizado es 1-3-4-2.

- El cigeal recibe el impulso de untiempo motriz cada vuelta del

cigeal, resultando as el funciona-miento ms regular y equi-librado que sillevase un solo cilindro, o la explosinse realizase en todos los cilindros a lavez

MOTORES DE CUATRO CILINDROS(Orden de encendido 1-3-4-2)


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( )


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MOTOR DE 3 CILINDROS


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3 tiempos motrices cada 2 vueltas Movimiento menos regular que el de 4 cilindros

Los codos del cigeal van desfasados 120 (1/3 de vuelta) El orden de combustin ms utilizado es el 1-2-3, el 1-3-2

MOTOR DE 6 CILINDROS


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Movimiento ms uniforme 6 tiempos motrices cada 2 vueltas

Los codos del cigeal van desfasados120 El orden de combustin ms utilizado

es el 1-5-3-6-2-4

Los pistones emparejados: (1-6), (2-5),(3-4)


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