Motores de combustión interna

Mecánica. Otto de 4 tiempos. Ciclo de trabajo. Encendido. Compresión. Cruce de válvulas

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MOTORES

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Motor Otto de 4 tiempos

1.- Describe el ciclo de trabajo de un motor Otto de 4 tiempos.

El ciclo de trabajo en los motores Otto esta compuesto por 4 carreras de pistón, n las cuales realiza una operación diferente:

  • -Admisión: En este momento el pistón realiza una carrera descendente, creando un vació en el cilindro y propiciando así la entrada de la mezcla a través de la válvula de admisión que en este instante se encuentra abierta.

  • -Compresión: Cuando el pistón sube lo que conseguimos es comprimir la mezcla en un espacio reducido, como es la cámara de combustión, aumentando así la temperatura y presión de la mezcla, consiguiendo de este modo una mezcla muy homogénea. Al final de la carrera del pistón (justo antes de llegar al PMS) salta una chispa desde la bujía.

  • -Explosión y Expansión: Cuando ya ha saltado la chispa, con la cual conseguimos “explotar” la mezcla y obtener una elevadísima presión que empuja el pistón hacia abajo, se transforma la energía calorífica en energía mecánica, haciendo así descender al pistón y creando una bajada rápida de la presión en el cilindro.

  • -Escape: al final de la carrera de expansión la válvula de escape de abre para evacuar así todos los gases producidos en la explosión. Esta evacuación es favorecida por la carrera ascendente del pistón k empuja a los gases a salir.

2.- ¿En que momento se produce el encendido?

El momento en el que la bujía recibe la señal del distribuidor para hacer saltar la chispa es justo antes de que el pistón llegue al PMS en la carrera ascendente de la compresión.

3.- ¿Por qué es necesario el avance del encendido?

Este avance es necesario porque de lo contrario no obtendríamos el máximo empuje de la explosión de los gases hacia abajo. Salta justo antes de que el pistón llegue al PMS para que así reciba el máximo impulso justo después de pasar este punto.

4. - ¿Cuál es la formula para hallar el volumen unitario?

  D ² V = Volumen Unitario

V =  L D = Diámetro del Cilindro

  • L = Carrera (PMS-PMI)

5.- Si se aumenta el volumen del cilindro y se mantiene el de la cámara de combustión ¿qué ocurre con la relación de compresión?

En este caso la relación de compresión aumentaría, por que lo que estamos haciendo es, la mezcla que entraba antes mas la mezcla que entra por el aumento de volumen del cilindro, comprimirla en el mismo espacio, la cámara de combustión, aumentando así su presión y temperatura, facilitando de este modo el autoencendido

6.- Durante la Compresión ¿qué relación existe entre el volumen y la temperatura del gas?

En esta parte del ciclo, mientras mas volumen de mezcla halla que comprimir mas elevada va a ser la temperatura alcanzada.

7.- ¿Por qué es necesario el AAE?

Con el AAE (Avance a la Apertura de Escape) lo que conseguimos es disminuir importantemente la presión en el cilindro para que cuando el pistón suba pueda hacerlo con la menor resistencia posible, También es por que cuando el pistón aun esta bajando aun existe una presión que facilita la evacuación de gases para el nuevo llenado.

8.- ¿Qué se consigue con el RCA?

En este caso lo que conseguimos con el RCE (Retraso al Cierre de Admisión) es que incluso cuando el pistón comienza a subir, gracias a la velocidad obtenida en la admisión, siga un poco mas llenándose el cilindro de gas. Así conseguimos un mejor llenado de combustible para una mayor explosión.

9.- ¿Entre que dos cotas se produce el cruce de válvulas?

Dicho cruce se produce entre el AAA (Avance a la Apertura de Admisión) y el RCE (Retraso al Cierre de Escape).

10.- ¿Por qué los motores muy revolucionados necesitan un mayor cruce de válvulas?

En los motores rápidos se dispone de un amplio Angulo de cruce de válvulas, para así conseguir un buen vaciado y llenado del cilindro.

11.-¿Cual es la causa que limita la relación de compresión en los motores Otto?

En primer lugar la razón que en los motores Otto no nos permitiría aumentar la relación de compresión de manera que obtengamos mayor rendimiento y menos consumo seria el riesgo de autoencendido. Si tenemos una gran compresión elevaríamos la temperatura por encima de los 500º grados, con lo cual el se daría el efecto de autoencendido, el cual podría dañarnos piezas fundamentales del motor como pistones, bielas, cigüeñal etc...

12.- Explicar como se realiza la transformación de energía calorífica en trabajo.

La combustión de la mezcla aire y gasolina genera una determinada cantidad de calor, este como forma de energía puede transformarse en otra energía. En el tiempo de explosión y expansión lo que tenemos son unas altas presiones que empujan al pistón hacia abajo y así convertir este movimiento en un movimiento rotativo a través del cigüeñal.

13.- En el motor Otto ¿la combustión tiende a realizarse a presión constante o a volumen constante?

Se realiza a presión constante ya que cada grado que aumentas la temperatura de la mezcla el volumen crece 1/273 del volumen inicial

14.- ¿Qué representa el diagrama de trabajo?

En este diagrama podemos ver las presiones que se alcanzan en cada uno de los 4 tiempos de un motor Otto dentro de un cilindro.

15.- Un motor tiene las siguientes cotas de distribución:

AAA - 12º

RCA - 48º

AAE - 50º

RCE - 10º

Dibujar el diagrama de distribución y calcular los ángulos que permanecen abiertas las válvulas de admisión y escape.

El ángulo de cruce de las válvulas es de 22º.

16.- En un motor de 6 cilindros la carrera del piston es de 82 mm y el diámetro del cilindro de 80 mm. La cámara de combustión tiene un volumen de 53 cm³

Calcular la relación de compresión y la cilindrada del motor.

  D ²

Vu =  L

4

3.141  8²

Vu =  8'2 = 412'17 cm³

4

V = 412'17 cm³  6 = 2473'06 cm³

Vu + Vc

Rc =

Vc

412'17 + 2473'06

Rc = = 1.1666 Rc

2473'06

17.-Dibujar el diagrama de trabajo real de un motor Otto señalando los siguientes puntos:

- Presión Máxima de Compresión

- Momento de Encendido

- Presión Máxima de Combustión

- AAE

- Volumen Correspondiente a la Presión Máxima

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