CURVAS CARACTERISTICAS DE MCI

1. MOTORES DE COMBUSTION
INTERNA
HISTORIA DE LOS MCI

2. DEFINICIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
Un motor es una máquina de fluido.
Es un conjunto de elementos que permiten intercambiar energía mecánica con el exterior,
generalmente a través de un eje, por variación de la energía disponible en el fluido que
atraviesa la máquina.
Un motor es una máquina de desplazamiento positivo.
Existe una cantidad definida de fluido que atraviesa la máquina en cada instante.
Un motor es un motor térmico.
Es un conjunto de elementos mecánicos que permiten obtener energía mecánica a partir del
estado térmico obtenido por un proceso de combustión tradicional.
¿Qué es un MCIA? (Motor de Combustión Interna Alternativo)
Es una máquina que mediante el desplazamiento lineal de un émbolo permite obtener energía
mecánica a partir de la energía térmica almacenada en un fluido a causa de un proceso de
combustión interna.

3. BREVE HISTORIA DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
Jean Joseph Etienne Lenoir (1822 - 1900)
 Mucho tiempo se ha discutido acerca de quien creó el primer motor térmico.
Cada invento tiene sus autores, pero debemos tener en cuenta la experiencia de
una serie de descubrimientos y desarrollos que antecedieron.
 En 1860 construyó el primer motor de combustión interna que funcionó con gas
de alumbrado.

4. El motor, con un peso de unos 100 kilos, incluía un regulador centrífugo,
como el de las máquinas de vapor para suavizar el funcionamiento y no
alcanzar más de 130 rpm, e iba refrigerado por agua, teniendo una capacidad
de 18 litros de combustible y una potencia de entre uno y cuatro caballos.
Durante la primera mitad de la década de 1860, el motor (con distintas
potencias de uno, dos, cuatro, seis, doce y veinte caballos) fue comercializado
exitosamente entre pequeños industriales que lo empleaban para mover tornos,
prensas de impresión, máquinas textiles o bombas de agua. Las principales
ventajas y desventajas:

5. VENTAJAS DESVENTAJAS
Fiable funcionamiento Excesivo gasto de aceite
lubricante
Versatilidad de sus aplicaciones Excesivo gasto de combustible
Sencillez de manejo Excesivo gasto de agua para la
refrigeración
Facilidad de construcción Producir demasiado ruido tras un
uso prolongado.
No necesitaba precalentarse como
las máquinas de vapor
Podía alimentarse directamente
desde la red de gas de alumbrado

6.  En 1866 los ingenieros alemanes E. Langen
(1833-1895) y N. Otto (1832-1891) crearon un
motor más eficiente a gas, y en 1876 N. Otto
construyó un motor de cuatro tiempos que vino a
ser el prototipo del llamado MCI con ciclo Otto (de
encendido por chispa).
 Después de 14 años de investigación y
desarrollo, Otto logró crear el motor de
combustión interna de carga comprimida el 9 de
mayo de 1876. Encontró una manera de confinar
la mezcla de combustible en el cilindro para que se
quemara de forma progresiva, en oposición a la
explosiva.
Nikolaus A. Otto

7. Este motor, que utiliza cuatro fases para generar potencia
mecánica, pasó a ser conocido como "motor de ciclo Otto". El
sistema, el mismo que venía probando infructuosamente desde
1862, requirió catorce años de perfeccionamientos hasta
completar su desarrollo.
En los 14 años previos de desarrollo, la potencia del motor de Otto
nunca excedió de los 3 CV. Pocos años después, los motores Otto
más potentes superaban los 1000 CV.
El motor de ciclo Otto se adaptó finalmente para funcionar con
bencina, gasolina, y diversos gases. Durante la Segunda Guerra
Mundial los motores de Otto llegaron a funcionar con más de 60
combustibles diversos

8. La empresa Deutz también desarrolló un carburador y un
encendido del motor de bajo voltaje fiables en 1884. Esto permitió
utilizar combustibles líquidos derivados del petróleo por primera
vez.

9. Evolución del motor Otto
Encendido de la bujía
Los motores de Otto fueron equipados con diversos diseños de
mecanismos para producir chispas eléctricas, que permitieron sustituir
el primitivo sistema de ignición por "tubo caliente". De hecho, es uno de
los primeros motores en utilizar una bujía, un conocido dispositivo que
produce una pequeña chispa eléctrica suficiente para encender la carga
de combustible. En los primeros diseños, el mecanismo constaba de un
brazo de disparo pivotante que empujaba brevemente la palanca de un
interruptor mediante una pulsación rápida.
Regulación de la velocidad del motor
Las bolas giratorias son un regulador centrífugo (un dispositivo
ampliamente utilizado con anterioridad en las máquinas de vapor).
Cuando la máquina funciona más lenta, la rueda pequeña se mueve a la
izquierda, insertando la barra en el rodillo cercano y empujándolo para
abrir la válvula del combustible, incrementando así las revoluciones del
motor.

10. Este procedimiento de control de
velocidad se conoce con frecuencia
como el método empuje o pérdida (hit or
miss en inglés) porque el motor falla
(por falta de mezcla de combustible) en
aquellos ciclos de expansión donde el
motor está funcionando por encima del
régimen deseado.
Enfriamiento de los cilindros
Los motores Otto usan una camisa
metálica que rodea al cilindro motor,
haciéndose circular agua entre ambos
cilindros.

11. Sir Dugald Clerk (1854 -1932)
Fue un ingeniero escocés que diseñó el primer motor de dos tiempos
exitoso del mundo en 1878 y lo patentó en Inglaterra en 1881.
Motor de 2 tiempos de Clerk
Clerk comenzó a trabajar en sus propios diseños de motores en octubre
de 1878 después de modificar un motor Brayton con una bujía. Los
motores Brayton (llamados "Ready Motors" se fabricaron entre 1872 y
1876) y fueron uno de los primeros motores en utilizar con éxito la
compresión y la combustión de combustible en el cilindro.

12. El motor de Clerk usaba compresión y un
novedoso sistema de encendido, uno de estos
fue exhibido en julio de 1879 Sin embargo, no
fue hasta finales de 1880 que logró producir el
motor Clerk que funcionaba en el ciclo de dos
tiempos, que se convirtió en el producto
comercial.
En 1878 Clerk obtuvo un motor Brayton
"Ready Motor" fabricado entre 1872 y 1876
por George Brayton en Filadelfia, PA, EE. UU.
Clerk se preguntó si podría mejorar el
rendimiento del motor. Pronto equipó el motor
con una bujía y un sistema de combustible
mejorado. Inicialmente, Clerk usó un cilindro
para compresión y el otro para expansión. En
un momento se produjo una explosión que
rompió el motor en dos piezas. El motor fue
reparado y exhibido en 1879.
Motor de dos tiempos
Clerk

13. Daimler, Gottlieb Wilhelm (1834-1900)
Ingeniero e industrial alemán, responsable del motor de gasolina y de la
motocicleta.
En 1864 con el fin de desarrollar el motor de gas de dos tiempos,
inventado por el primero de ellos (1861). En 1876, era producido en
Deutz el primer motor de combustión interna de cuatro tiempos (ciclo
Otto).
Basándose en el motor de Otto, en 1882 Daimler patentaba por su
cuenta un novedoso sistema de encendido. Consistía en un tubo
calentado por un quemador añadido a la cabeza del cilindro y
permanentemente conectado a la cámara de combustión, lo que permitía
prender una mezcla de petróleo y aire y obtener 600 revoluciones en vez
de las 180 de los motores de Otto.

14. En 1886, Daimler y Maybach lo adaptaron
al chasis de una diligencia creando así al
primer automóvil de cuatro ruedas que
funcionaba con motor de gasolina. Con un
solo cilindro, era capaz de desarrollar una
potencia de 0,5 CV y velocidades de unos 30
km/h.
En 1887, el nuevo motor servía también en
una embarcación y un año después era
adaptado para impulsar el dirigible de
Friedrich Hermann Wölfert (1850-1897).
En 1889, Daimler y Maybach idearon un
primer coche destinado a uso diario y lo
presentaron en París. Apenas superaba los
15 km/h, pero tenía capacidad para cuatro
viajeros, llantas de acero, cuatro piezas de
transmisión, dos cilindros en uve, válvulas
en forma de hongo y refrigerador por agua.

15. Diesel, Rudolf Christian Karl (1858-1913)
Ingeniero y empresario alemán, inventor del motor de inyección (motor diésel).
Motor Diesel
Diesel probó primero con una máquina a vapor de amoniaco, pero ésta explotó
causando graves heridas en su inventor. Tras varios meses de convalecencia,
decidió mejorar el motor de cuatro tiempos (con gas como combustible)
desarrollado en 1876 por Nikolaus Otto y Eugen Langen, obviando el encendido
externo (con bujías) al aplicar mediante un pistón grandes presiones a una
mezcla de aire y combustible hasta alcanzar el calor necesario para la ignición.

16. En 1893, Diesel exponía en un artículo los
principios físicos de los nuevos motores (el ciclo
a presión constante) y les pronosticaba una
eficiencia del 75 % frente al 10 % de las
máquinas de vapor, planteando asimismo el
método de inyección del combustible.
El motor consistía de 3 metros de alto, el nuevo
motor constaba de un único pistón de acero que
movía una gran rueda volante. Empleaba aire
comprimido a altas presiones para encender
carbón pulverizado. Sin embargo, el motor
estalló, por lo que se buscó un nuevo
combustible, hallándose en el gasoil, un
derivado del petróleo, poco refinado y barato.
Puesto a punto en 1897, al año siguiente el
motor era presentado en Münich con gran éxito.
Tenía 25 CV y cuatro cilindros. El aire
comprimido se inyectaba para atomizar el fuel y
realizar la mezcla.

17. En el año 1923, se presentó el primer motor diésel liviano y rápido
(ya giraba a 1.000 rpm), con cuatro cilindros, de 40 CV.
Este tipo de motor estaba diseñado para funcionar con numerosos
combustibles, pero rápidamente quedó claro que el gasoil era el
idóneo, porque a pesar de ser líquido, es pesado, y, por lo tanto,
casi imposible de vaporizar.
Evolución del motor Diesel
Hace casi 85 años que se produjo el primer motor diésel en serie,
montado en un mercedes-Benz 260 D(aunque no podía competir
con los motores de gasolina).

18. El verdadero auge de los motores
diésel tiene lugar a mediados de los
70, con el VW Golf GTD, el primer
motor diésel de alta velocidad de la
clase compacta, gracias al uso de
bomba de inyección distribuidora y
turbocompresor. Esto supuso que, en
Europa, todos los principales
fabricantes de automóviles siguieran
su estela.
Más adelante, en la década de los 80,
dio comienzo la era de la electrónica,
con lo que las bombas pasaron a ser
controladas electrónicamente, y lo
más revolucionario fue la aparición,
por primera vez, de los motores TDI
(Turbo Diésel de Inyección directa),
siendo Fiat el primero en utilizarlo en
el Fiat Croma del 87.

19. A finales de los 90 comenzó la mayor revolución en el mercado
automovilístico, debido al crecimiento exponencial del motor
diésel, impulsado por el desarrollo de nuevas técnicas de alta
presión de inyección de combustible: la bomba de distribución
radial del pistón (1996), el sistema Common Rail (1997) y la
tecnología «inyector», (1998).
En el año 2003, a marca Bosch utiliza la tercera generación de
inyección common-rail, con inyectores piezoeléctricos en línea,
consiguiendo reducir el ruido, el consumo de combustible, y las
emisiones de escape de sus motores diésel.

20. Felix Wankel (1902 –1988)
 En 1957 creó un motor de combustión interna con un pistón que accionaba el cigüeñal
por medio de un engranaje, comunicándole así el movimiento de giro.
 Motor de Wankel
 El primer prototipo, un mono rotor bautizado DKM, vio la luz en 1957 pero, el motor era
demasiado complicado, por lo que NSU produjo el KKM, una mecánica de 400 cc
reconocido como el primer propulsor rotativo de la historia el cual aquejaba por
numerosos problemas: fuertes vibraciones a baja velocidad, alto consumo de aceite y muy
poco par.

21. En1961 la compañía de Hiroshima firmó un
acuerdo de cooperación con NSU para el
desarrollo de la mecánica rotativa. También
Mercedes Benz se interesó por esta planta
motriz y desarrolló el prototipo C111, que no
tuvo continuidad.
Tras examinar una unidad Wankel, Mazda
creó un grupo técnico de estudio, que inició
el desarrollo de su propia versión del motor
Wankel. La primera unidad fue completada
en noviembre de 1961. Pero ésta presentaba
el mismo problema que el NSU: las
vibraciones del rotor dañaban las paredes de
la cámara de combustión.
En 1963, Mazda había logrado solventar
estos males.

22. MILLET, Félix-Théodore (1844 - 1929)
En 1887 el ingeniero Félix Théodore Millet diseña un motor
estrella de gasolina de cinco cilindros.
Al principio adapta su motor en la rueda delantera de un triciclo.
Satisfecho con sus ensayos en 1893, implementó el motor en la
rueda trasera de una bicicleta, creando la primera motocicleta de
varios cilindros.
En 1897 produjoen el taller de Alexandre Darracq Suresnes una
motocicleta, una copia está en la escuela Hippolyte Fontaine, la
auténtica dos ruedas motorizadas más antigua.

23. Evolución del motor radial
La idea de los motores radiales surge a finales de los años 1920,
después de la Primera Guerra Mundial, durante la cual los
aviones estaban propulsados por motores rotativos. En cierta
manera, estos motores tenían una disposición radial, ya que sus
cilindros se ubicaban en torno a una parte central y estaban
enfriados por aire; sin embargo, son rotativos porque los
cilindros giran alrededor de un cigüeñal, lo cual favorece su
enfriamiento, pero disminuye enormemente su fiabilidad.
Dada la tecnología de la época, era difícil la concepción de
motores livianos y eficientes. Los motores rotativos tenían
frecuentemente fallos de sobrecalentamiento, ya que debían
funcionar a máxima potencia todo el tiempo, disminuyendo
drásticamente su durabilidad y fiabilidad. El único medio de
control que existía era apagarlo en ocasiones y luego encenderlo
durante el vuelo.

24. De esta manera nace el J-1, producido por Charles Lawrance bajo
contrato con la Armada estadounidense. De esta manera el motor
radial Wright Whirlwind J-5 estuvo disponible en 1925.
Ese mismo año, tres ingenieros de la Wright, incluyendo a
Frederick Rentschler, comenzaron a desarrollar su propio diseño
de motor radial en una reciente división de una fábrica de
herramientas que pronto cedería su nombre a la historia de la
aviación: Pratt & Whitney. El primer motor, el R-1340 Wasp, fue
finalizado en vísperas de la Navidad de 1925

25. Wright Bellanca WB-2 que batió el récord de economía de
combustible al volar 51 horas sin repostar, con lo cual este motor
se convirtió en ideal para batir marcas; el aviador Charles
Lindbergh, al no poder comprar un Wright Bellanca, emprendió
su famoso cruce del Átlántico en 1927 a bordo del célebre Ryan
"Spirit of Saint Louis NYP" (NYP: New York to Paris), propulsado
también por un Wright Whirlwind J-5.
Durante algo más de treinta y cinco años, y su producción cesó en
1960 con la llegada del motor a reacción.
Wright Whirlwind J-5

26. Clasificación de los motores de combustión interna
Los motores se clasifican de acuerdo a las siguientes
características:
En línea (L)
Centrándonos en los motores de pistones convencionales,
podríamos concluir que la mayoría de los coches que vemos
diariamente en la calle tienen motor en línea. En este motor, se
sitúan los cilindros uno a continuación del otro y los más
habituales son los conocidos 4 cilindros en línea. Este tipo de
motores eran habituales en los primeros aviones, incluido el
Wright Flyer, la primera aeronave en realizar un vuelo
controlado con motor.

27. En V
Normalmente son motores de gran cilindrada, aunque también
existen modelos de baja cilindrada en algunas motos. Estos
motores se caracterizan por tener los cilindros dispuestos en forma
de V, pudiendo variar su ángulo de inclinación, lo que determina
distintas propiedades al motor. Normalmente, los más habituales
suelen ser los conocidos V6, aunque también nos podemos
encontrar con V8, V10, V12 e incluso con cilindros impares, como
V5.

28. Una variedad de estos motores son los VR, como por ejemplo el
VR6 del grupo VAG. Este tipo de motores se caracteriza por poseer
una V muy cerrada, pareciendo casi un motor en línea tradicional,
compartiendo incluso la misma culata. Otra variedad son los W
que, para hacernos una idea, son 2 motores en V juntos y que
pueden llegar a ser hasta W16, como el del Bugatti Chiron.
Los motores en V suelen ser más compactos longitudinalmente que
los motores en línea. Colocar los cilindros uno detrás de otro,
ocupa más espacio a lo largo que disponerlos en dos filas que
forman una V. Ese es uno de los motivos por los que los 10 coches
más caros del mundo tienen motores en V o en W. El espacio puede
llegar a ser un problema cuando se usan motores de 8, 12 o incluso
16 cilindros.

29. Boxer
Motor de pistones enfrentados esta tipología no habla realmente
de la disposición de los cilindros. Aunque sí de una peculiaridad
interesante: son motores que tienen dos pistones por cilindro. De
esta manera, cada explosión que se produce dentro empuja dos
pistones colocados a cada extremo del cilindro. Por eso
normalmente necesitan dos cigüeñales para transformar ambos
movimientos longitudinales en rotativos.
Una empresa española que ha desarrollado un motor de pistones
enfrentados que sustituye los cigüeñales por platos de levas.
Además, tiene los cilindros colocados formando un cuadrado para
ahorrar espacio(Algo que se podría añadir a la tipología de
motores según la disposición de cilindros, aunque es algo muy
infrecuente)

30. Gasolina
Los motores de gasolina son motores de explosión. Es decir,
motores que requieren de una chispa para encender el
combustible, que es generada por una bujía.
Los motores de gasolina pueden ser de cuatro tiempos o de dos
tiempos. El primero es el más utilizado en vehículos, con mucha
diferencia, dejando al de dos tiempos para algunos ciclomotores y
algunas máquinas industriales ya que han sido relegados por sus
mayores emisiones. Si te fijas, los motores de este tipo emiten
humo de color ligeramente azulado, porque mezclan el aceite con
la gasolina para lubricar.

31. Diésel
Estos motores usan gasóleo para
funcionar. Un combustible que no se puede
prender con una chispa, como sí hacen los
motores gasolina. En lugar de esto tienen
que encender la mezcla de aire y gasóleo
mediante la presión. Por eso la relación de
compresión de estos motores es mucho
mayor que en los de gasolina.
En general, son más eficientes que la
gasolina, aunque requieren de más y
mejores sistemas de reducción de
emisiones para no contaminar demasiado.
En este sentido, emiten más moléculas de
NOx que la gasolina, además de generar
más carbonilla. Por eso, y a pesar de los
sistemas anticontaminación que incluyen
los más modernos, están siendo muy
penalizados por las administraciones.