4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y CINEMTICA DEL MOTORUn motor de
combustin interna basa su funcionamiento, como su nombre lo indica,
en el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro
de una cmara cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la
presin y generar con suficiente potencia el movimiento lineal
alternativo del pistn (ver figura 4.1).Este movimiento es
transmitido por medio de la biela al eje principal del motor o
cigeal, donde se convierte en movimiento rotativo, el cual se
transmite a los mecanismos de transmisin de potencia (caja de
velocidades, ejes, diferencial, etc.) y finalmente a las ruedas,
con la potencia necesaria para desplazar el vehculo a la velocidad
deseada y con la carga que se necesite transportar.Mediante el
proceso de la combustin desarrollado en el cilindro, la energa
qumica contenida en el combustible es transformada primero en
energa calorfica, parte de la cual se transforma en energa cintica
(movimiento), la que a su vez se convierte en trabajo til aplicable
a las ruedas propulsoras; la otra parte se disipa en el sistema de
refrigeracin y el sistema de escape, en el accionamiento de
accesorios y en prdidas por friccin.En este tipo de motor es
preciso preparar la mezcla de aire y combustible convenientemente
dosificada, lo cual se realizaba antes en el carburador y en la
actualidad con los inyectores en los sistemas con control
electrnico. Despus de introducir la mezcla en el cilindro, es
necesario provocar la combustin en la cmara de del cilindro por
medio de una chispa de alta tensin que la proporciona el sistema de
encendido.4.1.1 El principio de funcionamiento de un motor de
combustin internaEn un motor el pistn se encuentra ubicado dentro
del cilindro, cuyas paredes le restringen el movimiento lateral,
permitiendo solamente un desplazamiento lineal alternativo entre el
punto muerto superior (PMS) y el punto muerto inferior (PMI); a
dicho desplazamiento se le denomina carrera (ver figura 4.2).Tanto
el movimiento del pistn como la presin ejercida por la energa
liberada en el proceso de combustin son transmitidos por la biela
al cigeal (ver figura 4.2). Este ltimo es un eje asegurado por los
apoyos de bancada al bloque del motor, y con unos descentramientos
en cuales se apoyan las bielas, que son los que permiten que el
movimiento lineal del pistn transmitido por la biela se transforme
en un movimiento circular del cigeal.Este movimiento circular debe
estar sincronizado principalmente con el sistema de encendido y con
el sistema valvular, compuesto principalmente por el conjunto de
vlvulas de admisin y de escape, cuya funcin es la de servir de
compuerta para permitir la entrada de mezcla y la salida de gases
de escape (ver figura 4.3).Normalmente las vlvulas de escape son
aleadas con cromo con pequeas adiciones de nquel, manganeso y
nitrgeno, para incrementar la resistencia a la oxidacin debido a
las altas temperaturas a las que trabajan y al contacto corrosivo
de los gases de escape.
4.2 EL CICLO DE FUNCIONAMIENTO TERICO DE CUATRO TIEMPOSLa mayora
de los motores de combustin interna trabajan con base en un ciclo
de cuatro tiempos, cuyo principio es el ciclo termodinmico de Otto
(con combustible gasolina o gas) y el ciclo termodinmico de Diesel
(con combustible A.C.P.M.). Por lo tanto, su eficiencia est basada
en la variacin de la temperatura tanto en el proceso de compresin
isentrpico1, como en el calentamiento a volumen (Otto) o presin
constante (Diesel).El ciclo consiste en dos carreras ascendentes y
dos carreras descendentes del pistn. Cada carrera coincide con una
fase del ciclo de trabajo (ver figura 4.4), y recibe el nombre de
la accin que se realiza en el momento, as:Admisin
CompresinCombustin - ExpansinEscape1- Par motorEn un motor de
explosin de un vehculo, la combustin de la mezcla combustible-aire
genera un aumento de la presin y temperatura en el interior de los
cilindros del motor. Esta presin interior produce a su vez una
fuerza (F) de empuje sobre el pistn que lo desplaza generando el
clsico mecanismo de biela-manivela de los motores de combustin
interna alternativos, donde el movimiento de traslacin del pistn en
el interior del bloque motor se transforma en un movimiento
circular de giro del cigeal.
2- Potencia2.1- GeneralidadesLa potencia (P) desarrollada por el
par motor (T) viene dada por la siguiente expresin:P = T Siendo ()
la velocidad angular de giro (rad/s) del eje de transmisin o eje
del cigeal.La potencia del motor se mide, segn el Sistema
Internacional de Unidades, en watios (W).En ocasiones es
interesante conocer la potencia en funcin de las revoluciones por
minutos (r.p.m.) a la que gira el motor en vez de la velocidad
angular. En efecto, si (n) son las revoluciones por minuto a la que
gira el motor, entonces la potencia (P) se expresa como sigue,T
n
P = T =
60 / 2
3- Consumo3.1- GeneralidadesEl consumo, y en concreto el consumo
especfico (C), se define como el caudal de combustible que consume
el motor o consumo horario por la potencia que proporciona. El
consumo especfico se mide eng/kWh.El consumo especfico proporciona
informacin sobre el rendimiento del motor. Cuanto menor sea su
consumo especfico, mejor es su rendimiento.El rendimiento de un
motor indica la proporcin de energa til empleada en mover el
vehculo de la total obtenida con la combustin en el motor. En los
mejores motores diesel, este rendimiento apenas supera el 40%,
mientras que en los motores de gasolina se queda por debajo de esa
cifra.Las causas de este rendimiento tan bajo en los vehculos
actuales son debidas, entre otros factores, a que se emplea gran
parte de la energa producida en el motor en aspectos como vencer la
resistencia a la rodadura del vehculo sobre la carretera
(rozamiento del neumtico con el asfalto...), prdidas en la cadena
de transmisin (embrague, caja de cambios, cojinetes...), consumo de
elementos auxiliares del vehculo (aire acondicionado,
iluminacin...), etc.
