1) El documento resume la historia de los motores de combustión interna alternativos, desde el motor Otto hasta el motor Diesel y el motor Wankel. 2) Explica la clasificación, componentes, ciclos de operación y aplicaciones de los motores de encendido provocado y de encendido por compresión. 3) Describe los parámetros geométricos clave de los motores y sus curvas características como sistemas termodinámicos.

1. PARTE I Temas 1 y 2. Generalidades Historia de los motores Definición y clasificación de los MCIA Clasificación de los motores Aplicaciones Componentes de un MCIA Ciclos básicos de operación de los motores Diferencias entre MEP y MEC / 2T - 4T Problemas o retos de los MCIA.

2. PARTE I Temas 1 y 2. Historia de los motores 1.1. El motor Otto: en 1876 se construyo el primer motor de 4T con los principios de Beau de Rochas (1862): - Relación superficie/volumen del cilindro lo más pequeña posible - Proceso de expansión lo más rápido posible. - Expansión la máxima posible. - Máxima presión posible al inicio de la expansión. Combustible: Gas de coque Rendimiento térmico: 11% n: 190 rpm r c: 4 (relación de compresión) En 1885: 2 mejoras. Encendido electrónico de la mezcla. Carburador para vaporizar el combustible.

3. PARTE I Motor de encendido provocado

4. PARTE I Temas 1 y 2. Historia de los motores 1.2. El motor Diesel: Rudolf Diesel en 1893. Basado en el principio de compresión rápida en un medio  Incrementa su energía y su temperatura. El motor comprime aire, antes del PMS, se inyectaba aceite de maní. Al comprimir solamente aire, se incrementaron las r c. Lo que derivó un rendimiento mayor y un menor consumo de combustible. El motor Diesel en 1987: 17.8 CV, 154 rpm, rendimiento 26.2%.

5. PARTE I Introducción Máquinas de desplazamiento positivo – MEC Ciclo del motor Diesel Máquinas de desplazamiento positivo – Motores HCCI Homogeneous Charge Compression Ignition Mezcla homogénea con encendido por compresión

6. PARTE I Temas 1 y 2. Historia de los motores 1.2. El motor Wankel : Federico Wankel 1956. Inventa un motor rotativo de encendido provocado. Consta de un émbolo rotativo, con forma de triangulo curvilíneo. Posee menores pérdidas por fricción (menor número de piezas móviles), menor peso y más compacto. Presenta problemas de sellado en las cámaras de combustión, y pérdidas de calor.

7. PARTE I Temas 1 y 2. 2. Definición y clasificación de los MCIA 2.1 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. 2.2 Un motor es una máquina de desplazamiento positivo. Existe una cantidad definida de fluido que atraviesa la máquina en cada instante. 2.3 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.

8. PARTE I Temas 1 y 2. 2. Definición y clasificación de los MCIA ¿Qué es un MCIA? 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. 2.4 Cómo se clasifican los MCIA 1. Diseño del motor: motores alternativos (en línea, en V, etc.) y rotativos. 2. Ciclo de trabajo: 4T – A spiración natural, sobrealimentados y turboalimentados. 2T – Barrido por carter +, sobre y turboalimentados-

9. PARTE I Temas 1 y 2. 2.4 Cómo se clasifican los MCIA 3. Combustible: Gasolina, acpm, GN, GLP, Alcoholes, H2, biocombustibles, gas pobre, etc. 4. Método de preparación de la mezcla: Carburación, inyección de combustible. 5. Método de encendido: Provocado (MEP) o por compresión (MEC). 6. Diseño de la cámara de combustión. 7. Método de control de carga: Estrangulamiento de la mezcla, control de flujo de combustible o una combinación. 8. Método de enfriamiento: Agua, aire o no refrigerado.

10. PARTE I Temas 1 y 2. 3. Aplicaciones MEP AUTOMOCIÓN ESTACIONARIO Vehículos (turismo) Propulsión marina (pequeñas embarcaciones) Propulsión aérea (ultraligeros) Motocicletas Corta césped Sierras mecánicas Motobombas Motogeneradores

11. PARTE I Temas 1 y 2. 3. Aplicaciones MEC AUTOMOCIÓN ESTACIONARIO Vehículos industriales y de turismo Propulsión marina Maquinaria de obras públicas Maquinaria agrícola Propulsión ferroviaria Accionamiento de generadores de energía Accionamiento industrial (bombas, compresores)

12. 1. Ciclo de trabajo del motor de 4 tiempos Funcionamiento de un MCIA de 4 Tiempos RCE: Retraso cierre de escape AAE: Angulo de avance de escape RCA: Retraso cierre de admisión AAA: Avance a la apertura de admisión AE: Ángulo de avance de la chispa

13. 2. Estructura general de un MCIA El MCIA está formado por un conjunto de sistemas que permiten el correcto desarrollo de su ciclo de trabajo: Sistemas estructurales Estructura soporte Mecanismo pistón – biela – manivela Mecanismo de distribución de gases Sistemas auxiliares: Sistema de lubricación Sistema de refrigeración Sistema de suministro de combustible Sistema de renovación de la carga Sistema de encendido (sólo en MEP) Disposición de cilindros

14. 2. Sistema soporte

15. 2.1 Bloque de cilindros Motor en W Motor en V

16. 2.2 Culata o tapa de los cilindros Orden de apriete de la culata

17. 3. Mecanismo pistón - biela - manivela

18. 3.1 Grupo pistón Pistones para MEC Pistones para MEP

19. 3.1 Tipos de segmentos Segmentos del pistón

20. 3.2 Biela PARTES Biela de motor en línea Biela de motor en V Biela de motor en estrella Cojinetes

21. 3.3 Cigüeñal PARTES Cojinetes

22. 4 Mecanismo de distribución de gases en MCIA de 4T CLASIFICACIÓN SEGÚN LA POSICIÓN DE LAS VÁLVULAS

23. 4.1 Elementos del mecanismo de distribución de gases SISTEMA OHV SISTEMA OHC Rueda dentada del árbol de levas Balancín Muelle de válvulas Válvula de escape Válvula de admisión Pistón Cigüeñal Tensor de cadena Cadena Rueda dentada del cigüeñal Árbol de balancines

24. 4.2 Reglaje del sistema Tornillo de regulación Leva Balancín

25. 4.3 Particularidades de las válvulas Semiconos de retención Platillo de retención Retén de aceite Muelle de válvula Vástago Guía de válvula Cabeza de válvula Asiento de válvula ADMISIÓN ESCAPE 90º 120º

26. 4.3.1 Distribución de temperatura en las válvulas Sodio

27. 4.3.2 Número de válvulas por cilindro

28. 4.4 Tipos de sistemas de transmisión Árbol de levas Para sistemas OHC y DOHC (árbol de levas en la culata)

29. 4.4 Tipos de sistemas de transmisión (cont.) Para sistemas OHV (árbol de levas en el bloque)

30. 4.5 Sincronización del árbol de levas con el cigüeñal Sincronización en posición Cuando el árbol de levas está en la culata n: régimen de giro Sincronización en velocidad 1 2 3 4 3 1 2 1 Marcas en las ruedas dentadas 2 Marcas en la correa 3 Marcas fijas 4 Direcciones de montaje

31. 4.5 Sincronización del árbol de levas ... (cont.) Piñón del árbol de levas Marcas de puesta a punto Tensor Piñón del cigüeñal Cuando el árbol de levas está en el bloque 1, 2 y 3 Marcas de calado 4 Piñón cigüeñal, 5 Piñón intermedio 6 Piñón del árbol de levas 7 Piñón de la bomba de inyección

32. PARTE I Temas 1 y 2. 4. Componentes principales de un MCIA 5. Ciclos de operación de los motores

33. 5. Ciclos de operación de los motores - MEP

34. 5. Ciclos de operación de los motores - MEC

35. PARTE I Temas 1 y 2. 5. Ciclos de operación de los motores f Nomenclatura: 1. RCA: Retraso cierre de admisión 2. AAC: Ángulo de avance de la chispa (mec: AAI: ang. apertura inyector) 3. AIC: Ángulo de inicio de la combustión 4. AAE: Avance de la apertura del escape 5. AAA: Avance de la apertura de admisión 6. RCE: Retaso cierre de escape

36. 6. Diferencias entre MEP y MEC Característica MEP MEC Formación de la mezcla Durante la admisión Final de la compresión Encendido de la mezcla Provocado por una chispa eléctrica Autoinflamación del combustible Regulación de la carga Cuantitativa (por mariposa) Cualitativa (inyección de comb.) Combustible Gasolina, GLP, GN, etanol, biogas, gas pobre. Diesel, acpm, biocombustibles Fluido operante en el proceso de admisión aire+combustible aire Relación de compresión 8 a 11 12 a 23 Velocidad media del pistón (m/s) 8 - 16 turismos 15 - 23 deportivos 9 - 13 automoción 6 - 11 estacionarios Fr 1.0 0.4 - 0.7 Combustión Premezcla Por premezcla y muy alta por difusión Régimen de giro (rpm) 5500 - 6500 automoción 12 000 competición 1800 - 5000 automoción 500 - 1500 estacionarios 70 - 200 grandes 2T

37. Parámetros geométricos de los MCIA

38. PARTE I Temas 1 y 2. 7. Parámetros geométricos de los MCIA Diámetro del pistón D Carrera del pistón S Relación carrera diámetro S/D Sección del pistón Cilindrada unitaria N° de cilindros z Cilindrada total Vol. cámara de combustión Vc Relación de compresión Régimen de giro n Vel. media del pistón

39. Geometría del pistón, biela y cigüeñal

40. PARTE I Temas 1 y 2. 7. Parámetros geométricos de los MCIA Automotores Grandes motores marinos diesel Parámetro MEP MEC Rc 8 -12 12 – 24 D/S 0.8 – 1.2 medianos - pequeños 0.8 – 1.2 medianos - pequeños D/S 0.5 grandes de baja velocidad R=L.Biela/L. manivela 3 – 4 medianos - pequeños 3 – 4 medianos - pequeños R=L.Biela/L. manivela 5 - 9 grandes de baja velocidad

41. PARTE I Temas 2. Caracterización de los MCIA como máquina térmica: Motores como sistemas termodinámicos abiertos. NOTAS

42. PARTE I Temas 2. Caracterización de los MCIA como máquina térmica: Motores como sistemas termodinámicos abiertos. Curvas características de los motores – A plena carga NOTAS Curvas características de los motores – A cargas parciales

43. PARTE I Temas 2. Caracterización de los MCIA como máquina térmica: Motores como sistemas termodinámicos abiertos. Curvas características de los motores: Curvas multiparamétricas (curvas de nivel)

44. PARTE I Temas 2. Caracterización de los MCIA como máquina térmica: Motores como sistemas termodinámicos abiertos. MEP

45. PARTE I Temas 2. Caracterización de los MCIA como máquina térmica: Motores como sistemas termodinámicos abiertos.ç MEC

46. PARTE I Temas 2. Caracterización de los MCIA como máquina térmica: Motores como sistemas termodinámicos abiertos.ç EJEMPLOS

47. PARTE II Temas 1 y 2. 8. Parámetros de funcionamiento Lección 2. Parametros.doc 9. Ejemplo: De un motor diesel de automóvil se conocen las siguientes características: - Revoluciones a las que está funcionando el motor: 4000 rpm - Cilindrada del motor: V T =1906 cc - Consumo específico: 290 gr/kW*h - Relación carrera – diámetro: 1.1 - Rendimiento volumetrico a 4000 rpm: 0.78 - Dosado (A/F): 1/18 El motor es de 4T y cuatro cilindros, se encuentra funcionando a 1 bar y 20 °C (  aire=1.2 kg/m3), determinar: 1. Carrera y diámetro del pistón 2. Presión media efectiva 3. Potencia que está desarrollando el motor 4. Par motor para esta potencia 5. ¿La pme del punto 2, es la máxima que puede desarrollar el motor?