Metodologia-i-trabajo.docx
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CUERPO DE TRABAJO Estudio del ciclo otto en motores 4tiempos de combustión interna ((inves de una cámara de combustión a base de gasolina en los motores de combustión interna ciclo otto)) Los motores de combustión interna son los más empleados en la actualidad, este motor también conocido como motor Otto se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible, cuenta con un sistema pistón-cilindro con válvulas de admisión y válvulas de escape. Este tipo de máquina obtiene energía mecánica mediante la transformación de la energía calorífica, logrando fácilmente que esta energía obtenida se pueda utilizar en cuatro fases, durante las cuales un pistón que se desplaza en el interior de un cilindro efectúa cuatro desplazamientos o carreras alternativas y transforma el movimiento lineal del pistón en movimiento de rotación del árbol cigüeñal, realizando este dos vueltas completas en cada ciclo del funcionamiento.
Partes Principales De Un Motor De Combustión Interna
El Carburador es donde se mezcla el aire y la gasolina antes de que pasen al motor.
El Múltiple De Admisión es un conducto por donde circula la mezcla de aire y gasolina que va del carburador a la cámara de combustión.
El Distribuidor y los cables de alto voltaje transmiten electricidad a las bujías.
La Bomba de Impulso o Transferencia succiona combustible del tanque y lo envía al carburador.
El Filtro del Aceite limpia el lubricante antes de que circule por el motor.
El funcionamiento teórico del motor de Otto durante sus cuatro fases o tiempos de trabajo, es el siguiente:
Primer Tiempo – Admisión: Durante este tiempo El pistón se desplaza desde el PMS (punto muerto superior) al PMI (punto muerto inferior)
y efectua su primera carrera o
desplazamiento lineal. Durante este desplazamiento el cigüeñal realiza un giro de 180º.
Cuando comienza esta fase se supone q instantáneamente se abre la válvula de admisión y mientras se realiza este recorrido, la válvula de admisión
permanece abierta y, debido a la depresión o vacío interno que crea el pistón en su desplazamiento, se aspira una mezcla de aire y combustible, que pasa a través del espacio libre que deja la válvula de aspiración para llenar, en teoría, la totalidad del cilindro.
Se supone que la válvula de admisión se abre instantáneamente al comienzo de la carrera y que se cierra también, de forma instantánea, al final de dicho recorrido.
Segundo Tiempo – Compresión: En este tiempo el pistón efectúa su segunda carrera y se desplaza desde el punto muerto inferior PMI al punto muerto superior PMS. Durante este recorrido la muñequilla del cigüeñal efectúa el otro giro de 180°. Durante esta fase las válvulas permanecen cerradas. El pistón comprime la mezcla, la cual queda alojada en el volumen de la cámara de combustión, también llamada de compresión, situada por encima del PMS.
Tercer Tiempo – Trabajo: Cuando el pistón llega al final de la compresión, entre los electrodos de una bujía, salta una chispa eléctrica en el interior de la cámara de combustión que produce la ignición de la mezcla, con lo cual se origina la inflación y combustión de la misma. Durante este proceso se libera la energía calorífica del combustible, lo que produce una elevada temperatura en el interior del cilindro, con lo que la energía cinética de las moléculas aumenta considerablemente y, al chocar estas contra la cabeza del pistón, genera a fuerza de empuje que hace que el pistón se desplace hacia el punto muerto interior.
Durante esta carrera, que es la única que realiza trabajo, se produce la buscada transformación de energía. La presión baja rápidamente por efecto del aumento de volumen y disminuye la temperatura interna debido a la expansión. En este tiempo el cigüeñal gira 540º
Cuarto Tiempo – Escape: En este tiempo el pistón realiza su cuarta carrera o deslazamiento desde el PMI al PMS, y el cigüeñal gira otros 180 °.
Durante este recorrido del pistón, las válvulas de escape permanecen abiertas. A través de ella, los gases quemados procedentes de la combustión salen a la atmosfera, al principio en “estampida” por estar a elevada presión en el interior del cilindro, y el resto empujado por el pistón en su desplazamiento hacia el PMS.
Cuando el pistón llega al PMS se supone que instantáneamente se cierra la válvula de escape y simultáneamente se abre la válvula de admisión. Total girado por el cigüeñal 720°.
Ésta es la teoría del ciclo de cuatro tiempos, pero en la práctica, las diferentes fases no están tan netamente separadas como sugiere la teoría. Por ejemplo, el motor generará un máximo de energía si la combustión alcanza su mayor fuerza cuando el pistón está en el punto extremo de su recorrido hacia arriba (PMS). Pero la combustión no es instantánea, sino que comienza en la parte de la mezcla que está más próxima a la bujía y se extiende en forma de abanico hasta que arde toda. Para permitir este retraso, el encendido debe ocurrir una fracción de segundo -o unos pocos grados de giro del cigüeñal- antes de que el pistón llegue al PMS.
De la misma forma, hay un retraso entre el instante en que se abre una válvula y aquél en que el vapor combustible o el gas de escape puede atravesarla a la máxima presión. Por ello se hace a menudo que las válvulas se abran unos pocos grados antes (avance a la apertura) o se cierren unos pocos grados después (retraso al cierre), con lo que se consigue que aumente el rendimiento del motor.
Estos intervalos son, por supuesto, fracciones mínimas de segundo, porque incluso en marcha al ralentí, el pistón de un coche común se mueve hacia arriba o hacia abajo unas 1.000 veces por minuto.
Aunque el pistón debe hacer cuatro movimientos para completar un ciclo de trabajo, la forma del cigüeñal nos hace ver que cada pistón sólo puede describir dos tiempos -uno hacia arriba y otro hacia abajo- por cada revolución del propio cigüeñal. Es decir, que cada pistón sólo puede aplicar fuerza sobre el cigüeñal una vez cada cuatro tiempos o dos revoluciones.
La Cámara De Combustión
La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al cilindro. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida
por
un eje al
cigüeñal,
que convierte en
movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón.
En los motores de varios cilindros el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada espiga de cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada cilindro se aplica al cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor puede tener de 1 a 28 cilindros.
Conclusión
El trabajo de Nikolaus August Otto fue de mucha ayuda para lo que en la actualidad es el mundo del automovilismo. Cada motor actúa de manera distinta a los otros tanto es así que tienen diferentes ciclos de trabajo que los hace más eficientes y con un mejor rendimiento unos a otros. De manera general el motor a combustión tiene muchas ventajas
ya que
posee menor vibración, mayor
fiabilidad y menos piezas móviles. Sin embargo los motores de combustión interna que mayor contaminación del medio ambiente provocan son los motores a gasolina. Mediante los conocimientos obtenidos en esta investigación se pudieron reconocer los detalles y funciones de los motores de combustión interna con ciclo Otto y también saber que la cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al cilindro.
Partes Principales De Un Motor De Combustión Interna
El Carburador es donde se mezcla el aire y la gasolina antes de que pasen al motor.
El Múltiple De Admisión es un conducto por donde circula la mezcla de aire y gasolina que va del carburador a la cámara de combustión.
El Distribuidor y los cables de alto voltaje transmiten electricidad a las bujías.
La Bomba de Impulso o Transferencia succiona combustible del tanque y lo envía al carburador.
El Filtro del Aceite limpia el lubricante antes de que circule por el motor.
El funcionamiento teórico del motor de Otto durante sus cuatro fases o tiempos de trabajo, es el siguiente:
Primer Tiempo – Admisión: Durante este tiempo El pistón se desplaza desde el PMS (punto muerto superior) al PMI (punto muerto inferior)
y efectua su primera carrera o
desplazamiento lineal. Durante este desplazamiento el cigüeñal realiza un giro de 180º.
Cuando comienza esta fase se supone q instantáneamente se abre la válvula de admisión y mientras se realiza este recorrido, la válvula de admisión
permanece abierta y, debido a la depresión o vacío interno que crea el pistón en su desplazamiento, se aspira una mezcla de aire y combustible, que pasa a través del espacio libre que deja la válvula de aspiración para llenar, en teoría, la totalidad del cilindro.
Se supone que la válvula de admisión se abre instantáneamente al comienzo de la carrera y que se cierra también, de forma instantánea, al final de dicho recorrido.
Segundo Tiempo – Compresión: En este tiempo el pistón efectúa su segunda carrera y se desplaza desde el punto muerto inferior PMI al punto muerto superior PMS. Durante este recorrido la muñequilla del cigüeñal efectúa el otro giro de 180°. Durante esta fase las válvulas permanecen cerradas. El pistón comprime la mezcla, la cual queda alojada en el volumen de la cámara de combustión, también llamada de compresión, situada por encima del PMS.
Tercer Tiempo – Trabajo: Cuando el pistón llega al final de la compresión, entre los electrodos de una bujía, salta una chispa eléctrica en el interior de la cámara de combustión que produce la ignición de la mezcla, con lo cual se origina la inflación y combustión de la misma. Durante este proceso se libera la energía calorífica del combustible, lo que produce una elevada temperatura en el interior del cilindro, con lo que la energía cinética de las moléculas aumenta considerablemente y, al chocar estas contra la cabeza del pistón, genera a fuerza de empuje que hace que el pistón se desplace hacia el punto muerto interior.
Durante esta carrera, que es la única que realiza trabajo, se produce la buscada transformación de energía. La presión baja rápidamente por efecto del aumento de volumen y disminuye la temperatura interna debido a la expansión. En este tiempo el cigüeñal gira 540º
Cuarto Tiempo – Escape: En este tiempo el pistón realiza su cuarta carrera o deslazamiento desde el PMI al PMS, y el cigüeñal gira otros 180 °.
Durante este recorrido del pistón, las válvulas de escape permanecen abiertas. A través de ella, los gases quemados procedentes de la combustión salen a la atmosfera, al principio en “estampida” por estar a elevada presión en el interior del cilindro, y el resto empujado por el pistón en su desplazamiento hacia el PMS.
Cuando el pistón llega al PMS se supone que instantáneamente se cierra la válvula de escape y simultáneamente se abre la válvula de admisión. Total girado por el cigüeñal 720°.
Ésta es la teoría del ciclo de cuatro tiempos, pero en la práctica, las diferentes fases no están tan netamente separadas como sugiere la teoría. Por ejemplo, el motor generará un máximo de energía si la combustión alcanza su mayor fuerza cuando el pistón está en el punto extremo de su recorrido hacia arriba (PMS). Pero la combustión no es instantánea, sino que comienza en la parte de la mezcla que está más próxima a la bujía y se extiende en forma de abanico hasta que arde toda. Para permitir este retraso, el encendido debe ocurrir una fracción de segundo -o unos pocos grados de giro del cigüeñal- antes de que el pistón llegue al PMS.
De la misma forma, hay un retraso entre el instante en que se abre una válvula y aquél en que el vapor combustible o el gas de escape puede atravesarla a la máxima presión. Por ello se hace a menudo que las válvulas se abran unos pocos grados antes (avance a la apertura) o se cierren unos pocos grados después (retraso al cierre), con lo que se consigue que aumente el rendimiento del motor.
Estos intervalos son, por supuesto, fracciones mínimas de segundo, porque incluso en marcha al ralentí, el pistón de un coche común se mueve hacia arriba o hacia abajo unas 1.000 veces por minuto.
Aunque el pistón debe hacer cuatro movimientos para completar un ciclo de trabajo, la forma del cigüeñal nos hace ver que cada pistón sólo puede describir dos tiempos -uno hacia arriba y otro hacia abajo- por cada revolución del propio cigüeñal. Es decir, que cada pistón sólo puede aplicar fuerza sobre el cigüeñal una vez cada cuatro tiempos o dos revoluciones.
La Cámara De Combustión
La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al cilindro. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida
por
un eje al
cigüeñal,
que convierte en
movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón.
En los motores de varios cilindros el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada espiga de cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada cilindro se aplica al cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor puede tener de 1 a 28 cilindros.
Conclusión
El trabajo de Nikolaus August Otto fue de mucha ayuda para lo que en la actualidad es el mundo del automovilismo. Cada motor actúa de manera distinta a los otros tanto es así que tienen diferentes ciclos de trabajo que los hace más eficientes y con un mejor rendimiento unos a otros. De manera general el motor a combustión tiene muchas ventajas
ya que
posee menor vibración, mayor
fiabilidad y menos piezas móviles. Sin embargo los motores de combustión interna que mayor contaminación del medio ambiente provocan son los motores a gasolina. Mediante los conocimientos obtenidos en esta investigación se pudieron reconocer los detalles y funciones de los motores de combustión interna con ciclo Otto y también saber que la cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al cilindro.
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