Termo 2 Final Motores.docx

| UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ASIGNATURA TERMODINÁMICA 2 DOCENTE ING. CAMILO TÍTULO DIFERENCIAS ENTRE MOTORES OTTO Y DIÉSEL

INTEGRANTES CARRASCO MARTIN HUITTOCCOLLO JUAN

AREQUIPA-PERU 2018

DIFERENCIAS ENTRE MOTORES OTTO Y DIÉSEL

PLAN DE INVESTIGACIÓN Bueno nosotros vamos a investigar sobre las diferencias entre un motor Otto y un motor Diésel para dar a conocer cada una de las características que hacen diferentes a estos tipos de motores.

LLUVIA DE IDEAS

Teníamos tres opciones sobre las cuales queríamos realizar esta investigación y estas son:   

Refrigeración y aire acondicionado Aire comprimido y su impacto en la industria Diferencias entre motor Otto y motor Diésel

Nosotros decidimos por la tercera ya que nos apasiona investigar acerca del corazón de la máquina que son los motores ya sea un motor Otto o un motor Diésel.

PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN Saber diferenciar entre un motor Otto o un motor Diésel para que cuando se nos pida escoger entre uno de estos dos podamos escoger el que nos va ayudar a satisfacer todos los requerimientos que se nos pida ya que cada uno tiene sus ventajas y desventajas.

MARCO TEÓRICO

MOTOR OTTO Historia El primer inventor, hacia 1862, fue el francés Alphonse Beau de Rochas. El segundo, hacia 1875, fue el alemán doctor Nikolaus August Otto. Como ninguno de ellos sabía de la patente del otro hasta que se fabricaron motores en ambos países, hubo un pleito. De Rochas ganó cierta suma de dinero, pero Otto se quedó con la fama: el principio termodinámico del motor de cuatro tiempos se llama aún ciclo de Otto. Otto construyó su motor en 1866 junto con su compatriota Eugen Langen. Se trataba de un motor de gas que poco después dio origen al motor de combustión interna de cuatro tiempos. Otto desarrolló esta máquina, que después llevaría su nombre (motor cíclico Otto), en versiones de cuatro y dos tiempos.

Podríamos definir los motores de gasolina como máquinas termodinámicas encargadas de convertir la energía química de la ignición, provocada por la mezcla del aire y el Página 1

combustible, en energía mecánica para producir el desplazamiento de un vehículo. El motor de gasolina es un motor alternativo, de combustión interna, con encendido por chispa, de cuatro tiempos, que convierte la energía química que contiene el combustible en energía cinética. El proceso se inicia con la mezcla homogénea de gasolina y aire fuera de la cámara de combustión en un elemento llamado carburador. La mezcla obtenida se hace llegar a dicha cámara, donde es comprimida. La combustión se inicia por un sistema de encendido externo al motor (bujía) de control temporizado. En el interior del cilindro se inflama y quema la mezcla de aire y gasolina. El calor generado por la combustión provoca un incremento en la presión de los gases, previamente comprimidos originando un trabajo mecánico a través del pistón, la biela y el cigüeñal. Los gases quemados son expulsados por el tubo de escape y son sustituidos por una nueva porción de mezcla tras cada carrera de combustión, todo ello se produce según el principio de los cuatro tiempos. Un ciclo Otto es una aproximación teórica al comportamiento de un motor de encendido por bujía o de explosión. Se representa en un diagrama p-V como en la figura adjunta. Siendo sus fases las siguientes:  Admisión El pistón desciende con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de mezcla (aire y combustible) en la cámara. (Expansión a presión constante puesto que al estar la válvula abierta la presión es igual a la exterior). E-A.  Compresión El pistón asciende comprimiendo la mezcla, ambas válvulas permanecen cerradas (Comprensión adiabática). A-B.

Imagen 7. laplace. Copyright

 Combustión. Con el pistón en el punto muerto superior, salta la chispa de la bujía, que inicia la combustión de la mezcla a volumen prácticamente constante (ya que al pistón no le ha dado tiempo a bajar). B-C.  Expansión Debido a la combustión se produce un ascenso brusco de temperatura que empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él, las válvulas continúan cerradas. (Expansión adiabática). C-D.  Escape Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos, desde el punto de vista del balance energético, suponer que es el mismo aire, que se ha enfriado. Este enfriamiento ocurre en dos fases. Cuando el pistón se encuentra en el punto muerto inferior, el volumen permanece aproximadamente constante D-A.

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 Cuando el pistón empuja el aire hacia el exterior, con la válvula abierta, A-E, cerrando el ciclo.

Para que se produzca un ciclo ha debido haber dos subidas y dos bajadas del pistón, por lo que recibe el nombre de motor de cuatro tiempos y el cigüeñal ha necesitado dar dos vueltas para completar un ciclo. Observando el ciclo Otto ideal, podemos considerar despreciables los procesos de admisión y de escape a presión constante A-E y E-A, puesto que son idénticos en la gráfica y de sentido opuesto, por lo que el calor y el trabajo intercambiados entre ellos se anulan mutuamente. El siguiente gráfico animado anteriores:

muestra de manera sencilla cada una de las etapas

VENTAJAS 

Menos peso

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Mayor régimen de revoluciones

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Mayor relación potencia peso

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Estructuras económicas basadas en este motor

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Configuración pistón/cilindro que favorece las presiones elevadas Fácil mecánica y mantenimiento Mejores potencias que el motor Diésel Operación silenciosa

DESVENTAJAS DEL MOTOR DE GASOLINA

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Requiere carburantes sofisticados Mala relación pmax/pme Baja eficiencia: solo aproximadamente el 30% de la energía calorífica contenida en el carburante se transforma en energía mecánica; emisiones de gases tóxicos relativamente elevadas: NO, HC, CO

MOTOR DIÉSEL

HISTORIA Fue inventado y patentado por Rudolf Diésel en 1892, del cual deriva su nombre. Fue diseñado inicialmente y presentado en la feria internacional de 1900 en París como el primer motor para "biocombustible", como aceite puro de palma o de coco. Diésel también reivindicó en su patente el uso de polvo de carbón como combustible, aunque no se utiliza por lo abrasivo que es. Un motor diésel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara (o pre cámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de auto combustión, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. Este proceso es lo que se llama la auto inflamación. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la temperatura que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de combustión a gran presión desde unos orificios muy pequeños que tiene el inyector, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura (entre 700 y 900 °C) y alta presión. Como resultado, la mezcla se inflama muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia fuera. Esta expansión, a diferencia del motor de gasolina, es adiabática, generando un movimiento rectilíneo a través de la carrera del pistón. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento rectilíneo alternativo (de va y viene, ida y vuelta) del pistón en un movimiento de rotación. Para que se produzca la auto inflamación es necesario alcanzar la temperatura de inflamación espontánea del diésel. En frío es necesario precalentar el diésel o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo fluctuando entre los 220 °C y 350 °C, y que reciben la denominación de gasóleo. Página 4

VENTAJAS 

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Durabilidad y larga vida. Probablemente esta sea la característica más importante y es debido a que el proceso de combustión de un motor diésel es por compresión de aire, mientras que el de gasolina necesita una mezcla de aire y gasolina para generar la explosión que ocurre dentro de los pistones. Esto al final se traduce en mucho menos desgaste de sus partes y más aguante de millas en comparación a su par de gasolina. Fiabilidad. Desde que Rudolf Diésel (finales del siglo XIX) creó este motor lo han adoptado todas las máquinas de trabajo duro y pesado que se pueda imaginar, ganándose así su merecida fama, pero en realidad lo que hace que este tipo de motores sean realmente fiables, es su sencillez: no hay bujías, cables, rotores, distribuidor, etc. El principio del motor se ha mantenido y sus pocas, pero fuertes piezas, en comparación con un motor a gasolina, lo han hecho sumamente confiable al consumidor. Economía. Otro aspecto de mucha importancia es que este tipo de motor puede rodar más del doble de distancia que un motor a gasolina, con la misma cantidad de combustible. Esto se debe a que el diésel tiene mayor densidad que la gasolina y como consecuencia ahorra un 30% su consumo. Capacidad de arrastre. Estos motores generan mucho torque como resultado de las bajas revoluciones que genera, lo que se traduce en un aumento de su efectividad y capacidad para para cargar o arrastrar, que es mucho mayor en comparación a la de un motor de gasolina.

DESVENTAJAS

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el precio de un vehículo con motor diésel es bastante más alta en comparación con el de un motor de gasolina. Aun cuando puede balancear este hecho con el bajo consumo y la durabilidad del combustible en comparación con su similar, la diferencia de costo entre ambos puede llegar a ser considerable. Los cuidados periódicos de éste tipo de motores deben ser mucho más frecuentes que el de cualquier otro pues si no se hacen con regularidad pueden llegar a ser altamente contaminantes. El motor diésel es mucho más pesado que un motor de gasolina, pero debido a su relación peso potencia no se le da tanta importancia, aunque sigue siendo una desventaja. Son motores más lentos, aunque los desarrollos tecnológicos de hoy en día han hecho que estos puedan generar velocidades similares a las de un motor de gasolina. La mano de obra, así como el costo de partes/repuestos, es más costosa aun cuando también es menos probable que sea necesario hacer cambios de piezas, pues su tecnología, durabilidad y la frecuenta de mantenimiento contribuyen en reducir el riesgo. Con todo y los avances de hoy en día, los motores diésel siguen siendo más ruidosos que los de gasolina.

DIFERENCIAS MÁS IMPORTANTES ENTRE MOTOR OTTO Y MOTOR DIÉSEL

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DIFERENCIAS EN LA ENTRADAS DEL COMBUSTIBLE

 La entrada de combustible en el motor diesel y el motor Otto es una de las diferencias más importantes entre ambos tipos de motores térmicos: Página 6

Entrada de combustible en el motor de gasolina  En la mayor parte de los motores de gasolina de gasolina (ciclo otto), el aire y el combustible se introducen en la cámara de combustión bajo forma de mezcla gaseosa.  La mezcla entre aire y gasolina se realiza en el carburador, y la regulación de la cantidad de mezcla introducida se obtiene por medio de una válvula de mariposa. Entrada de combustible en el motor diésel  En el motor diésel el aire se introduce en la cámara de combustión a través de conductos que van a la válv ula de aspiración. En este tipo de motores térmicos el combustible se introduce directamente por medio de un inyector.  La mezcla aire-combustible se realiza en la cámara de combusti ón. En el motor diésel no hay regulación de la cantidad de aire, únicamente hay una regulación de la cantidad de combustible introducido. 

DIFERENCIA EN LA RELACIÓN DE COMPRESIÓN

 El valor de la relación de compresión en los motores de ciclo Otto varía de 6 a 10, salvo casos excepcionales, mientras que en los motores de encendido por compresión (ciclo diésel) oscila entre 14 y 22.  En los motores Otto de encendido por chispa, el límite superior de la relación de compresión está determinado esencialmente por la calidad antidetonante del combustible en el mercado; para los motores Diésel está determinado, sobre todo, por el pe so de la estructura del motor, que aumenta al aumentar la relación de compresión. Este aumento se presenta de un modo especial con grandes cilindradas.

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DIFERENCIA DEL PESO DEL MOTOR

 En este caso, la forma de encendido afecta el peso. Es decir, en el motor diésel, el encendido del combustible se realiza por compresión. Esto significa que debe estar realizado con un diseño que pueda resistir estas altas presiones. A la práctica, esto significa un motor de mayor tamaño, y por lo tanto, más pesado.  El motor diésel es, por lo general, más pesado que un motor de gasolina Otto de igual cilindrada. 

DIFERENCIA EN EL FRENO DE MOTOR

 Otra diferencia que no afecta al rendimiento, pero si al frenado. En el caso de los motores gasolina, el freno motor lo produce el sistema de admisión de aire. Cuando en un automóvil dejamos de acelerar la llave de mariposa cierra el flujo de aire, en ese momento deja de entrar aire Página 7

en la cámara de combustión y se genera vacío. La fuerza que tiene que hacer el pistón para generar ese vacío es la energía que se consigue de frenado.  En el caso de los vehículos de gasoil, y dado que no tienen cuerpo de aceleración, no es posible cerrar el flujo de aire para generar ese vacío. El proceso natural sería el siguiente: se abren las válvulas y entra aire, se cierran las válvulas y se comprime el aire, cuando el pistón llega al punto muerto superior comienza su bajada ayudado por la presión del aire comprimido. De esta manera apenas habría pérdida de ener gía.

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DIFERENCIA EN LA RESISTENCIA

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en un motor diésel es mayor a uno de gasolina porque al soportar más altas temperaturas y presión, sus elementos, principalmente los cilindros y los pistones, son mucho más resistentes.

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DIFERENCIA EN EL ENCENDIDO

 en el motor a gasolina tiene un encendido más rápido, consigue más velocidad, sus reparaciones son más fáciles y económicas, es menos ruidoso y es más ligero. 

DIFERENCIA EN EL PRECIO

 Al igual que en los puntos anteriores la necesidad de soportar mayores presiones también afecta al coste. Un motor con piezas más resistentes también es un motor más caro.  Los vehículos con motor diésel son una opción más de este extenso mercado. Acostumbrados a ver este tipo de motores en vehículos de grandes rendimientos camiones, pick ups, además de maquinaria pesada, hoy en día se pueden conseguir bajo el capot de cualquier carro familiar. Y es que, con los avances tecnológicos, este tipo de motores cambiaron para dejar de ser aquel lento, contaminante y ruidoso motor que se conocía antiguamente, para ser el principal competidor del motor de gasolina que vemos instalado en la mayoría de los vehículos que circulan nuestras calles y avenidas.

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DIFERENCIA POTENCIA

 Al tratarse de dos combustibles totalmente distintos, sus prestaciones evidentemente también lo serán. Si lo que estás buscando en un motor con mucha fuerza en bajas revoluciones y capaz de arrastrar lo que se te pase por la cabeza, tu opción es el diésel. Si por el contrario buscas una respuesta rápida, alto régimen de vueltas y caballos por doquier, lo mejor para ti es elegir un motor gasolina.

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 Los vehículos con motor diésel son una opción más de este extenso mercado. Acostumbrados a ver este tipo de motores en vehículos de grandes rendimientos camiones, pick ups, además de maquinaria pesada, hoy en día se pueden conseguir bajo el capot de cualquier carro familiar. Y es que, con los avances tecnológicos, este tipo de motores cambiaron para dejar de ser aquel lento, contaminante y ruidoso motor que se conocía antiguamente, para ser el principal competidor del motor de gasolina que vemos instalado en la mayoría de los vehículos que circulan nuestras calles y avenidas.

CAMBIOS EN MOTORES OTTO Y DIESEL

SISTEMA DE SOBREALIMENTACIÓN El concepto más aire, más combustible, más potencia Un motor atmosférico tiene un límite de potencia que normalmente determinan varios factores, entre ellos uno de los más importantes es la cantidad de aire que puede aspirar a través de su sistema de admisión. Para aumentar la potencia hay que aumentar la cantidad de aire que entra en los cilindros y a la par inyectar más combustible. La mezcla estequiometria es la relación ideal entre aire y combustible en la que cada unidad de combustible tiene el aire, más concretamente el oxígeno, exacto con el que reaccionar de forma completa. Cuando la relación entre aire y combustible es la ideal, se dice que λ=1. Es una relación fija establecida en 14,7 gramos de aire por cada gramo de gasolina y 14,5 gramos de aire por cada gramo de diesel.

Por ello, cuando se sobrealimenta un motor, es importante también que el sistema de alimentación de combustible esté preparado para aumentar el caudal de combustible que fluye al interior de los cilindros, si no el motor funcionará con una mezcla pobre λ>1, sobrecalentándose y no pudiendo entregar toda la potencia que debería. La sobrealimentación de un motor utiliza medios mecánicos o aprovecha la dinámica de los gases, ya sea de escape o de la propia admisión para aumentar la cantidad de aire que entra en los cilindros. De esta manera los motores tienen más potencia y normalmente son más eficientes. Hasta hace algunos años, los motores diésel eran sobrealimentados y los de gasolina eran de aspiración natural, incrementado la introducción del turbocompresor el precio del vehículo diésel habitual. Hoy en día, el downsizing al que son sometidos los motores de gasolina, hace que aparezca también turbo en la mayoría de estos vehículos. Aún así, existen Diferencias entre motores turbo gasolina y diésel : Los turbos de motores diésel suelen tener mayor complicación (álabes de paso variable), mientras que los de los motores de gasolina deben soportar mayores temperaturas. LA SOBREALIMENTACIÓN EN MOTORES DE GASOLINA Página 9

En el caso de los motores de gasolina, la sobrealimentación, presenta un problema inicial que ha de tenerse en cuenta. Como se ha visto, en la combustión de los motores de gasolina, el problema que acarrea sobrepasar una cierta presión de compresión puede ocasionar problemas de picado, bien por autoencendido o por detonación. Este problema es debido al aumento de temperatura que sufre la mezcla de airecombustible dentro del cilindro en la carrera de compresión del motor que será tanto mayor cuanto mayor sea el volumen de mezcla (precisamente es lo que provoca la sobrealimentación). La solución para este problema consiste en reducir la relación de compresión por debajo de 10:1 con el fin de que no aumente demasiado la presión y con ello la temperatura de la mezcla que puede provocar el autoencendido o la detonación. Otro problema que hay que sumar a estos motores lo representa el aumento de las cargas térmicas y mecánicas. Debido a que las presiones durante el ciclo de trabajo en un motor sobrealimentado son mayores, esto se traduce en unos esfuerzos mecánicos y térmicos por parte del motor que hay que tener en cuenta a la hora de su diseño y construcción, reforzando las partes mecánicas mas proclives al desgaste y mejorando la refrigeración del motor. Otra cosa a tener en cuenta es la variación en el diagrama de distribución. Así para un motor sobrealimentado, cuanto mayor sea el AEE (avance a la apertura de la válvula de escape) tanto mejor será el funcionamiento de la turbina. También la regulación al avance del encendido debe de ser mucho mas preciso en un motor sobrealimentado, por eso se hace necesario un motor un encendido sin ruptor, por lo que es mejor el uso de encendidos transistorizados o electrónicos. Además de todo ello, la sobrealimentación de gasolina ha de tener en cuenta los siguientes factores:   

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Bomba de gasolina de mayor caudal y presión (por lo que se opta generalmente por bombas eléctricas). Que en el circuito de admisión de aire se instale un buen filtrado y que este perfectamente estanco. A fin de optimizar el llenado del cilindro, se precisa de un dispositivo (intercooler) que enfríe el aire que se ha calentado al comprimirlo por el sistema de sobrealimentación antes de entrar en los cilindros del motor. La riqueza de la mezcla, que influye directamente en la temperatura de los gases de escape; si el motor es turboalimentado, se reducirá la riqueza a regímenes bajos y elevar así la temperatura en el escape para favorecer el funcionamiento de la turbina:; por el contrario, se elevara con regímenes altos, disminuyendo la temperatura de escape, a fin de proteger la turbina. En el escape, la sección de las canalizaciones una vez superada la turbina se agranda para reducir en la medida de lo posible las contrapresiones que se originan en este punto. Asimismo, al producir la turbina una descompresión de los gases de escape, los motores turbo son muy silenciosos. La contaminación que provocan los motores turboalimentados de gasolina es comparable a la de un motor atmosférico aunque los óxidos de nitrógeno son mas importantes debido a las mayores temperaturas.

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Particularidades de la situación del sobrealimentado en los motores que utilizan carburador Según sea el sistema utilizado para sobrealimentar el motor de gasolina, el compresor puede situarse antes o despues del carburador.

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Carburador soplado: el carburador se sitúa entre el compresor y el colector de admisión. De esta forma el aire que entra en el compresor es aire limpio directamente del exterior.

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Carburador aspirado: el carburador se monta antes del compresor por lo que en este caso lo que se comprime es una mezcla de aire y gasolina

El carburador aspirado fue el más utilizado en las primeras aplicaciones de la sobrealimentación, por su sencillez y porque proporcionaba una mezcla de aire - gasolina de temperatura más baja que el sistema soplado. Sin embargo actualmente se utiliza más el sistema de carburador soplado ya que este sistema permite la utilización de un intercambiador de calor o intercooler. Esta configuración se puede ver en la imagen inferior:

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Para motores diésel o motores de gasolina alimentados por inyección esta clasificación no tiene sentido ya que los inyectores de combustible se colocan siempre después del sistema de sobrealimentación.

LA SOBREALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES DIESEL En el caso de los motores Diesel; la sobrealimentación no es una causa de problemas sino todo lo contrario, es beneficioso para un rendimiento óptimo del motor. El hecho de utilizar solamente aire en el proceso de compresión y no introducir el combustible hasta el momento final de la carrera compresión, no puede crear problemas de "picado" o autoencendido en el motor. Al introducir un exceso de aire en el cilindro aumenta la compresión, lo que facilita el encendido y el quemado completo del combustible inyectado, lo que se traduce en un aumento de potencia del motor. Por otro lado la mayor presión de entrada de aire favorece la expulsión de los gases de escape y el llenado del cilindro con aire fresco, con lo que se consigue un aumento del rendimiento volumétrico o lo que es lo mismo el motor "respira mejor".

No hay que olvidar que todo el aire que entra en el cilindro del motor Diesel hay que comprimirlo, cuanto más sea el volumen de aire de admisión, mayor será la presión en el interior de los cilindros. Esto trae como consecuencia unos esfuerzos mecánicos en el motor que tienen un limite, para no poner en peligro la integridad de los elementos que forman el motor.

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En el terreno de la sobrealimentación de motores, tanto en gasolina como en Diesel, los mejores resultados obtenidos hasta ahora se han llevado a cabo con la ayuda de los turbocompresores que si bien tienen algunos inconvenientes, tienen la gran ventaja de que no consumen energía efectiva del motor además de que están facultados para poder girar a un número elevadísimo de r.p.m.,por encima de 100.000. Todo esto y su facilidad para ser aplicados al motor debido a su pequeño tamaño (por lo menos en comparación a los compresores volumétricos) hace que se haya estudiado a fondo la manera de utilizarlos y que se hayan conseguido con ellos grandes éxitos tanto en competición como en realizaciones de motores de tipo comercial. En la siguiente gráfico vemos una comparativa de dimensiones y peso de cada uno de los tipos de compresores donde se aprecia la ventaja del turbocompresor que le hace ser mas adecuado a la hora de acoplarlo al motor.

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INYECCIONES EN MOTORES OTTO Y DIESEL INYECCION EN MOTOR DIESEL

En los motores de encendido por compresión (Diésel), la combustión se produce cuando, el combustible que se inyecta en estado líquido, pasa a estado casi gaseoso, disgregado por medio de los inyectores y mezclándose con el aire para utilizar todo el oxígeno necesario. Tras este fenómeno, la combustión se genera en puntos localizados de la cámara de combustión por autoencendido. Si atendemos bien, observamos que la mezcla y la combustión, son procesos que se producen de forma, prácticamente instantánea y además, sin límite entre el combustible que se está mezclando con el aire nuevo y el que se está quemando. Ahora bien, si nos fijamos, tanto en los motores gasolina como en diesel, los elementos que cuentan para que se genere la mezcla son muy similares; quiero decir que, ambos sistemas cuentas con depósitos de combustible, conductos, bomba de combustible, filtros de combustible, bomba de inyección, tuberías de alta presión e inyectores. Las bombas de inyección, hasta hace unos pocos años, han estado generando presiones alrededor de 1.000 bar. En la actualidad, las presiones máximas se encuentran entre los 1.500 y 2.000 bar.

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Inyección indirecta También

conocidos,

como motores

de

cámara divida; esto es debido a la geometría de la cámara de combustión, formada por una pre-cámara ubicada en la culata, que está conectada a la cámara principal por medio de una garganta. El inyector, va a introducir el combustible

en

esta

cámara.

Cuando el carburante se inyecta y empieza a arder, se produce un aumento de presión que empuja el aire y el combustible no quemado a la cámara principal a través de la garganta. Con este proceso, aumentamos la turbulencia, forzando la mezcla del combustible con el aire, que finalmente terminará de arder en la cámara principal.

Con esta técnica, se consigue que el proceso de mezcla se acelere, lo que implica que tengamos que trabajar con rosados y regímenes de giro más elevados, es decir, poder alcanzar potencias más altas. Como curiosidad, la inyección indirecta, era muy típica en vehículos diésel con cilindradas entre los 1.700 y 2.500 cm3, que llegan a alcanzar regímenes máximos por encima del 4.500 rpm. Las desventajas con respecto a los motores de inyección directa son: un menor rendimiento y una mayor dificultad de arranque en frio, debido todo ello a la elevada transferencia de calor en la cámara de combustión.

Inyección directa Common-rail: El sistema de common-rail o conducto común, es un sistema de inyección de combustible electrónico, para motores diesel de inyección directa, en el que el gasóleo, es aspirado directamente desde el depósito de combustible a una bomba de alta presión, y ésta, a su

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vez lo envía a un conducto común (a alta presión). Este conducto, va a ser el encargado de llevar el gasoil a los cilindros por medio de los inyectores.

INYECCIÓN EN MOTORES DE GASOLINA

Hace, alrededor de unos 30 años, los motores de gasolina normales, no de altas prestaciones, utilizaban lo que llamamos carburador para realizar la mezcla gasolinaaire dentro de la cámara de combustión. Los carburadores han llegado a un nivel de desarrollo muy alto, pero con la llegada de la electrónica, se ha podido superar las prestaciones de los carburadores, teniendo como contrapartida el aumento de los costes de adquisición y mantenimiento. Con la entrada en vigor de las nuevas normativas anticontaminación, mucho más estrictas, los carburadores han quedado muy limitados, por lo que los sistemas de inyección han tenido que sustituirlos, ya que son mucho más precisos y con capacidad de controlar su funcionamiento de acuerdo a los diferentes parámetros del motor.

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Inyección mono punto Este sistema utiliza sólo un inyector, como sustituto del carburador, para la alimentación de combustible. La alimentación se realiza a través de un conducto común para todos los cilindros. En este caso, el suministro de combustible es continuo y se regula por la presión de la inyección. Se trata de un sistema, que, siendo más económico que la inyección multipunto (la vemos a continuación), es mucho más precisa y permite más posibilidades que le carburador. Esta tecnología la hemos podido ver en vehículos pequeños, hasta hace unos poco años, ya que hoy día, se ha sustituido por sistemas de inyección más eficientes.

Inyección multipunto

Esta tecnología tiene una diferencia básica con respecto a la inyección monopunto: La introducción de un inyector en cada cilindro, en vez de un solo inyector para todos los cilindros. Además, está colocado en el colector de admisión, muy cerquita de la válvula, dirigiendo hacia la misma el chorro de combustible. Lo vamos a encontrar tanto en inyección indirecta como

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CONTAMINACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

MOTOR DIÉSEL Y LA CONTAMINACION Recientemente hemos visto como Volkswagen ha estado engañando a todo el mundo en lo referido a la emisión de gases contaminantes de sus motores diésel. Hace muchos años que se sabe que los motores diésel son más contaminantes que los de gasolina y las alertas en su contra son cada vez más visibles tanto por parte de la administración pública como de asociaciones medioambientales. Está demostrado que los motores diésel son más eficientes que los de gasolina desde el punto de vista de convertir combustible en movimiento. Esto implica un menor consumo a costa de motores con menor potencia. Volkswagen y otras marcas, para incrementar la potencia de sus motores diésel inyectan mucho más aire en la mezcla con el combustible, de ahí el hecho de que a día de hoy casi todos los diésel tengan turbo. Esta inyección de aire sirve para aumentar la proporción de oxígeno en la mezcla, sin embargo este incremento de oxigeno implica también un incremento de nitrógeno. La combustión del oxígeno y el combustible no es perfecta y parte del oxígeno queda sin quemar, entonces debido a las altas presiones y temperaturas usadas por este tipo de motores el nitrógeno se combina con el oxígeno no quemado generando los perniciosos óxidos y dióxidos de nitrógeno normalmente llamados NOx. Ademas, el diésel contiene partículas, algunas de ellas nano partículas que no se queman y van junto con el NOx a la atmósfera.

Durante años se ha dicho que los motores diésel son mejores para el medio ambiente dado que generan menos CO2 y así inciden en menor medida en el calentamiento global. Sin embargo hay que decir que el CO2 es inocuo para nosotros mientras que el NOx y las partículas afectan directamente a nuestra salud. Obviamente hay muchos más gases tóxicos en el humo que desprenden estos motores, sin embargo el NOx y las nanoparticulas han tomado especial relevancia por sus efectos. Por ejemplo el NOx tiene la capacidad de combinarse con otros compuesto que hay en la atmósfera y genera dificultades respiratorias en personas sensibles, inflama los pulmones pudiendo desencadenar asma y Página 18

bronquitis, aumenta el riesgo de ataques cardíacos, accidentes cerebrovasculares, etc. Por otro lado las nanoparticulas, de las cuales nuestro cuerpo es incapaz de protegerse, van taponando los bronquios y alvéolos al respirarlas, lo cual produce una disminución de la capacidad de oxigenación de la sangre. DIFERENTES TECNOLOGÍAS PARA REDUCIR SU CONTAMINACION  Válvula de recirculación de los gases de escape, comúnmente conocida como

EGR, que lo que hace básicamente es forzar que parte de los gases quemados (entre un 5 y un 10%) vuelvan a ser mezclados con combustible y aire limpio. Esto se hace para bajar la temperatura en la cámara de combustión y así reducir la formación de NOx entre un 40 y un 50%. El inconveniente, por el cual muchos propietarios de motores diésel las desactivan o no las arreglan, es que ensucian el motor.

 Catalizador de oxidación (DOC). Esta tecnología se basa en la oxidación de los

contaminantes una vez son expulsados. Concretamente oxida los restos de hidrocarburos, el monóxido de carbono (CO) y algunas de las partículas solubles. Se estima que las reducciones de emisiones debido a la utilización del DOC se sitúan entre alrededor de un 20% y un 50% en el caso de partículas y entre un 60% y un 90% en el caso de los hidrocarburos y del monóxido de carbono.  Filtros antipartículas (DPF). Estos filtros capturan partículas y después las oxidan. Los hay de dos tipos, difieren en la forma en que oxidan las partículas. En un filtro pasivo, se utiliza un catalizador que reduce la temperatura necesaria para que los gases de escape oxiden la materia. En un sistema activo, las partículas se oxidan debido al calor, tan pronto como el filtro se llena. El calor se suministra de fuentes externas, como un calentador eléctrico. Actualmente, un modelo común consiste en combinar un DOC y un DPF en un único elemento. Este modelo puede reducir los hidrocarburos, el monóxido de carbono y las particulas en un 90%. El Página 19

inconveniente de estos filtros es que muchas veces acaban taponándose y los propietarios al ver el coste muchas veces deciden simplemente no repararlo eliminándolo.

 Sistema de reducción catalítica selectiva (SCR). Este sistema funciona de

manera muy similar a los catalizadores de oxidación pero utiliza un agente exterior para catalizar y reducir los NOx a nitrógeno y agua, que son inocuos. La reducción catalítica selectiva utiliza amoniaco (en forma de urea comercialmente llamada AdBlue) que se suministra en dosis pequeñas. Esto requiere de un sistema de vigilancia cuidadosa, dado que la cantidad de urea debe ajustarse con precisión a la cantidad de NOx. Si esto no se vigila adecuadamente, se expulsara el exceso de amoniaco, el cual es toxico. La urea se suministra desde un tanque en el propio vehículo que debe rellenarse cada cierto tiempo, se estima que el coste en urea ronda los 30 euros anuales. La reducción catalítica selectiva reduce las emisiones de NOx entre un 75% y un 90%.

FUTURO PARA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA MOTOR DIÉSEL ¿Tiene futuro el motor diésel?

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Hasta finales de 2015 todo el mundo tenía fe en el diésel. Su gran rendimiento térmico, que los hacía perfectos para cumplir con los objetivos de reducción del CO2 para frenar el calentamiento global, quedaba en entredicho tras el escándalo del diéselgate. Los ciudadanos demandaron mano dura y mayores controles a los fabricantes ante el grave problema de los NOX y las partículas que Volkswagen enmascaraba. Los episodios de contaminación que padecen muchas grandes ciudades europeas aceleraron medidas drásticas, como restringir el tráfico. Las ventas de coches diésel en Europa no han parado de caer. Incluso en países donde siempre han sido los claros dominadores del mercado, como España, las ventas de turismos y todoterrenos de gasóleo cayeron en 2017 casi un 8,5% y ya sin menos de la mitad de las ventas totales. Un informe de la organización Transport and Environment (T&E) de finales del pasado año pretende dar la estocada a esta tecnología. Según ellos, emiten más gases de efecto invernadero que los de gasolina cuando se tiene en cuenta todo el ciclo de vida del vehículo. Lo puedes ver en este gráfico:

El análisis llevado a cabo en este informe revela y concluye que un auto diésel promedio produce 3 toneladas más de CO2 que el de gasolina durante su vida útil

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LA APUESTA DE LOS FABRICANTES Si observamos las últimas propuestas de los fabricantes encontraremos varias líneas de evolución del diésel. Por un lado están las marcas asiáticas como Nissan, Toyota, Hyundai, Kia y Mitsubishi que ya han mostrado públicamente su intención de ir renunciando al gasóleo. Nissan está inmersa en el proceso de electrificación, siendo una de las marcas 'evangelizadoras' del coche eléctrico. Hace unas semanas anunció que su modelo X-Trail ya no ofrecería motores diésel en su gama. En el resto de modelos la desaparición será gradual.

MOTOR OTTO

Mazda SKYACTIV-X, el futuro del motor de gasolina se parece al diésel El futuro de la movilidad personal pasa por la síntesis de nuevas tecnologías que mejoren la eficiencia de los actuales modelos técnicos. Parece que el coche eléctrico se ha convertido en la principal arma de los fabricantes a medio y largo plazo, pero Mazda se resiste a dejar morir el motor de combustión. Hace ya años arrancó su programa Skyactiv, una filosofía tecnológica basada en la eficiencia razonada, una tendencia que, finalmente, se ha revelado como una de las más acertadas dentro de una industria, la automovilística, que apostó demasiado fuerte por el downsizing -reducción del tamaño de los motores-. Ahora Mazda ha anunciado el lanzamiento, en 2019, del que se convertirá en el primer motor comercial en utilizar el encendido por compresión con gasolina, una tecnología hasta ahora sólo vista en la competición, pero nunca llevada a la carretera por su complejidad.

Según la firma japonesa, los beneficios de esta tecnología son muy importantes, sobre todo en términos de ahorro de combustible y reducción de emisiones contaminantes. Tal es así que la propia marca se atreve ya a cifrar la mejora en el entorno del 30% respecto los actuales motores Skyactiv-G.

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TECNOLOGÍAS QUE SEGUIRÁN OPTIMIZANDO LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN

Estas son las tendencias y las tecnologías desarrolladas por Schaeffler que permitirán a los motores de combustión seguir avanzando en eficiencia y en la reducción de las emisiones de CO2, adaptándose a las nuevas normativas y contribuyendo a mitigar el cambio climático.

 HIBRIDACIÓN un híbrido combina dos motorizaciones, un motor de combustión interna y otro eléctrico alimentado por baterías adicionales a la principal. Son una realidad desde hace muchos años y poco a poco empiezan a hacerse populares por la crisis, alza de combustibles, abaratamiento de la tecnología y concienciación ambiental. Por desgracia el gran público está muy mal informado de lo que suponen estos coches, y la mayoría de los prejuicios que se tienen sobre ellos desaparecen al montarse en uno. No son la solución, pero son una solución muy a tener en cuenta para el futuro inmediato. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Frente a otros sistemas de propulsión alternativa, el híbrido tiene la ventaja de que funciona con combustibles que se encuentran en cualquier gasolinera, pero con un consumo muy inferior al de un modelo equivalente no-híbrido. Esto se debe a que un híbrido recupera energía que otros modelos desperdician y a que están muy bien diseñados en cuanto a eficiencia. Son muy eficientes, más silenciosos, sus emisiones son muy bajas y es una tecnología muy probada, sobre todo en EEUU y Japón. Cada vez habrá más opciones en el mercado, sobre todo cuando se apunten los fabricantes europeos. Además, en algunos casos se pueden obtener beneficios fiscales o ayudas a la compra mediante subvenciones públicas.

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No requieren un mantenimiento especial, el sistema híbrido dura lo mismo o más que el coche. La garantía del motor eléctrico y sus baterías es muy superior al del motor térmico y transmisión, hasta los taxistas les pierden el miedo de forma progresiva. A día de hoy todos los híbridos en España son japoneses y de marcas de reconocido prestigio y fiabilidad: Honda, Lexus y Toyota. Lo malo de los híbridos es que sus baterías tienen un alto impacto ambiental si no se reciclan de forma adecuada y que están amenazados por los vehículos de combustibles alternativos, más simples mecánica y tecnológicamente. Son más caros que un modelo equivalente, aunque rentabilizables. Por otra parte, la oferta es aún muy limitada. En el mercado americano o japonés hay más donde elegir, pero en España al alcance del consumidor medio sólo hay tres modelos: Honda Civic Hybrid, Honda Insight y Toyota Prius. Los Lexus son de alta gama y más que coches para ahorrar, utilizan la hibridación para mejorar el confort, prestaciones y rendimiento.

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 GESTIÓN TÉRMICA Para maximizar la eficiencia de los sistemas de propulsión futuros, es necesario optimizar el balance térmico de todo el sistema y de sus componentes individuales; y controlar los flujos de calor. Schaeffler lanzó el primer módulo de gestión térmica para motores de gasolina en 2011 y este sistema no ha parado de desarrollarse desde entonces. La segunda generación es un módulo mecatrónico y este sistema se irá haciendo más complejo, y descentralizándose, en el futuro. Todo lo aprendido en los flujos de calor de los vehículos híbridos se empleará en el diseño de sistemas predictivos, que consigan que todos los elementos del vehículo funcionen a la temperatura adecuada, y reciban calor o frío según las necesidades de cada momento. Gracias a ello, se aumentará la eficiencia de todo el sistema y se reducirán los consumos y emisiones.

 REDUCCIÓN DE LA FRICCIÓN Los rodamientos ya han reducido considerablemente los niveles de fricción en unidades accesorias, reemplazando a los cojinetes lisos en árboles de levas, ejes de equilibrado, turbocompresores y taqués. En el turbo, los rodamientos pueden reducir hasta un 80% la fricción en frío y mejorar la respuesta, lo que aumenta en un 2,5% la eficiencia, acelera la entrega de par y reduce la riqueza de la mezcla, lo que minimiza el NOx. El siguiente paso es reemplazar los cojinetes del cigüeñal por rodamientos, algo que ya se está trabajando con Ford. Con el simple hecho de instalar un rodamiento en el primer apoyo del cigüeñal, el más alejado del volante motor, se ha conseguido una reducción del 1% del consumo de combustible.

 COMPRESIÓN VARIABLE Schaeffler está trabajando en sistemas de compresión variable electromecánicos, a los que puede aplicar toda su experiencia en la distribución variable. Variar el ratio de compresión tiene un impacto directo en la combustión y, por lo tanto, en el consumo y las emisiones; y es una de las pocas funciones del motor que aún no se ha hecho variable. La relación de compresión clásica conduce a un conflicto de intereses, para lograr un compromiso de eficiencia en carga parcial y completa. Y ese compromiso puede, en muchos casos, no ser suficiente para superar las nuevas normativas de emisiones.

 COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS Los combustibles alternativos ofrecen un enfoque adicional, que va más allá del diseño del motor para reducir las emisiones. El gas natural ya está disponible y alrededor de un 25% menos de CO2 que la gasolina convencional. Y a medio y largo plazo será posible sintetizar gas metano en un proceso PtG. Los motores diésel no se quedarán atrás y también se investiga en combustibles sintéticos basados en un proceso PtL (power to liquid). Si la energía primaria requerida durante su generación también proviene de fuentes renovables, como la energía eólica o fotovoltaica, combustibles pueden considerarse como de emisiones neutras de CO2.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Estudiar teóricamente las principales características que tienen los motores de combustión interna

OBJETIVOS ESPECIFICOS

a. Conocer los principales tipos de motores, así como los principios básicos de funcionamiento. b. Analizar las aplicaciones que tienen los motores de combustión interna.

c. Definir algunas de las fallas que se presentan en los motores combustión interna. d. Saber diferenciar entre los motores de combustión interna.

e. Ayudar al medio ambiente sabiendo que tipo de motores usar. f.

Conocer el futuro para los motores de combustión interna.

g. Realizar la mejor compra de automóvil con el mejor motor que satisfaga las necesidades del cliente y a la vez cuide las emisiones contaminantes que estos producen y así ayudar a cuidar a nuestro medio ambiente.

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CONCLUSIONES

 El conocer cuál es el motor más adecuado para realizar la función deseada es de vital importancia ya que no todos los motores nos ayudaran a realizar la tarea de manera óptima y adecuada; el conocer estos aspectos tan relevantes y trascendentes para así lograr obtener el aseguramiento de la calidad, el cual nos traerá beneficios en economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento esperados y anhelados en un motor de combustión interna.  Emisiones contaminantes este aspecto no se considera importante prácticamente por ningún conductor a la hora de hacerse con su vehículo, pero hay que hablar de él de cara a problemas generales de la sociedad. Este tema es muy amplio y se podrían dedicar páginas y páginas hablando de él. Vamos a intentar resumirlo en unas líneas. El principal problema de la utilización de los motores de gasolina es el dióxido de carbono y el famoso efecto invernadero, sin efectos importantes en la salud de las personas. Sin embargo, los motores diésel, debido a su ciclo termodinámico y forma de combustión, generan más óxidos de nitrógeno y partículas de pequeño tamaño. Por tanto, las emisiones de motores diésel producen lluvia ácida, cáncer y las famosas boinas de las ciudades, en proporción mucho más alta que los motores de gasolina.

 En el futuro tanto los motores otto y diésel serán remplazados por los motores eléctricos ya que estos no contaminan pero para esto se realizan investigaciones para seguir usando los motores de combustión interna pero de una forma hibrida

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BIBLIOGRAFÍA

                      

      

https://www.google.com.pe/search?q=motor+otto&oq=motor+otto&aqs=chrome..6 9i57j69i60l3j0l2.2534j0j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8 https://prezi.com/sag3y8ngvlqp/diferencias-motor-diesel-vs-motor-otto/ https://demotor.net/motores-termicos/diferencias-motor-otto-y-diesel http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=1037 https://clr.es/blog/es/reductores-de-velocidad-mejorar-eficiencia/ https://prezi.com/jh7sskvna5pm/copy-of-perdidas-de-energia-en-motores-decombustion-interna/ https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_Otto http://www.monografias.com/trabajos95/motor-tipo-otto/motor-tipo-otto.shtml https://www.cec.uchile.cl/~roroman/cap_10/mot-ott.htm https://www.motorpasion.com/tecnologia/sobrealimentacion-de-motores-conceptoy-tipos https://www.google.com.pe/search?q=inyeccion+en+motores&oq=inyeccion+en+ motores&aqs=chrome.69i57j0l5.3576j1j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8 https://www.autonocion.com/diferencias-motor-gasolina-diesel/ https://revistamotor.eu/index.php/de-calle/mecanica/259-gasolina-vs-diesel http://www.turbos.bwauto.com/es/products/turbochargerPrinciples.aspx https://es.wikipedia.org/wiki/Inyecci%C3%B3n_de_combustible http://www.abc.es/motor-reportajes/20140917/abci-contaminan-diesel-gasolina201409161153.html http://www.abc.es/motor/reportajes/abci-contamina-mas-coche-diesel-o-gasolina201710022143_noticia.html https://www.autobild.es/noticias/que-contamina-mas-gasolina-diesel-186980 https://www.conservatucoche.com/es/blog/emisiones-motor-diesel-vs-gasolina-n9 https://tecvolucion.com/que-es-un-motor-hibrido-y-que-tipos-hay/ https://revistamotor.eu/index.php/de-calle/mecanica/259-gasolina-vs-diesel http://www.turbos.bwauto.com/es/products/turbochargerPrinciples.aspx https://www.google.com.pe/search?q=que+es+la+sobrealimentacion+en+motores &oq=que+es+la+sobrealimentacion+en+motores+&aqs=chrome.69i57j0.7440j1j7& sourceid=chrome&ie=UTF-8 https://www.motorpasion.com/tecnologia/sobrealimentacion-de-motores-conceptoy-tipos https://es.wikipedia.org/wiki/Inyecci%C3%B3n_de_combustible http://www.abc.es/motor-reportajes/20140917/abci-contaminan-diesel-gasolina201409161153.html http://www.abc.es/motor/reportajes/abci-contamina-mas-coche-diesel-o-gasolina201710022143_noticia.html https://www.autobild.es/noticias/que-contamina-mas-gasolina-diesel-186980 https://www.conservatucoche.com/es/blog/emisiones-motor-diesel-vs-gasolinahttps://noticias.coches.com/noticias-motor/motor-diesel-futuro/266431

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  

   

   

https://www.elperiodico.com/es/economia/20180520/el-futuro-de-los-motoresdiesel-6825989 https://www.motor.es/noticias/preocupacion-futuro-diesel-201846685.html http://www.eleconomista.es/ecomotor/motor/noticias/8993269/03/18/Diesel-si-ono-la-batalla-de-las-grandes-marcas-en-Ginebra-por-definir-la-motorizacion-delfuturo.html https://mx.blastingnews.com/tecnologia/2018/03/vw-top-traza-el-renacimientopara-el-motor-diesel-002426255.html https://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/que-es-un-cochehibrido https://www.elespanol.com/motor/tecnologia/20170811/238226871_0.html https://www.interempresas.net/Sector-Automocion/Articulos/216273-10tecnologias-para-futuro-brillante-de-motores-de-combustion-y-cambiosmanuales.html http://www.motor.com.co/actualidad/industria/futuro-motores-gasolina-seraturbocargado/30483 https://www.xataka.com/automovil/mazda-asegura-haber-creado-el-motor-degasolina-del-futuro-no-usa-bujias-y-es-hasta-30-mas-eficiente https://www.motorpasion.com/mazda/mazda-se-abre-camino-con-un-nuevo-motorde-gasolina-que-quiere-competir-con-los-electricos-el-skyactiv-3 https://www.motorpasion.com/mazda/el-proximo-mazda3-usara-el-revolucionariomotor-skyactive-x-y-es-solo-el-comienzo-mazda-ha-emprendido-su-propio-camino

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UNSA/AQP-FIPS-EPIMEC

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