el motor diesel parte 1
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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
INGENIERIA MECANICA AUTOMOTRIZ
MOTORES DE COMBUSTION INTERNA II
EL MOTOR DIESEL .
EL MOTOR DE ENCENDIDO POR COMPRESION
.
HISTORIA En 1897, el ingeniero alemán Rudolf Diesel (1858-1913), presentó su invento al mundo científico en la Asamblea General de Ingenieros Alemanes celebrada en la ciudad de Kassel. Un motor con encendido por compresión.
HISTORIA
. En comparación con el ya acreditado motor a explosión Otto, este motor tenía las ventajas de consumir mucho menos y de poder funcionar con un combustible relativamente barato, siendo posible además alcanzar
potencias muy superiores.
EL MOTOR DE ENCENDIDO POR COMPRESION
Los primeros motores de encendido por compresión fueron estacionarios de marcha lenta y para aplicarlo en camiones y automóviles como los conocemos en la actualidad fue necesario realizar algunas modificaciones.
EL MOTOR DE ENCENDIDO POR COMPRESION
Como por ejemplo:
Disminuir notablemente las dimensiones y el peso.
Elevar de modo importante el número de revoluciones (hasta 5000 rpm).
Conformación adecuada de la cámara de combustión.
Innovación de la inyección directa (por que brindan menor consumo con mayor potencia).
Innovación de la sobrealimentación que consigue una mayor potencia que puede llegar al 40%.
EL MOTOR DE ENCENDIDO POR COMPRESION
Técnicamente a este motor se lo debe llamar MEC (motor de encendido por compresión), pero se ha generalizado denominarlo Motor Diesel por su inventor.
EL MOTOR DE ENCENDIDO POR COMPRESION
Técnicamente a este motor se lo debe llamar MEC (motor de encendido por compresión), pero se ha generalizado denominarlo Motor Diesel por su inventor.
En los últimos años ha aumentado considerablemente el uso de motores Diesel en los automóviles de turismo, por las ventajas de su bajo consumo específico de combustible, la escasa concentración de “CO” y la ausencia del plomo en los gases de escape.
EL MOTOR DIESEL
MODO DE TRABAJAR DEL MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS
El motor Diesel se diferencia en puntos esenciales del motor Otto.
EL MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS
En el motor Diesel aspira únicamente aire.
EL MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS
El aire es comprimido fuertemente y su temperatura se eleva considerablemente.
EL MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS
Al estar el aire muy caliente se inyecta combustible que se inflama progresivamente, (trabaja mediante autoencendido).
EL MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS
La mezcla combustible-aire se forma únicamente en la cámara de combustión, (trabaja con formación interna de la mezcla).
EL MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS
En el motor Diesel se emplean generalmente combustibles de vaporización difícil.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
1.- Admisión:
El pistón desciende del PMS al PMI y a través de la válvula de admisión abierta aspira aire fresco filtrado.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
1.- Admisión: El aire toma calor de las válvulas, del pistón y de las paredes del cilindro, (el motor Diesel trabaja siempre con exceso de aire).
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
2.- Compresión: Con las válvulas cerradas, el pistón, en su carrera ascendente del PMI al PMS, comprime el aire aspirado a una relación de compresión “14 – 22”; las presiones llegan a unos 30 a 55 bar, el aire alcanza temperaturas entre 700 y 900°C (calor de compresión).
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
2.- Compresión:
La inyección de combustible comienza 20° a 30° antes del PMS hasta unos 2° después del PMS.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
2.- Compresión: Entre el comienzo de la impulsión del combustible y el comienzo efectivo de la inyección en la tobera de inyección transcurre un breve período que se denomina “retraso de la inyección”, y suele indicarse en grados de ángulo de giro del cigüeñal.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
2.- Compresión:
En la inyección la cantidad principal de combustible no llega al cilindro hasta que ya se han inflamado allí las primeras partículas de combustible.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
2.- Compresión:
El tiempo que transcurre desde el momento de la inyección hasta el autoencendido se denomina “retraso del encendido” aproximadamente de 0,001 s.
Este tiempo se reduce si la pulverización del combustible es muy fina y si el combustible tiene mayor tendencia de autoencendido.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
3.- Expansión: El combustible inyectado al final de la compresión se vaporiza a la alta temperatura reinante y se mezcla con el aire caliente.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
3.- Expansión:
La mezcla se inflama espontáneamente.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
3.- Expansión:
La presión de combustión (presión máxima de 65 a 90 bar, aproximadamente) impulsa al pistón hacia abajo.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
4.- Escape:
A través de la válvula de escape abierta, los gases quemados salen del cilindro a causa de la presión todavía existente y son empujados por el pistón hacia el escape.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
4.- Escape:
A plena carga la temperatura de los gases es aún de “550 a 750° C”.
LOS CUATRO TIEMPOS DEL CICLO DE TRABAJO
Para los motores Diesel hay que considerar además las características siguientes: Debido al buen llenado del cilindro el “momento de giro” es relativamente grande para todo intervalo de revoluciones (poca variación). El máximo número de revoluciones se limita por el retraso de encendido existente. El combustible Diesel ofrece menor peligro de incendio que el combustible del motor Otto. Los gases de escape contienen menos CO que los de los motores Otto.
INVESTIGAR Y SUSTENTAR 1. Teóricamente la combustión en el motor Otto se realiza a
volumen constante y en el motor diesel es a presión contante (Explicación, gráficos, diagramas, animaciones, etc.)
2. Cuales fueron los primeros combustibles utilizados en el motor de encendido por compresión y por que se dejaron de usar.
3. Ventajas y desventajas del motor diesel 4. Comparación entre el motor diesel y el motor Otto. 5. Del video extraer el funcionamiento del motor diesel
Fecha: entregar y sustentar el 24 de junio de 2014 en horario
normal de clases Grupo: máximo 4 estudiantes (sustentan indistintamente
cualquier tema). Entregar en CD (power point y anexos)
EL MOTOR DIESEL
CONSTITUCIÓN
El motor Diesel se diferencia del motor Otto en “su principio de funcionamiento”, porque tiene que soportar: elevada compresión, mayor presión final de compresión, alta presión de combustión, y temperaturas más altas, esto implica construcción más precisa y robusta.
CONSTITUCIÓN
BLOQUE DE CILINDROS Existen dos clases de bloques de cilindros: 1) Bloque integral. 2) Bloque encamisados. Además existen bloques de cilindros refrigerados por agua y por aire.
CONSTITUCIÓN
BLOQUE DE CILINDROS REFRIGERADOS POR AGUA El material utilizado para su fabricación depende del tamaño del motor: Para dimensiones pequeñas el material es la fundición perlítica, porque presenta adecuada rigidez y estabilidad de dimensiones.
CONSTITUCIÓN
BLOQUE DE CILINDROS REFRIGERADOS POR AGUA Para motores grandes se utiliza aleaciones ligeras para el carter (que es parte del bloque) y fundición perlítica para el bloque de cilindros. El bloque esta fuertemente nervado ya que soporta en su parte inferior al cigüeñal y generalmente en la parte delantera y posterior los soportes de fijación al chasis.
CONSTITUCIÓN
BLOQUE DE CILINDROS REFRIGERADOS POR AGUA Estos bloques se caracterizan por: El número y disposición de los cilindros. La concepción de los propios cilindros que pueden ser mandrinados directamente en el bloque o formados por camisas amovibles ( secas y húmedas). Por el número de apoyos del cigüeñal.
CONSTITUCIÓN
BLOQUE DE CILINDROS REFRIGERADOS POR AGUA El bloque de cilindros es el soporte sobre el cual se fijan todos los órganos auxiliares y equipos del motor; además debe estar diseñado de forma que asegure la refrigeración y la lubricación de los todos los elementos internos del bloque.
CONSTITUCIÓN
CILINDROS MANDRINADOS Los bloques mandrinados resultan más baratos de construir y asegura una continuidad térmica entre el cilindro y el bloque. Tienen la desventaja de necesitar de un tratamiento térmico después del mecanizado desuniformidad de los espesores obtenidos en la fundición, y por último los problemas que se presentan al realizar las reparaciones, han descartado éste tipo de bloque para motores de gran potencia.
CONSTITUCIÓN
CAMISAS AMOVIBLES Un bloque con camisas amovibles a sido sin duda la solución a los problemas, puesto que, presentan un sin número de ventajas como la de invertir en materiales de mejor calidad en poca cantidad, se puede utilizar aleaciones especiales: fundición perlítica de grafito laminar de dureza media o estructura bainítica, fundición dúctil o nodular, a estas aleaciones se pueden añadir metales como níquel, magnesio, etc., y que pueden obtenerse por centrifugación o cualquier otro procedimiento. El empleo de camisas de acero de tubo estirado y cromado nos da otra alternativa en la utilización de camisas amovibles.
CONSTITUCIÓN
CAMISAS HUMEDAS El material utilizado es el mismo que el mencionado en las camisas secas y amovibles, presentan una buena disipación del calor al estar en contacto directo con el agua, son recambiables y sólo vienen a la medida Standard u original.
CONSTITUCIÓN
CAMISAS HUMEDAS El inconveniente es que el bloque debe tener un mecanizado perfecto en las partes que acopla con la camisa, y presenta menos rigidez que un bloque integral o de camisas secas.
CONSTITUCIÓN
CAMISAS HUMEDAS Este tipo de camisas necesitan juntas tóricas para su estanqueidad, y en su parte superior debe necesariamente establecer un contacto íntimo con el bloque para hacer efectiva su refrigeración.
CONSTITUCIÓN
CAMISAS HUMEDAS Con el fin de evitar los riesgos de cavitación, corrosión por abrasión se les da tratamientos especiales como el aluminado y el parkerizado (sales de fósforo).
Fig. 2
CONSTITUCIÓN
BLOQUE DE CILINDROS REFRIGERADOS POR AIRE La concepción de los motores refrigerados por aire, con respecto al bloque, es completamente diferente al anterior , puesto que, en estos motores no forman un solo bloque los cilindros, sino son individuales, por tal razón en estos motores con mayor frecuencia se utiliza las aleaciones ligeras (fundición corriente) para la caja del cigüeñal (carter), y fundición perlítica para los cilindros.
CONSTITUCIÓN
BLOQUE DE CILINDROS REFRIGERADOS POR AIRE El material para la parte interna es el mismo que se utiliza para las camisas húmedas. Los cilindros en su parte exterior poseen unas alas para la disipación del calor (conductividad térmica), estas aletas son obtenidas por el procedimiento «Cronning» (moldeo en cáscaras. Los cilindros son asegurados o fijados al carter mediante espárragos.
CONSTITUCIÓN
COJINETES Están constituidos por dos semicasquillos de aleación de bronce, cupro-plomo, aluminio-acero con revestimientos de aleaciones antifricción de diversos tipos, que tienen un elevado punto de fusión (300 a 350° C).
CONSTITUCIÓN
COJINETES Los cojinetes de una manera general están constituidos de aluminio o de cupro-plomo, pudiendo ser éstos como en el caso de los cojinetes, de metal rosa de una aleación de 70% de cobre y 30% de plomo aproximadamente.
CONSTITUCIÓN
COJINETES La aleación de cobre y plomo puede contener una pequeña porción de estaño o de Zinc, que facilita su unión íntima aunque modifica sus características. Se utilizan igualmente cojinetes de bronce provistos de material antifricción (aleaciones Cu - Sn - Zn).