instituto tecnolÓgico de celaya. ingeniería...
TRANSCRIPT
0
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE
CELAYA.
Ingeniería Mecatrónica.
Estudio monográfico sobre motores
automotrices.
Gabriel Jesús García Sierra.
Jesús Chávez contras.
José Francisco Ricardo.
Correos:
FECHA DE ENTREGA: 30/NOV/2014
1
INDICE
Resumen y palabras clave………………………………………………………………1
Introducción………………………………………………………………………………..2
1. Historia de los motores..................................................................................3
2. Tipos de motores………………………………………………………………….6
2.1. Motores de combustión interna………………………………….…………6
2.2. Motores de combustión externa…………………………………..……….7
3. Clasificación de los motores……………………………………………..……..7
3.1. Motores de cuatro tiempos…………………………………………….……7
3.1.1. Por número de cilindros……………………………………………….....….8
3.1.2. Por la posición de los cilindros: en línea o en V………………………..…8
3.2. Motores de dos tiempos…………………………………………………....10
4. Enfoque: motor V8………………………………………………………………11
4.1. Componentes principales…………………………………………………..12
4.2. Funcionamiento……………………………………………………………...13
4.3. Innovaciones (Nueva generación de motor V8 HEMI)…………………..14
5. Conclusiones……………………………………………………………………..16
6. Bibliografía………………………………………………………………………..17
ÍNDICE DE IMÁGENES
Fig.1. motor básico de combustión………………………………….…………………..6
Fig.2. Principios del ciclo de cuatro tiempos….………………………………………..8
Fig.3. Motor de cuatro cilindros en línea……………….……………………………….9
Fig.4. Motor V8…………………………………………………………………………...10
Fig.5. Motor de dos tiempos…………………………………………………………….11
Fig.6. Relación de Compresión. ……………………………………………………….12
Fig.7. componentes de un motor……………………………………………………….13
1
RESUMEN.
Los primeros motores de gasolina que funcionaron fueron proyectados siguiendo el
esquema de los motores a vapor. La primera máquina de vapor fue construida por
Herón de Alejandría en el siglo l, pero para Herón era solo una simple curiosidad a
la cual no le dedico mucho tiempo. Conforme fue avanzando el tiempo se fueron
creando nuevos tipos de motores, los cuales usaban otro tipo de combustible.
Actualmente conocemos:
Motores de dos tiempos: La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de
los motores de cuatro tiempos, pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un
ciclo completo, producen más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo
tamaño.
Motores de cuatro tiempos: para estos motores como su nombre lo dice se
necesitan de 4 tiempos: Alimentar con combustible para la combustión (carrera de
admisión), Comprimir la mezcla de aire y combustible para prepararla para la
combustión (carrera de compresión), Inflamar y quemar la mezcla de aire y
combustible para producir la potencia (carrera de potencia), Expulsar los gases y
residuos de combustión (carrera de escape).
Estos dos, son la principal clasificación de los tipos de motores, más sin embargo,
cada una de ellos se subdivide en algunos más.
A continuación se presenta el documento “Monografía sobre motores automotrices”.
PALABRAS CLAVE:
Ralentí
compresión
Potencia
Interferencia
Motor
Válvulas
Levas
Pistón
Carter
Cigüeñal
Combustión
Cilindro
biela
2
INTRODUCCIÓN
En los últimos años han ocurrido grandes innovaciones en la industria
automovilística, la mayoría de ellas, son resultado de continuas y largas
investigaciones del diseño de la industria en mención, de la cual, una parte
fundamental son el estudio y los avances creados en los motores, por lo cual en
este texto académico, se hará una investigación acerca de dicho tema (motores),
por supuesto enfocándonos en un tipo específico.
El presente trabajo, se estructura de tal manera que los conceptos y las bases
utilizadas, sean las adecuadas para el entendimiento del tema, así como también
se hablará de los tipos, componentes principales, el funcionamiento y las
innovaciones tecnológicas en los motores en general, tomando énfasis en un
determinado tipo.
En este texto además, se reconocerán los tipos y métodos de investigación,
fundamentales para el desarrollo de cualquier estudio o proyecto.
El presente documento, tiene como base la presente definición para Motor:
Un motor es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el
sistema transformando algún tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles,
etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóvil es este
efecto es una fuerza que produce el movimiento.
3
HISTORIA DE LOS MOTORES
Los primeros motores de gasolina que funcionaron fueron proyectados siguiendo el
esquema de los motores a vapor.
La primera máquina de vapor fue construida por Herón de Alejandría en el siglo l,
pero para Herón era solo una simple curiosidad a la cual no le dedico mucho tiempo.
[11]
Isaac newton hacia 1700 comienza a trabajar en la idea de diseñar una maquina
practica para poderla aplicar a un automóvil, pero a falta de tiempo newton dejo en
el trabajo en mano de sus ayudantes quienes no fueron capases de poder concluir
con el trabajo. Thomas Newcomen en 1712 inventa la primer máquina de vapor
practica quien a su vez fue asesorado por el físico Robert Hooke y el mecánico John
calley, posteriormente en 1774 james watt perfecciona la máquina de Newcomen
haciéndola menos pesada y con un rendimiento mayor. [7]
Sin embargo el motor actual, no puede atribuirse a una sola persona, pues es el
resultado de las ideas combinadas de varios inventores las que contribuyeron al
desarrollo del primer motor. En 1779 el francés Philippe Lebon ideo una maquina a
la que llamo “máquina de combustión interna”, en esta máquina hizo arder cierta
cantidad de gas y aire dentro de un cilindro provisto de un pistón, y la expansión de
los gases empujo el pistón hacia afuera , no pudo perfeccionar su descubrimiento
debido a su muerte. [10]
En 1820, aparece W. Cecil quien construyo algo semejante al dispositivo de Philippe
Lebon, Cecil hizo arder una mezcla de hidrogeno y aire; demostró así que su motor
está provisto de medios para transmitir energía y era capaz de hacer girar un eje a
una velocidad de 60 RPM (revoluciones por minuto). [9]
Philippe Lebon y W. Cecil no pudieron comercializar sus inventos debido a los
insuficientes conocimientos sobre termodinámica con los que contaba la ciencia en
su tiempo.
Entre 1856 y 1862, el ingeniero Beau de Rocha, hace varias investigaciones que
publica en un libro en el que basándose en los principios de termodinámica de la
época, estableció un ciclo teórico de procesos termodinámicos de un gas en un
cilindro rígido, que sería capaz de sustentar el funcionamiento de una máquina de
combustión interna de cuatro tiempos, funcionando a gas combustible, De Rocha
nunca llego a construir dicha máquina. [8]
En 1876 aproximadamente el ingeniero alemán Nikolaus August Otto, ayudado por
su mecánico E. Largen, desarrollo un motor de combustión interna de cuatro
tiempos.
4
Una variable del motor de combustión interna fue presentada por el ingeniero
alemán Rodolphe Diesel durante los años 1893 y 1898, que consistía en utilizar el
calor del aire altamente comprimido para encender una carga de combustible
inyectada en el cilindro, con lo cual la eficiencia de multiplico por encima de la de
otros motores de combustión interna de esa época, a este motor se le conoció como
el motor diesel llevando así el nombre de su inventor. [7]
Motor convencional Otto: El motor convencional de tipo Otto es de cuatro tiempos,
el rendimiento térmico de este tipo de motores se ve limitado por varios factores
como la pérdida de energía por la fricción, la refrigeración y la falta de constancia
en las condiciones de funcionamiento.
La termodinámica nos dice que el rendimiento de un motor alternativo depende en
primera aproximación del grado de compresión. Esta relación suele ser de 8 a 1 o
10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones
mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño
requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano para evitar el
fenómeno de la detonación, que puede producir graves daños en el motor. La
eficiencia o rendimiento medio de un buen motor Otto es de un 20% a un 25%: sólo
la cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica.
El funcionamiento se explica con cuatro fases que se llaman tiempos:
1. tiempo (aspiración): El pistón baja y hace entrar la mezcla de aire y gasolina
preparada por el carburador en la cámara de combustión.
2. tiempo (compresión): El émbolo comprime la mezcla inflamable. Aumenta la
temperatura.
3. tiempo (carrera de trabajo): Una chispa de la bujía inicia la explosión del gas, la
presión aumenta y empuja el pistón hacia abajo. Así el gas caliente realiza un
trabajo. [5] [6]
4. tiempo (carrera de escape): El pistón empuja los gases de combustión hacia el
tubo de escape.
Motor diesel: La mayoría de los motores diésel son asimismo de los ciclos de cuatro
tiempos, salvo los de tamaño muy grande, ferroviarios o marinos, que son de dos
tiempos. Las fases son diferentes de las de los motores de gasolina.
Algunos motores diésel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el
combustible al arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada.
La eficiencia o rendimiento de los motores diésel dependen, de los mismos factores
que los motores Otto, es decir de las presiones inicial y final de la fase de
compresión. Por lo tanto es mayor que en los motores de gasolina, llegando a
superar el 40%. En los grandes motores de dos tiempos de propulsión naval.
5
Los motores diésel grandes de 2 tiempos suelen ser motores lentos con velocidades
de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto (RPM o R/min) (grandes barcos),
mientras que los motores de 4 tiempos trabajan hasta 2.500 RPM (camiones y
autobuses) y 5.000 rpm. (Automóviles). [12]
Motores de dos tiempos: La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de
los motores de cuatro tiempos, pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un
ciclo completo, producen más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo
tamaño.
En los motores de dos tiempos, casi siempre lubricados añadiendo aceite a la
gasolina, la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través de la lumbrera
de admisión cuando el pistón está en la posición más alejada de la culata. El primer
tiempo es la compresión-encendido, en la que se inicia la combustión de la carga
de mezcla aire/combustible/aceite cuando el pistón avanza hasta el final del ese
tiempo (PMS). Después, el pistón se retira en la fase de explosión, abriendo el
orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara. De los dos
procedimientos para el 'barrido' dentro de los cilindros de los motores de dos
tiempos, proceso por el cual entra la nueva carga y se expulsan al escape los gases
procedentes de la combustión de la mezcla de trabajo. [5] [13]
Motor wankel: El motor de Wankel es compacto y ligero en comparación con los
motores de pistones, por lo que ganó importancia durante la crisis del petróleo en
las décadas de 1970 y 1980. Además, funciona casi sin vibraciones y su sencillez
mecánica permite una fabricación barata. No requiere mucha refrigeración, y su
centro de gravedad bajo aumenta la seguridad en la conducción.
Utiliza un rotor triangular-lobular dentro de una cámara ovalada, en lugar de un
pistón y un cilindro.
La mezcla de combustible y aire es absorbida a través de un orificio de aspiración y
queda atrapada entre una de las caras del rotor y la pared de la cámara. La rotación
del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una bujía. Los gases se expulsan
a través de un orificio de expulsión con el movimiento del rotor. El ciclo tiene lugar
una vez en cada una de las caras del rotor, produciendo tres fases de potencia en
cada giro. [6] [13]
6
TIPOS DE MOTORES
Motores de combustión interna:
El empleo tan grande de los motores de combustión se debe, en forma principal, a
que son una unidad completa, además funciona durante un tiempo largo con una
cantidad más a menos pequeña de combustible.
En el motor de combustión interna [1], la quema del combustible y a presión de los
gases se efectúa dentro del cilindro, su funcionamiento de pende de que un gas se
expande al calentarlo, si la
presión de gas esta confinada a
un espacio cerrado, produce
presión, la energía requerida la
suministra el combustible. La
gasolina es la más utilizada, la
energía potencial contenida en
ella se libera y se convierte en
otra forma de energía antes de
que pueda utilizarse para
impulsar un mecanismo.
Cuando la mezcla correcta de
aire y gasolina entra a un cilindro
y se inflama, curre una combustión instantánea.
El elevado calor hace que se expandan los gases en el cilindro, con lo cual empujan
el pistón hacia abajo, ese movimiento descendente del pistón se considera como
energía cinética, capaz de convertirse en energía mecánica aprovechable para
efectuar trabajo útil.
Los motores de combustión interna (fig. 2) tienen muchas piezas, la principal de
ellas es el cilindro El cilindro está abierto solo en la parte inferior u tiene instalado
un pistón que tiene cabeza o parte superior maciza, el pistón puede subir y bajar
con libertad en el cilindro, pero debe tener un ajuste que produzca un sello hermético
a los gases, este sello lo forman los anillos del pistón. Debajo del cilindro esta la
parte inferior curva que sirve para alojar el cigüeñal, soportado por un par de
cojinetes principales.
Una biela conecta el pistón con el cigüeñal, y se monta en el pistón con un pasador
o perno de pistón y se sujeta en un codo o muñón del cigüeñal, la biela puede oscilar
de un lado a otro en el perno del pistón. El codo del cigüeñal puede girar libre entre
los dos metales de cojinete de biela. El volante está montado en un extremo del
cigüeñal, cuando se introduce y se inflama una carga de aire y gasolina en la cámara
de combustión en la parte superior del cilindro, los gases en expansión empujan al
pistón hacia abajo en el cilindro, la acción del pistón es alternada, de modo que
convierte el movimiento rotatorio en potencia útil. Esta conversión de la potencia se
Fig.1. motor básico de combustión
interna
7
efectúa con la biela y el cigüeñal, el movimiento o carrera descendente del pistón
hace que la biela haga girar el cigüeñal el volante en los cojinetes principales. El
impulso adquirido por la rotación del cigüeñal y el volante sirve para elevar al pistón
a su posición original si ya no hay presión en el cilindro.
Motores de combustión externa:
Para un motor o máquina de vapor [1], se quema combustible en una caldera
para producir vapor, que se envía a alta presión a un cilindro. El motor funciona
cuando la presión del vapor hace que el pistón se mueva dentro del cilindro. El
combustible se queda fuera del motor, de ahí se deriva su nombre de motor de
combustión externa.
CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES
Motores de cuatro tiempos (fig. 3): para estos motores como su nombre lo dice se
necesitan de 4 tiempos:
Alimentar con combustible para la combustión (carrera de admisión)
Comprimir la mezcla de aire y combustible para prepararla para la combustión
(carrera de compresión)
Inflamar y quemar la mezcla de aire y combustible para producir la potencia (carrera
de potencia)
Expulsar los gases y residuos de combustión (carrera de escape)
Para tener esas cuatro carreras o tiempos, es necesario abrir y cerrar por medio de
las válvulas los orificios en la parte superior del cilindro.
Durante la carrera de admisión, el pistón baja en el cilindro con lo cual se produce
un vacío parcial en él. La presión atmosférica empuja al aire dentro del carburador
en donde se mezcla con la gasolina, luego entra por la válvula de admisión abierta.
Durante esta carrera o tiempo, la válvula de escape permanece cerrada. El cigüeñal
gira medio revolución.
La válvula de admisión se cierra, el pistón se mueve y la mezcla contenida en el
cilindro se comprime en la cámara de combustión. Ésta es la carrera o tiempo de
compresión y ambas válvulas permanecen cerradas. El cigüeñal ya ha dado una
revolución completa.
La mezcla de aire y combustible está lista para inflamarse, mediante la chispa que
salta en la bujía, la combustión se inició de inmediato y los gases producen alta
temperatura y se expanden con rapidez. Esta expansión rápida aumenta mucho la
presión dentro del cilindro y con ello se empuja el pistón hacía abajo Y se hace girar
el cigüeñal. Esta es la carrera o tiempo de potencia y ambas válvulas permanecen
cerradas.
8
El cigüeñal ya había girado una y media revolución y el cilindro está lleno de gases
quemados que se deben descargar. La fórmula de escape se abre y el pistón sube
y expulsados gases del cilindro, ésta es la carrera por tiempo de escape.
Por número de cilindros: Hoy en día, los vehículos utilizan motores de cuatro
cilindros, seis cilindros ocho cilindros. Las carreras o tiempos de potencia En los
motores de cilindros múltiples tienen una sincronización o tiempo diferentes.
En un motor de cuatro cilindros ocurren a intervalos de 180° de la rotación cigüeñal,
en los de seis cilindros, a intervalos de 120° y hierros de ocho cilindros a intervalos
de 90°.
Cuantos más cilindros pendón motor, menor será el intervalo entre las carreras
de potencia. En los motores de seis y de ocho cilindros, la segunda carrera de
potencia empieza antes de que termine la primera carrera. Esta superposición de
las carreras de potencia se llama traslapo de potencia. Los motores suelen
clasificarse en aquellos que tienen 4, 6 y 8 cilindros.
Por la posición de los cilindros: normalmente los motores de cuatro y seis
cilindros están colocados en línea y los de ocho cilindros en V.
Los motores de cuatro cilindros en línea (fig. 4) tienen el bloque con los cilindros
verticales en una sola hilera [1]. El cigüeñal esta soportado con tres o cuatro
cojinetes principales, con los codos a 180° entre sí. Los codos para los cilindros 1 y
4 están en una posición y los codos para los cilindros 2 y 3 están en otra. El árbol
de levas está construido para producir un orden de encendido de 1-3-4-2 o de 1-2-
4-3. Pueden tener válvulas en la cabeza o válvulas laterales.
Fig. 2. Principios del ciclo de cuatro tiempos.
9
Los motores de seis cilindros en línea tienen el bloque con los cilindros en una
sola hilera; pueden estar verticales o inclinados a 30° de la vertical. El cigüeñal,
soportado por tres, cuatro o más cojinetes principales, posee los codos separados
a 120° entre sí. Los codos para los cilindros 1 y 6 están en la primera posición; el 2
y 5 están en la segunda, el 3 y 4 están en la tercera. El árbol de levas está diseñado
para producir un orden de encendido de 1-5-3-6-2-4. Pueden tener válvulas en la
cabeza o válvulas laterales.
Los motores V6 tienen dos bancos de tres cilindros, a un ángulo de 60° entre sí.
El cigüeñal tiene 4 cojinetes principales. Los codos del cigüeñal y el árbol de levas
se construyen para producir un orden de encendido de 1-6-5-4-3-2. Las válvulas
son del tipo en la cabeza. A veces, se instalan juntos dos de estos motores para
producir motores V12 para camiones pesados.
Los motores V8 tienen dos bancos de cuatro cilindros cada uno y por lo general,
están a un ángulo de 90° entres si (fig. 4-30). El cigüeñal esta soportado con 4
cojinetes principales. Las bielas están unidas por pares, una de cada banco, en un
codo del cigüeñal. Los motores V8 desde hace algunos años tienen válvulas en la
cabeza, aunque también se emplearon válvulas laterales. Debido a la variedad de
sistemas para numeración de cilindros, hay mucha diferencia en los órdenes de
encendido.
Fig. 3. Motor de cuatro cilindros en línea
10
MOTORES DE DOS TIEMPOS:
[1] Los motores pequeños de dos tiempos se utilizan para cortadoras de pasto
Snowmobiles, tractores pequeños para jardín y también en motores de fuera de
borda para lanchas. Estos motores tienen enfriamiento por aire o enfriamiento por
agua. Se lubrican porque el aceite lubricante se mezcla con la gasolina; tienen
sistema de encendido de magneto.
Los motores de dos tiempos más comunes son los diésel grandes para vehículos,
sin embargo, se fabrican algunos motores de gasolina de dos tiempos para
aplicaciones especiales.
Solo se requieren dos carreras o tiempos del pistón para completar el ciclo de dos
tiempos.
Para las carreras de admisión, compresión, potencia y escape, se necesitan dos
carreras del pistón del cual actúan las partes superior e inferior. La parte inferior del
pistón se emplea para producir el vacío en la caja del cigüeñal a fin de succionar la
mezcla de aire y combustible a lo largo del carburador. También se utiliza para la
compresión de parcial de esta mezcla de aire y combustible en la caja del cigüeñal,
justo antes de que el pistón descubra la lumbrera de admisión.
Fig.4. Motor V8
11
Enfoque: Motor V8 de combustión interna.
Relación de compresión de un motor de combustión interna:
La relación de compresión en un motor de combustión interna [1] es el número que
permite medir la proporción en que se ha comprimido la mezcla de aire-combustible
(Motor Otto) o el aire (Motor Diésel) dentro de la cámara de combustión de
un cilindro. Para calcular su valor teórico se utiliza la fórmula siguiente:
Fig.5. Motor de dos tiempos
12
Donde:
d = diámetro del cilindro. s = carrera del pistón desde el punto muerto superior hasta el punto
muerto inferior Vc = volumen de la cámara de combustión. RC = es la relación de compresión y es adimensional.
Independientemente al número de cilindros, la fórmula se aplica a uno solo.
Fig.6. Relación de Compresión.
Componentes principales de un motor de combustión interna.
Los componentes principales de un motor de combustión interna ya sea de 4, de 6,
u de 8 cilindros son muy similares, los cuales se diferencian principalmente por su
número de cilindros y por la posición de estos, a continuación se darán los
principales componentes de un motor de 4 cilindros, apoyándose de algunas
imágenes (figura 2). Para entender mejor la forma en la cual están ubicados.
Colectores de escape.
Colectores de admisión.
Culata.
Válvulas.
Bloque.
Cilindro.
Segmento.
Biela.
Pistón.
Cigüeñal.
Volante.
Cabeza de cilindros.
Correa de distribución.
Cojinete de bancada.
Carter.
13
Fig.7. componentes de un motor.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y CINEMÁTICA DEL MOTOR.
Un motor de combustión interna basa su funcionamiento, como su nombre lo indica,
en el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro de una
cámara cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la presión y generar con
suficiente potencia el movimiento lineal alternativo del pistón. Este movimiento es
transmitido por medio de la biela al eje principal del motor o cigüeñal, donde se
convierte en movimiento rotativo, el cual se transmite a los mecanismos de
transmisión de potencia (caja de velocidades, ejes, diferencial, etc.) y finalmente a
las ruedas, con la potencia necesaria para desplazar el vehículo a la velocidad
deseada y con la carga que se necesite transportar.
Mediante el proceso de la combustión desarrollado en el cilindro, la energía química
contenida en el combustible es transformada primero en energía calorífica, parte de
la cual se transforma en energía cinética (movimiento), la que a su vez se convierte
en trabajo útil aplicable a las ruedas propulsoras; la otra parte se disipa en el sistema
de refrigeración y el sistema de escape, en el accionamiento de accesorios y en
pérdidas por fricción. 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
electrónico. Después de introducir la mezcla en el cilindro, es necesario provocar la
combustión en la cámara de del cilindro por medio de una chispa de alta tensión
que la proporciona el sistema de encendido.
14
Principio de funcionamiento de un motor de combustión interna.
En un motor el pistón 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 [3].
El movimiento del pistón y la presión ejercida por la energía liberada en el proceso de combustión son transmitidos por la biela al cigüeñal. Este último 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 pistón transmitido por la biela se transforme en un movimiento circular del cigüeñal.
Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el sistema de encendido y con el sistema valvular, compuesto principalmente por el conjunto de válvulas de admisión y de escape, cuya función es la de servir de compuerta para permitir la entrada de mezcla y la salida de gases de escape.
Normalmente las válvulas de escape son aleadas con cromo con pequeñas adiciones de níquel, manganeso y nitrógeno, para incrementar la resistencia a la oxidación debido a las altas temperaturas a las que trabajan y al contacto corrosivo de los gases de escape.
INNOVACIÓNES:
En esta investigación se decidió profundizar en un motor v8 HEMI el cual es un
motor muy común en el mercado de autos ya que es utilizado en una gran cantidad
de vehículos de la marca Chrysler, Dodge y jeep. Los autos que llevan este motor
son:
Dodge RAM 1500 (camioneta pick up).
Dodge RAM 2500 (camioneta pick up).
Dodge RAM 3500 (camioneta pick up).
Dodge Durango (camioneta van).
Chrysler Aspen (camioneta van).
Jeep Comander (camioneta van).
Jeep Cherokee (camioneta van).
Jeep Grand Cherokee (camioneta van).
Chrysler 300 (automóvil sedán).
Dodge Charger automóvil sedán).
Dodge Challenger (automóvil, Muscle car).
15
Este tipo de motores es utilizado principalmente en camionetas, autos grandes, y
autos deportivos, debido a su gran tamaño y potencia en comparación con uno de
4 cilindros o un v6. Para entender mejor a continuación se dará una ficha técnica
sobre sobre él.
Actualmente la versión más potente del famoso motor HEMI V8 6.4 litros que brinda
470 hp. El desarrollo del nuevo motor bajo el nombre de Hellcat cuenta con un
bloque grande también aunque será de 6.2 litros que incorporará un supercargador
mecánico con lo que el nuevo HEMI V8 entregará 640 hp, aunque no sabemos si
será para el modelo base, aunque claro está que existirán versiones como Super
Bee que podrían tener unos cuantos equinos más.
Ficha técnica.
Cilindrada, litros: 5.71 L.
Disposición de cilindros/ N° de cilindros: V8 / 90°
Relación de compresión: 9. 6 : 1
Diámetro de cilindro (mm): 99.5
Potencia cv/rpm: 340 / 5200
Torque, lb-pie/rpm: 370 /4200
Orden de encendido: 1-8-4-3-6-5-7-2
Distribución: OHV
Válvulas por cilindro: 2
Presión de aceite: ralentí:4 psi/3000 RPM: 25-110 psi
Alimentación: MPI
Block/Cabeza: Hierro fundido / Aluminio
Interferencia de motor: Si
Sistema de alimentación MPI (inyección múltiple-punto).
Los sistemas por lotes MPI inyectan combustible en grupos de cilindros. En un motor
de pistones, los cilindros se encuentran en puntos diferentes de su ciclo de
combustión en tiempos diferentes, por lo que un sistema por lotes puede ser
utilizado para inyectar combustible a los cilindros en una parte similar del ciclo. Los
sistemas secuenciales MPI son más complicados ya que sincronizan la inyección,
de manera que en cada cilindro es suministrada la cantidad exacta de combustible
que este necesita.
16
Tipos de Sistemas de MPI
[19]Dependiendo de cómo se maneja la inyección MPI sistemas se clasifican en varios tipos. Motores MPI simultáneas inyectan combustible en todos los cilindros en el mismo tiempo exacto, lo que es similar al sistema de inyección de un solo punto, en el que el combustible suministrado a cualquier cilindro dado en cualquier momento dado es la misma en ambos casos. Sistemas MPI lotes inyectar combustible en grupos de cilindros. En un motor de pistones, cilindros se encuentran en diferentes puntos de su ciclo de combustión en diferentes momentos, por lo que un sistema por lotes puede ser utilizado para inyectar combustible a los cilindros en una parte similar del ciclo. Sistemas MPI secuenciales son más complicadas, y la hora de la inyección de combustible, de manera que entre cada cilindro exactamente cuando se necesita.
En comparación con un solo punto inyección o carburación, los motores MPI tienen
una mejor economía de combustible y menos emisiones. Esto es debido a que el
motor puede medir la cantidad de combustible necesario para cada cilindro. Si se
añade demasiado combustible, hay restos de hidrocarburos y monóxido de carbono
se forman a partir de la combustión, si se añade demasiado poco combustible, la
mezcla puede explotar temprana, dando lugar a motor "knock." Inyección
multipunto, en combinación con otras tecnologías, también puede mejorar la
eficiencia de combustible, permitiendo que el motor para desactivar selectivamente
ciertos cilindros durante las operaciones de crucero cuando no se necesita potencia
del motor.
Conclusión.
En este trabajo se dieron a conocer la historia, los componentes, su funcionamiento
etc. Se comenzó con el primer motor el cual fue a vapor el cual se tomó como base
para general el primer motor de combustión interna el cual fue de un solo cilindro
hasta llegar a los nuevos motores que hoy en días conocemos. Se pudo ver que en
el funcionamiento y diseño de un motor influyen una gran cantidad de materias tales
como la termodinámica, mecánica, electrónica y mecatrònica.
También se tomaron en cuenta las innovaciones tecnológicas como el sistema MPI
principalmente, sus componentes y su funcionamiento.
Se pudo ver que el motor es una maquina precisa que debe funcionar de una forma
sincronizada porque de lo contrario puede sufrir graves daños en sus componentes,
además las innovaciones principalmente son sistemas eléctricos que mejoran el
desempeño del motor, con este tipo de innovación se busca que haya un mayor
rendimiento de combustible y con esto tratar de minimizar el impacto al medio
ambiente.
17
Referencias bibliográficas.
[1] Mecánica Automotriz, quinta edición. Teoría, mantenimiento y reparación. [2] YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevación. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 814. Valencia, 200 pp. Depósito Legal: V-316-2012. http://victoryepes.blogs.upv.es/2013/06/29/relacion-de-compresion-de-un-motor-de-combustion-interna/ Consultado: 22 de noviembre de 2014 a las 15:00 horas. [3]http://www.electriauto.com/mecanica/motor-de-combustion-interna/componentes-del-motor/ Consultado: 22 de noviembre de 2014 a las 16:00 horas. [4]http://www.banrepcultural.org/node/92121 Consultado: 22 de noviembre de 2014 a las 17:30 horas. [5] E. Ellinger Herbert, D. Halderman James. Ajuste de motores y control de emisiones, Tomo 2.2ª edición en inglés. México. Edit. Prentice-Hall Hispanoamérica, S.A, 1993. [6] Manual de datos técnicos para motores a gasolina, Tomo 1 y 2, 15ª edición, México, TF Víctor. [7] Los grandes inventos. La gran aventura del ingeniero humano. Colombia: el Colombiano. 1996. [8] Burón J. M. Evolución histórica de las máquinas y motores térmicos. ETSIL. Universidad Politécnica de Madrid. [9] O´Brien, Robert. Maquinas: México. 1966. Time. p. 200. [10] http://www.museoscienciaza.org/energia/vapore/savery.html. [11] http://mecanicavirtual.iespana/encended_convencional.html. [12] El motor diesel, D.Hermógenes Gil Martínez, Ed. CULTURAL, S.A., Ed. 2004 [13] El motor de gasolina, D.Hermógenes Gil Martínez, Ed. CULTURAL, S.A., Ed. 2004 [14] Moller, E. (2003).EN EL FUTURO INMEDIATO, TECNOLOGIA AUTOMOTRIZ
CONTAMINANTE. (Spanish). Contenido, (476), 14.
18
[15] http://www.allpar.com/mopar/new-mopar-hemi.html
[16] http://centrodeartigo.com/articulos-noticias-consejos/article_140419.html
[17] http://www.fceia.unr.edu.ar/fceia1/mecanica/Automotores/Capitulo_1.pdf
[18] http://cdigital.uv.mx/bitstream/12345678/390/1/MarioAlberEspinosaProt.pdf
UNIVERSIDAD VERACRUZANA, monografía para obtener el título en: INGENIERO
MECANICOELECTRICO, Mario Alber Espinosa Prot.
[19] http://www.automotriz.biz/coches/auto-repair/general-auto-repair/75642.html
[20]www.mundomanuales.com/manuales/1864.pdf
[21]https://dl.dropboxusercontent.com/u/221699009/cursos/curso-motores-diesel-
funcioanmiento-basico-principios.pdf