Motores De Combustion Interna 02 Ciclos

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 Motor diesel “2T” fases de un ciclo I Instrucciones de uso  Motor diesel “2T” fases de un ciclo II Introducción  Ciclo escape por válvulas Objetivos  Ciclo de un motor  Motores OTTO “4T” fases de un ciclo - admis  Motor diesel “4T” fases de un ciclo - admisión  Motores OTTO “4T” fases de un ciclo - comp  Motor diesel “4T” fases de un ciclo - compresión  Motores OTTO “4T” fases de un ciclo - expan  Motor diesel “4T” fases de un ciclo – combustión  Motores I OTTO “4T” fases de un ciclo - escap  Motor diesel “4T” fases de un ciclo – combustión  Motores II OTTO “2T” fases de un ciclo I  Motor diesel “4T” fases de un ciclo – escape I Motores OTTO “2T” fases de un ciclo II  Motor diesel “4T” fases de un ciclo – escape II Motores OTTO “2T” fases de un ciclo III  Ciclo de motor diesel “4T”  Relación de compresión I  Ciclo  Relación de compresión II de motor diesel “4T” – simulación Ejercicios de repaso  Motor diesel “2T” Mapa de la presentación con escape por válvulas Referencias bibliográficas Ayuda a la navegación

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Instrucciones de uso (1 de 2) Bienvenido a esta presentación que te guiará por los contenidos de la sesión.

Si quieres preparar o repasar la lección, lee atentamente estas instrucciones. Por el contrario, tanto si ya estás familiarizado con el manejo de los planes de lección como si eres el profesor que va a impartir la lección, puedes

saltarte

las

instrucciones

de

uso

e

iniciar la presentación.

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Instrucciones de uso (2 de 2) Para sacar el máximo provecho a esta presentación, lee el contenido de cada diapositiva y consulta las referencias bibliográficas. Consulta las definiciones de las palabras clave en el glosario de términos. Finalmente, realiza los ejercicios para comprobar el nivel de asimilación de la lección. Repasa aquellos puntos correspondientes a las respuestas erróneas. Ahora haz clic o pulsa espacio para avanzar.

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Introducción Los motores de combustión interna se pueden clasificar en función de la forma de iniciar la combustión:  Motores Diesel.  Motores Otto.

En función del ciclo trabajo:  Motores de 4 tiempos.  Motores de 2 tiempos.

En esta presentación vamos a ver las fases que componen los ciclos de los motores Diesel y Otto trabajando en 2T o 4T. ▓ Índice

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Objetivos

Los objetivos que se pretenden alcanzar en esta presentación:  Conocer el funcionamiento de las partes comunes de un motor Diesel a lo largo de un ciclo de 4T o 2T.  Conocer el funcionamiento de las partes comunes de un motor Otto a lo largo de un ciclo de 4T o 2T.

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Ciclo de un motor Se denomina ciclo de un motor, a una secuencia completa de fases separadas:  En los motores de 4T (o fases), el ciclo en un cilindro se realiza cuando en él se han realizado 4 carreras del pistón correspondiente y por tanto el eje cigüeñal ha dado 2 vueltas completas. Fases o tiempos: ADM – COMP – COMB – ESC.  En los motores de 2T (o fases), el ciclo en un cilindro se realiza cuando en él se han realizado 2 carreras del pistón correspondiente y por tanto el eje cigüeñal ha dado 1 vuelta completa. Fases o tiempos: 1º TIEMPO: Combustión-expansión, escape, barrido y suministro. 2º TIEMPO: Final del barrido, escape y compresión

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Motor diesel “4T” fases de un ciclo - admisión Carrera de admisión:  El pistón se encuentra en el PMS (fig. A), válvula de admisión abierta.  El cigüeñal en giro hacia la derecha y hacia abajo (fig. B), arrastra consigo a la biela y ésta arrastra al pistón, permitiendo la entrada de aire.  El pistón llega al PMI (fig. C), la válvula de admisión se cierra, ahora el cilindro está lleno de aire.

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Motor diesel “4T” fases de un ciclo - compresión Carrera de compresión:  Cuando la manivela gira hacia la izquierda y hacia arriba, la biela empuja hacia arriba al pistón (fig. D), ahora las válvulas de aspiración y escape están cerradas.  El espacio en el cilindro se va reduciendo por lo que aumenta la presión del aire así como su temperatura.  Cuando el pistón llegue al PMS (fig. E), el aire ocupa solamente 1/16 del espacio que ocupaba y su temperatura se ha elevado a 550º C. ▓ Índice

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Motor diesel “4T” fases de un ciclo – combustión I Carrera de combustión:  El aire se encuentra a tal temperatura que inflamará al combustible cuando éste sea pulverizado y dispersado en su seno. Al mezclarse íntimamente con el aire, el combustible se quema con gran rapidez generando más calor. Como esta masa de gases calientes está confinada entre el pistón y la culata, su presión aumenta y esta presión se transmite al pistón impulsándolo hacia abajo en la carrera motriz, o de combustión.

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Motor diesel “4T” fases de un ciclo – combustión II Carrera de combustión:  En el instante en que el pistón llega a la posición (fig. F), la totalidad del combustible ha terminado de quemarse. Entonces, los gases calientes ocupan un espacio mayor, y por tanto puede decirse que están en expansión.  Poco antes de que el pistón llegue al PMI, la válvula de escape se abre y los gases consumidos, con la mayoría del calor y la presión, comienzan a salir por el escape (fig. G).

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Motor diesel “4T” fases de un ciclo – escape I Carrera de escape:  Cuando la válvula de escape se abre al final de la carrera de combustión, los gases consumidos del interior del cilindro salen al exterior sólo hasta que su presión cae hasta un valor ligeramente superior al de la presión del aire exterior. El cilindro permanece lleno de gases quemados que deben ser expulsados para dejar sitio a la carga de aire nuevo siguiente.

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Motor diesel “4T” fases de un ciclo – escape II Carrera de escape:  Esto se realiza en esta carrera llamada de escape (fig. H), en la cual el pistón se eleva mientras la válvula de escape está abierta.  Cuando el pistón alcance el PMS, los gases consumidos habrán sido expulsados y habrá finalizado la carrera de escape.  De esta forma termina un ciclo. La válvula de admisión se abrirá de nuevo y el motor volverá a estar en la posición inicial, dispuesto a comenzar otro ciclo.

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Ciclo de motor diesel “4T”

Tiempos de un motor diesel “4T”

TIEMPO Nº 1 ADMISIÓN

TIEMPO Nº 2 COMPRESIÓN

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TIEMPO Nº 3 POTENCIA

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TIEMPO Nº 4 ESCAPE

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Ciclo de motor diesel “4T” - simulación

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Motor diesel “2T” con escape por válvulas  En este tipo de motor se emplea un soplador rotatorio que toma aire del exterior introduciéndolo en una cámara de baja presión, o colector de aire.  En su culata hay dos válvulas, y las dos son de escape.  Para permitir la entrada del aire al interior del cilindro la pared del mismo tiene una fila de orificios, llamados lumbreras.  Estas lumbreras de admisión permanecen tapadas por el pistón la mayor parte del tiempo, pero quedan al descubierto cuando el pistón se acerca al PMI. ▓ Índice

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Motor diesel “2T” fases de un ciclo I Escape – Admisión:  El pistón se encuentra en el PMI, a punto de iniciar la carrera ascendente. Las lumbreras y las válvulas están abiertas. El aire penetra a través de las lumbreras y expulsa los gases de escape del ciclo anterior a través de las válvulas.

Compresión:  Cuando el pistón ha recorrido ¼ de la carrera ascendente, las válvulas de escape se cierran y las lumbreras quedan tapadas. En este momento, habrá sido expulsada la totalidad de los gases y el cilindro estará lleno de aire nuevo.  El resto de la carrera ascendente es una carrera de compresión. ▓ Índice

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Motor diesel “2T” fases de un ciclo II Combustión:  Inmediatamente antes de que el pistón alcance el PMS, el inyector introduce un chorro de combustible pulverizado en la cámara de combustión que está llena de aire comprimido caliente. La inflamación y expansión ocurren como en los motores de 4T y el pistón inicia su carrera motriz.

Escape – Admisión:  Aproximadamente a ¾ de recorrido descendente del pistón, se abren las válvulas y los gases quemados comienzan a salir. Cuando el pistón desciende más, él mismo destapa las lumbreras de admisión entrando aire nuevo a presión dentro del cilindro. ▓ Índice

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Tiempos de un motor diesel “2T”

ESCAPE Y ADMISIÓN

TIEMPO Nº 1 COMPRESION ▓ Índice

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TIEMPO Nº 2 POTENCIA  Ayuda

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Tiempos de un motor “2T” - simulación

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Motores OTTO “4T” fases de un ciclo - admisión Carrera de admisión:  El pistón comienza su carrera descendente y se abre la válvula de admisión. El aumento de volumen en el cilindro provoca un vacío que aspira la mezcla de aire y combustible que entra en el cilindro a gran velocidad.  Con el fin de aprovechar la inercia del gas y conseguir un buen llenado, la válvula de admisión se abre con antelación, antes de que el pistón llegue al PMS, y se cierra con retraso, después del PMI.

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Motores OTTO “4T” fases de un ciclo - compresión Carrera de compresión:  Las dos válvulas están cerradas, el pistón en su carrera ascendente comprime la mezcla, según la Rc del motor, entre 8 y 11 veces el volumen de la carrera de combustión.  El aumento de la presión eleva la temperatura de la mezcla, estas condiciones favorecen la unión entre las partículas de la masa gaseosa, formándose una mezcla muy homogénea.  Al final de la compresión, poco antes de que el pistón llegue al PMS, salta una chispa en la bujía iniciándose la combustión. ▓ Índice

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Motores OTTO “4T” fases de un ciclo - expansión Carrera de expansión:  La combustión de la mezcla comprimida causa un rápido aumento de la temperatura, apareciendo una alta presión que empuja el pistón hacia abajo, transformándose así la energía calorífica, liberada en la combustión, en energía mecánica.  El descenso del pistón aumenta el volumen dentro del cilindro, haciendo que descienda progresivamente la presión.

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Motores OTTO “4T” fases de un ciclo - escape Carrera de escape:  La válvula de escape se abre al final de la carrera de expansión, cuando aún hay presión dentro del cilindro, esta presión hace que los gases quemados salgan a gran velocidad hacia el conducto de escape. El ascenso del pistón expulsa el resto de los gases. La válvula de escape se cierra después de que el pistón haya pasado el PMS. Comienza de nuevo la admisión y el ciclo se repite. ▓ Índice

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Motores OTTO “2T” fases de un ciclo I

 LE: Lumbrera de escape.  LA: Lumbrera de admisión del cárter.  LT: Lumbrera de comunicación cárter con el cilindro (transferencia)

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Motores OTTO “2T” fases de un ciclo II Primer tiempo:  Final del escape o barrido.  Admisión del cárter.  Compresión y encendido.

 El pistón comienza su ascenso desde el PMI (4), los gases quemados están saliendo por la lumbrera de escape, barridos por los gases frescos procedentes del cárter. El pistón cierra la lumbrera de transferencia (1), lo que provoca un vacío en el cárter, cuando se abre la lumbrera de admisión, el cárter se llena con mezcla fresca de aire y gasolina.  Se cierra la lumbrera de escape y comienza la compresión. Antes de que el pistón llegue al PMS, salta una chispa en la bujía iniciando la combustión de la mezcla comprimida.

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Motores OTTO “2T” fases de un ciclo III Segundo tiempo:    

Expansión Precompresión Escape Carga del cilindro.

 Una vez superado el PMS (2), la expansión de los gases genera una fuerte presión que hace descender el pistón. Primero descubre la lumbrera de escape (3), saliendo los gases a gran velocidad debido a la presión que aún existe dentro del cilindro. Al mismo tiempo, la parte inferior del pistón comprime la mezcla introducida en el cárter, inmediatamente después se descubre la lumbrera de transferencia y los gases pasan a través de ella desde el cárter hasta el cilindro con una presión de 0,4 a 0,8 bar, produciéndose el efecto de barrido (4), por el cual los gases frescos empujan a los gases quemados hacia la lumbrera de escape.  Cuando el pistón llega al PMI, comienza su carrera ascendente y el proceso se repite.  El ciclo se completa en dos carreras, logrando por tanto un impulso o carrera de trabajo por cada vuelta del cigüeñal. ▓ Índice

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Relación de compresión I  En fig. A, el pistón está en el PMI, el cilindro tiene su volumen máximo.  En fig.B, el pistón está en el PMS, el cilindro tiene su volumen mínimo.  La relación de compresión, es el cociente entre el volumen total del cilindro y el volumen mínimo. ▓ Índice

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Relación de compresión II  La compresión en los motores diesel es muy superior a los de gasolina. En los motores de gasolina, la relación de compresión está limitada porque el combustible es comprimido con el aire, y si esta mezcla se comprime en exceso, se calienta demasiado y se inflamará por sí misma antes de que el pistón finalice su carrera de compresión y lo frenaría.  Una mezcla aire-combustible produce tanta más energía cuanto más haya sido comprimida. Por tanto, el motor diesel extrae mayor rendimiento del combustible que el motor de gasolina. ▓ Índice

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Ejercicio de repaso (1 de 12) ¿Cual de las siguientes afirmaciones sobre la fase de admisión de un motor diesel de 4T es cierta? (haz clic en la respuesta correcta).

a)

Con la válvula de admisión abierta el pistón baja desde el PMS al PM . b)

Con las válvulas de admisión y escape abiertas el cilindro se llena d ▓ Índice

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Feedback No es correcto. La válvula de escape se mantiene cerrada durante la carrera de admisión, pudiendo entrar aire únicamente por la válvula de admisión.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

 Volver

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Feedback Correcto.

Cuando el pistón llega al PMI la válvula de

admisión se cierra quedando el cilindro completamente lleno.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (2 de 12) ¿Cuál de estos esquemas corresponde a la fase de compresión de un motor diesel de 4T? (haz clic en la respuesta correcta)

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Feedback No es correcto. Recuerda que en la carrera de compresión, estando ambas válvulas cerradas, el pistón se eleva, aumentando la presión y la temperatura del aire.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

 Volver

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Feedback Correcto. Al elevarse el pistón el volumen en el que se ubica el aire disminuye, lo que provoca un aumento de la presión y temperatura.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (3 de 12) Durante la combustión en un motor diesel de 4T: (haz clic en la respuesta correcta).

a) La masa de gases calientes aumenta su presión y volumen. b) La masa de gases calientes aumenta su presión pero disminuye su volumen .

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Feedback No es correcto. El quemado de la mezcla produce que la masa de gases calientes aumente su presión y se expansione.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

 Volver

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Feedback Correcto. Al aumentar la presión de la masa de gases, dicha presión impulsa el pistón hacia abajo, lo que permite la expansión de los gases y por tanto el incremento de volumen.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (4 de 12) Para evacuar la totalidad de los gases quemados en un motor diesel de 4T: (haz clic en la respuesta correcta).

a) Se abren las válvulas de admisión y escape para que los gases puedan . b) El pistón se desplaza hasta el PMS con la válvula de escape abierta . ▓ Índice

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Feedback No es correcto. Es importante recordar que durante la evacuación la válvula de admisión permanece cerrada, mientras que la de escape permanece abierta dando lugar a la salida de los gases quemados hasta que su presión cae hasta un valor ligeramente superior al de la presión exterior.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Para vaciar completamente el cilindro de los gases quemados, es necesaria una nueva carrera del pistón con la válvula de escape abierta, y la de admisión cerrada, lo que permite su evacuación dejando sitio a la carga de aire nuevo siguiente.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (5 de 12) Las carreras que se consiguen eliminar en un motor diesel “2T” son: (haz clic en la respuesta correcta)

a) Escape y Admisión. b) Compresión y Combustión. c) Escape y Compresión.

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Feedback No es correcto. Recuerda que en los motores diesel de 2T se utiliza una bomba de aire movida por el eje del cigüeñal, esta bomba aspira el aire atmosférico, lo comprime y lo envía a cada cilindro. El aire enviado por la bomba actúa primero como aire de barrido para expulsar los gases quemados de la combustión anterior, y después como aire de alimentación al cilindro.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Para eliminar las carreras de ADM y ESC, en estos motores se utiliza una bomba de aire movida por el eje cigüeñal, esta bomba aspira el aire atmosférico, lo comprime y lo envía a cada cilindro.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (6 de 12)

La admisión de aire en un motor diesel de 2T se realiza por: (haz clic en la respuesta correcta)

a) Lumbreras. b) Válvulas de admisión.

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Feedback No es correcto. Las dos válvulas situadas en la culata de un motor de 2T son de escape, la admisión se realiza por una fila de orificios situados en la pared del cilindro.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Para permitir la entrada de aire al interior del cilindro la pared del mismo, tiene una fila de orificios llamados lumbreras. Cuando el pistón se encuentra en PMI

las

lumbreras

se

encuentran

descubiertas

permitiendo la entrada de aire en el cilindro.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (7 de 12) ¿Cual de estos esquemas corresponde al inicio de la compresión en un motor diesel de 2T? (haz clic en la respuesta correcta)

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Feedback No es correcto. En la figura se observa como el pistón descubre las lumbreras en su movimiento descendente comenzando a entrar aire nuevo en el cilindro, por tanto nos encontramos en la fase de admisión.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. La carrera de compresión comienza cuando el pistón, estando las válvulas de escape cerradas tapa las lumbreras en su movimiento ascendente.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (8 de 12) En un motor Otto de 4T, la válvula de admisión se abre y cierra: (haz clic en la respuesta correcta)

a) Después de que el pistón haya pasado el PMS y se cierra un poco antes de . b) Un poco antes de que el pistón llegue al PMS y se cierra después del PMI . ▓ Índice

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Feedback No es correcto. Recuerda que el solapo de las válvulas de admisión y escape contribuye a limpiar los gases quemados y a lograr un buen llenado de aire limpio.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Ten presente que con el fin de aprovechar la inercia del gas y conseguir un buen llenado, la válvula de admisión se abre con antelación, antes de que el pistón llegue al PMS, y se cierra con retraso, después del PMI.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (9 de 12) En que momento del ciclo Otto de 4T la bujía produce la chispa que inicia la combustión: (haz clic en la respuesta correcta)

a) Al final de la compresión, poco antes de que el pistón llegue al PMS . b) Al principio de la expansión, una vez que el pistón ha pasado el PMS .

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Feedback No es correcto.

Recuerda que, para que el motor

funcione correctamente, la carga de combustible en cada cilindro debe ser inflamada sin fallo en el momento preciso.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Al final de la compresión, poco antes de que el pistón llegue al PMS, salta una chispa en la bujía iniciándose la combustión.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (10 de 12) En la figura correspondiente a un motor Otto de 2T, la flecha señala: (haz clic en la respuesta correcta)

a) LE: Lumbrera de escape. b) LA: Lumbrera de admisión. c) LT: Lumbrera de transferencia.

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Feedback No es correcto.

Observa que la lumbrera señalada

comunica el cárter con el cilindro.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. La figura señala la lumbrera de transferencia, encargada de comunicar el cárter con el cilindro.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (11 de 12) En un motor Otto de 2T, estando la lumbrera de escape cerrada y la de admisión abierta, como en la figura: (haz clic en la respuesta correcta)

a)

Entra un mezcla de aire fresco en el cárter, de modo que se producirá un quem . b)

Entra una mezcla de aire fresco en el cárter que se precomprime antes de intro . ▓ Índice

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Feedback No es correcto. Recuerda que con la lumbrera de escape abierta, se descubre la lumbrera de transferencia y los gases frescos pasan a través de ella, desde el cárter hasta el cilindro empujando a los gases quemados hacia la lumbrera de escape.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Cuando se abre la lumbrera de admisión, el cárter se llena con mezcla fresca de aire y gasolina, que se precomprime antes de ser introducida en la parte superior.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Motores diesel - Definiciones

Ejercicio de repaso (12 de 12) ¿En cuál de estos motores se puede conseguir una mayor relación de compresión? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Motor de gasolina. b) Motor diesel.

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Motores diesel - Definiciones

Feedback No es correcto. Recuerda que en los motores de gasolina, la relación de compresión está limitada porque el combustible es comprimido con el aire, y si esta mezcla se comprime en exceso, se calienta demasiado y se inflamará por sí misma antes de que el pistón finalice su carrera de compresión y lo frenaría.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

 Volver

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Motores diesel - Definiciones

Feedback Correcto. En estos motores el combustible se inyecta en el aire ya comprimido, luego no existe peligro de que la mezcla se comprima en exceso, se caliente demasiado y se inflame por sí misma antes de que el pistón finalice su carrera de compresión y lo frene.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Motores de Combustión Interna > Ciclos

Mapa de la presentación Motores de Combustión Interna > Ciclos Ciclos Diesel 4T

Otto 4T

2T

Admisión Compresión Combustión Escape

Admisión

Compresión

2T

Expansión

Escape

Desde este mapa puedes ir a las distintas diapositivas de la presentación, haciendo clic en la caja con el concepto correspondiente.  Volver

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Referencias bibliográficas BIBLIOGRAFÍA:  Motores Diesel. Edgar J. Kates / William E. Luck.  Motores. Santiago Sanz Acebes.

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Fin de la presentación

Aquí finaliza esta presentación. Puedes repasar cualquier aspecto de la misma, si así lo deseas. En caso contrario, haz clic o pulsa espacio para terminar.

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Glosario de términos Admisión: Admisión Fase del ciclo del motor en que el aire es introducido en el interior del cilindro. Carrera: Recorrido del pistón dentro del cilindro, desde uno a otro extremo. Escape: Escape Fase del ciclo del motor en que se produce la salida de los gases quemados del interior del cilindro. Expansión: Expansión Dilatación. Soplador rotatorio: Artefacto que produce aire con cierta energía cinética, que se obtiene gracias a un mecanismo que gira en su interior.

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Ayuda a la navegación NAVEGACIÓN BÁSICA

OTRAS OPCIONES

Clic o espacio – Avanzar. RePág – Retroceder. Esc – Terminar.

Durante la presentación con diapositivas, pulsa F1 para obtener Ayuda. NAVEGACIÓN AVANZADA

1. Para desplazarse por las diapositivas de la presentación de manera aleatoria, haz clic con el botón derecho del ratón y selecciona la opción del menú Ir > Explorador de diapositivas. 2. En la ventana del Explorador de diapositivas, selecciona una diapositiva en el campo Título de las diapositivas: y haz clic en Ir a.

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