Introducción de los motores a combustión interna:

Desde que se dieron los primeros indicios de la aplicación de motores de combustión interna, a la época actual, vemos que el desarrollo se ha venido centrando en el perfeccionamiento de las factorías para producir más y mejores motores, e igualmente se ha venido desarrollando paralelamente materiales, lubricantes, procesos de fabricación e igualmente modificaciones al funcionamiento, que si bien lo son, hasta ahora nunca ha tocado la forma como transcurre el ciclo de funcionamiento.

El diseño propuesto hace mas de 115 años por el Señor FEDERICO AUGUSTO OTTO se ha depurado a tal punto que se ha llegado al limite de los rendimientos mecánico y cualitativo; todo esto producto de ingeniosos destellos creativos y muchísimas horas de labor. Aun así el rendimiento orgánico del conjunto apenas si alcanza un incipiente cuarenta por ciento. Claro que recordando el quince por ciento de rendimiento de la majestuosa maquina a vapor, notamos un gran avance.

Así, hoy día, los automóviles se vean ''absolutamente modernos'' en su interior no dejan de llevar un motor en el que su ciclo de funcionamiento fue diseñado en el siglo antepasado (la creación del motor con ciclo de funcionamiento de cuatro carreras entró en práctica real en parís en 1883.) y hasta ahora nadie inexplicablemente ha mejorado (me refiero a motores de combustión interna).

Es por todo lo anterior, que me he entusiasmado en tratar de aportarle a todo este proceso de lograr obtener mejores performances a los motores que fueron inventados en el siglo antepasado; en la parte que se ha mantenido inmutable desde su creación. LA FORMA EN QUE TRANSCURRE EL CICLO DE FUNCIONAMIENTO.

Motores de combustión interna:

Tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos: el motor cíclico Otto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustión. El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica. El motor diesel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Christian Karl Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y algunos automóviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.

Tipos de combustibles:

Gas oil (motores diesel): Mezcla de hidrocarburos líquidos que hierven en el intervalo de temperaturas comprendido entre 220 y 350 °C. En su mayor parte el gas-oil o gasóleo se obtiene por la destilación a presión atmosférica del petróleo bruto (gas-oil atmosférico), pero también puede contener productos derivados de la destilación al vacío del residuo atmosférico (gas-oil vacuum) y los que proceden del craqueo de fracciones más pesadas (gas-oil de craqueo). Su denominación aceite de gas proviene de la aplicación que de él se hizo en un principio para producir el antiguo gas del alumbrado.El principal uso del gas-oil es como combustible para motores Diesel; por consiguiente, constituye el combustible clásico de camiones, autobuses, locomotoras ferroviarias, máquinas industriales, etc.Otro empleo importante del gas-oil es el que se refiere a combustible para calefacciones domésticas, especialmente en los grandes centros urbanos, en los que han reemplazado o está substituyendo al tradicional fuel, con notable reducción de la contaminación atmosférica. En efecto, el bajo contenido de azufre (inferior al 1 %) y una regulación de la combustión mucho más fácil, permiten mantener dentro de niveles aceptables las emisiones contaminantes.

Las características más importantes del combustible Diesel son el número de metano y el índice de Diesel, que expresan la facilidad de inflamación del gas-oil y el punto de enturbiamiento (punto de niebla) y de fluidez, que determinan los límites entre los que puede emplearse el producto a bajas temperaturas.

Fuel oil(aviones a turbina):  es el más pesado de los combustibles que se obtiene por destilación atmosférica del crudo. 

Su uso se orienta fundamentalmente como combustible para la producción de electricidad en plantas térmicas, y combustible para calderas y hornos.

Nafta (autos y vehiculos comunes): Líquido incoloro, volátil y muy inflamable que se obtiene de la destilación del petróleo crudo: la nafta se utiliza como disolvente industrial.

Propano (en algunas partes autos y camiones): Un gas incoloro, C 3 H 8, que se encuentra en el gas natural y el petróleo y ampliamente utilizado como un combustible.

Metano (autos y camiones): Gas incoloro, inodoro y muy inflamable, que constituye el principal componente del gas natural; procede de la descomposición de sustancias orgánicas: el metano se utiliza como combustible y en la elaboración de productos químicos y químicamente es el alcano más sencillo que existe.

Hidrogeno (cohetes, autos): Fabricante austriaco MagnaSteyr ha adaptado la tecnología desarrollada para el cohete Ariane a construir autos de combustión limpia que pueden utilizar hidrógeno en lugar de gasolina como combustible. 

El hidrógeno es la molécula más pequeña en el Universo. Eso hace que

mantenerlo en un lugar muy, muy difícil. Para aprovechar su enorme potencial como combustible, la nave debe ser capaz de almacenar hidrógeno líquido a temperaturas extremadamente bajas, entonces alimentar sin problemas a los motores de cohetes. 

Cuando ESA está desarrollando el hidrógeno como combustible cohetes Ariane, se dirigió a MagnaSteyr Austria para construir líneas de combustible bien cerrados y doble pared tanques de almacenamiento con capacidad de captura y mantenimiento de hidrógeno líquido y oxígeno. 

Motor diesel:

Proyectado inicialmente para funcionar con carbón pulverizado, se diferenció después del ciclo ideado por Rudolf Diesel.

 • El motor térmico de rendimiento más elevado y menos contaminante.

• Puede funcionar a 2 o a 4 tiempos.

• Su única desventaja de importancia: el pesoLa característica técnica distintiva de esta categoría de motores alternativos de combustión interna, llamados también motores por compresión e inyección y con encendido espontáneo del combustible, está constituida por la elevada compresión de una carga no inflamable (usualmente, aire), tal que su aumento de temperatura al final de la carrera de compresión sea suficiente para encender espontáneamente el combustible inyectado.Los motores Diesel están en ventaja termodinámica sobre las demás categorías de motores térmicos. Su rendimiento térmico más elevado permite una mejor utilización de los combustibles líquidos y gaseosos, por lo que son preferidos para potencias próximas a 3.000 CV. En el campo de las aplicaciones navales y en el de la generación de energía eléctrica de integración o para servicios punta, se adoptan motores Diesel de 2 tiempos y de simple efecto, girando a un número de vueltas bastante bajo (incluso hasta 120-180 rpm), capaces de

desarrollar potencias motrices que alcanzan y superan 45.000 CV y quemando bien, con bajos consumos específicos, incluso aceites combustibles de refinería, llamados naftas.Respecto a los otros motores térmicos, los Diesel presentan una reducción de consumo del orden de un tercio. Esta propiedad los hace particularmente aptos para su empleo en el campo de los transportes, ya sea en carretera o sobre carril, y en motonáutica. Tiene una mayor fiabilidad y son capaces de suministrar la plena potencia después de cortos períodos de calentamiento; en general requieren menor mantenimiento, pero tienen mayor volumen y peso unitario (6-7 kg/CV) y un coste más elevado. Su funcionamiento es más ruidoso y desprenden mayor cantidad de humos, con olores desagradables en el escape, en condiciones determinadas o por insuficiencia de mantenimiento.En los motores Diesel pueden quemarse 3 tipos de aceites combustibles, precisamente: los aceites crudos (productos brutos petrolíferos); los aceites destilados de refinería (gas-oil y fuel-oil); las naftas y toda la gama de los combustibles gaseosos (en particular, los gases naturales y los gases de refinería), pero que requieren en general una inyección controlada de gas-oil para conseguir un encendido bueno y simultáneo.En los Diesel que trabajan a velocidades medias de giro (600-1.200 rpm) y también con más razón en las velocidades para automovilismo, son quemados ventajosamente sólo los destilados de graduación adecuada (o bien los combustibles gaseosos), mientras que a baja velocidad de rotación (motonaves y motores fijos) se queman incluso las naftas.

La historiaInicialmente los motores Diesel fueron adoptados casi exclusivamente en las instalaciones terrestres fijas; después de algunas aplicaciones iniciales esporádicas para la propulsión de pequeños barcos fluviales, hacia 1912 se llegó a la primera aplicación marítima y a las instalaciones en los sumergibles. En 1925 fueron empleados para locomotoras ferroviarias y, después en 1930, en la propulsión de autobuses, camiones y turismos.La introducción de los sistemas de inyección mecánica permitió eliminar el compresor de aire, que incidía en cerca de un 7 % sobre el rendimiento del motor, simplificando el mecanismo de distribución y regulación del motor, y

aumentar la velocidad de rotación, dando lugar a la aparición de motores menos voluminosos, pesados y costosos, más aptos para el campo de la locomoción. La inyección directa del aceite combustible fue introducida, en los años 1910-1911 casi simultáneamente, en Alemania por la Deutz Motorenfabrik y por la Benz und Cié. (Prosper l'Orange), y en Gran Bretaña por James McKennie. A partir de 1930, aquélla se fue generalizando gradualmente; en 1923 se inició la construcción de motores Diesel relativamente veloces y ligeros. Estos motores no respondían a la concepción de Rudolf Diesel y al ciclo de funcionamiento originario. Las diferencias principales estribaban en el desarrollo de las fases de inyección, encendido y combustión; esta última era mucho más rápida y estaba caracterizada por un veloz crecimiento de la presión. En efecto, en el proceso de la combustión aparecieron más o menos detectables 3 períodos sucesivos: el primero influido por el fenómeno del retardo del encendido (intervalo de tiempo en el cual se formaban focos de encendido y una combustión casi sin llama, caracterizado por un aumento de presión moderado); el segundo, que iniciándose desde los varios focos de encendido atacaba al aceite combustible inyectado en la cámara de combustión, caracterizado por un rápido aumento de la presión, y el tercero, por combustión más lenta, determinado por un pequeño incremento ulterior de la presión.El motor Diesel de 2 o de 4 tiempos

Sistema auxiliar:

La temperatura:

La temperatura de la cámara de combustión es fundamental paragenerar una buena combustión. Generalmente a mayor temperaturase tiene una mejor combustión, sin embargo esto afecta lasemisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) las cuales se incrementan altener mayores temperaturas. Las temperaturas bajas generan unamala combustión y generalmente provocan altas emisiones dehidrocarburos no quemados (HC) y de monóxido de carbono (CO).

La turbulencia:

Se refiere a la forma en la cual se mezclan el aire y el combustible. En este sentido los fabricantes han tratado por diferentes medios de incrementar la turbulencia, algunas veces a través del diseño del múltiple de admisión, de la cabeza del pistón, de la forma de la cámara, etc.

El tiempo de residencia:

Se refiere al tiempo que la mezcla aire combustible permanecedentro de la cámara de combustión. En este tiempo, la mezcla airecombustible debería quemarse completamente. Un sistema decombustible que no cumpla los requisitos necesarios puede producirlos siguientes efectos:

•Sobre consumo de combustible

•Desgaste prematuro de partes por contaminación del lubricante con combustible y provocar adelgazamiento de la película lubricante

•Falta de potencia

•Daño al convertidor catalítico

•Fugas de combustible

•Conatos de incendio. Es por todo esto importante conocer como trabaja el sistema de combustible, las acciones que pueden afectar de manera negativa al desempeño del vehículo

Sistema de enfriamiento:

Los sistemas de enfriamiento modernos están diseñados para mantener una temperatura homogénea entre 82° y 113°C. Un sistema que no cumpla los requisitos que se exigen puede producir los siguientes efectos:

• Desgaste prematuro de partes por sobrecalentamiento, en especial en el pistón con la pared del cilindro

• Daño a componentes del motor o accesorios (radiador, bomba de agua, cabeza del motor, monoblock, bielas, cilindros, etc.)

• Corrosión de partes internas del motor

• Entrada de refrigerante a las cámaras de combustión

• Fugas de refrigerante contaminando el aceite lubricante

• Evaporación del lubricante

• Formación de películas indeseables sobre elementos que transfieren calor como los ductos del radiador.

El motor de 4 tiempos es el utilizado en la mayoría de los automóviles, y su nombre deriva de los cuatros ciclos de trabajo que efectúa cada uno de los pistones, éstos son admisión, compresión, explosión y escape.Cada uno de estos ciclos suponen 180 grados de rotación del cigüeñal, por lo tanto para el trabajo completo realizado con los 4 ciclos es necesario que el cigüeñal realice 2 vueltas completas (ésta es una diferencia fundamental al motor de 2 tiempos en el cual el trabajo total se logra con 1 solo giro del cigüeñal).

A continuación describimos los cuatros ciclos del motor de cuatro tiempos:AdmisiónDurante el ciclo de admisión el pistón desciente a su PMI (Punto Muerto Inferior) al mismo tiempo que la válvula de admisión se abre, el combustible se inyecta así pulverizado y mezclado con aire (u oxígeno) dentro del cilindro.

CompresiónEn el siguiente ciclo de compresión el pistón sube hacia su PMS (Punto Muerto Superior) permaneciendo las válvulas cerradas, comprimiéndose así la mezcla dentro del cilindro.

ExplosiónEn el ciclo de explosión el pistón llega al PMS alcanzando el máximo punto de compresión, entonces la bujía produce una chispa provocando así la explosión del combustible que genera el impulso necesario para enviar nuevamente el pistón hacia abajo.

EscapeEl ciclo de escape presenta al pistón subiendo y la válvula de escape abierta permitiendo la salida de los gases resultantes de la combustión.

Mediante estos cuatro ciclos del motor de cuatro tiempo se logra que con la expansión de los gases encerrados en el cilindro el deslizamiento del pistón dentro del cilindro, transformando así esta expansión en un movimiento lineal que es convertido en movimiento giratorio gracias a la biela y el cigueñal.

• Sobreconsumo de combustible

• Formación de lodos por baja o alta temperatura en el aceite lubricante.

Es por todo esto importante conocer cómo trabaja el sistema de enfriamiento, las características que debe tener un buen refrigerante o “anticongelante” y las acciones que pueden afectar de manera negativa al enfriamiento del motor.

Ciclo de 2 tiempos y 4 tiempos:

Motor   de   2 tiempos:

Consiste en un motor alternativo de combustión interna, en el cual el ciclo completo de trabajo se realiza en 2 carreras del pistón, es decir, en una sola vuelta del cigüeñal, se define como motor de dos tiempos. Ésta es precisamente la característica esencial que lo distingue del motor de cuatro tiempos, el cual realiza 4 carreras del pistón para completar el cielo de trabajo, correspondiendo a cada carrera las 4 fases de: admisión, compresión, explosión y escape.

Sin embargo, la distinción entre los 2 motores. Es puramente convencional puesto que, mientras en el motor de cuatro tiempos las fases del cielo se

realizan todas en el cilindro, en el motor de dos tiempos interviene un sistema de bombeo independiente para la realización de la fase de admisión. La definición, aceptada universalmente de esta forma, es válida también cuando se utiliza para la fase de admisión el efecto de bombeo producido por el movimiento del pistón en el cárter.

La ausencia de las válvulas, para el control de la admisión y del escape de los gases del cilindro, no puede considerarse una característica especial del motor de dos tiempos, en contraposición a una opinión bastante difundida. Efectivamente, en los primeros treinta años de este siglo eran muchos los motores de dos tiempos que poseían válvulas automáticas o accionadas, utilizadas por lo general para la introducción de la carga fresca en el cilindro, sobre todo en los grandes motores Diesel marinos.

Las dificultades de conseguir una perfecta realización de cada una de las fases del cielo de trabajo, en el motor de dos tiempos, derivan esencialmente del hecho de que el escape de los gases residuales de la combustión y la admisión de la carga de gases frescos en el cilindro se efectúan al mismo tiempo y también de la duración limitada de estas mismas fases.

Por otra parte, la falta de una carrera del pistón destinada a la evacuación de los gases residuales de la combustión determina una situación donde los mismos gases frescos, al penetrar en el cilindro con una sobrepresión apropiada, deben efectuar una acción de barrido, a muy influida por el régimen de presión que se produce en el colector de escape, el cual durante dicho barrido se encuentra en comunicación con el cilindro.

Hace tiempo se propusieron y, en algunos casos, se llevaron a cabo numerosas soluciones con el fin de crear una separación más neta entre los fluidos en esta fase, para mejorar la eficacia y evitar los peligros de mezclado; pero la complejidad de los sistemas propuestos anulaba las ventajas fundamentales del motor de dos tiempos, la sencillez de construcción y la consiguiente economía de ésta, sin que por otra parte fuese resuelto completamente el problema.

En su concepción definitiva, el motor de dos tiempos casi nunca utiliza válvulas para el control de la admisión y del escape de los gases del cilindro;

la distribución la realiza el propio pistón que, al final de su carrera descendente, destapa 2 o más lumbreras que posee el cilindro, a través de las cuales pasan los gases. La admisión y la precompresión necesaria de la mezcla fresca para el barrido se realizan en el cárter del motor, que es hermético, donde la cara inferior del pistón en movimiento crea la variación de volumen necesaria. En los motores grandes, sobre todo en los pluricilíndricos y en los de cielo de Diesel, el barrido lo efectúa

Con frecuencia un compresor especial, exterior al motor. En su realización práctica, el motor de dos tiempos posee una historia bastante incierta.

Después de la concepción teórica del cielo, atribuida al británico Clerk en 1879, Karl Benz, trabajando independientemente, intentó alrededor de 1880 la construcción de un motor de gas con la fase de compresión en el cárter. Con probabilidad, fue éste el primer motor de dos tiempos de la historia, pero su funcionamiento inseguro hizo abandonar los estudios.

El bajo régimen de rotación que caracterizaba a los motores hasta el año 1900, representaba una indudable ventaja para los motores de dos tiempos, pero su desarrollo tardó varios años en llevarse a la práctica. Luego las tentativas se multiplicaron, sobre todo en los motores de pequeña cilindrada empleados en las motocicletas. Efectivamente, ya en 1902 aparecieron los primeros modelos equipados con motores de dos tiempos. Sin embargo, en automovilismo fue necesario esperar hasta los años veinte, con las realizaciones de Cozette.

Sistema de admisión de aire y escape:

  SISTEMA DE   ADMISION:

Su función es suministrar grandes cantidades de aire limpio al motor.

 Filtro de Aire

Su función es retener impurezas de aire, para queabrasivos como el polvo no produzca daños prematuros en anillos,pitones y paredes del cilindro.

SISTEMA   DE   ESCAPE:

Su función es evacuar gases quemados.

Republica Bolivariana de Venezuela.

Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria.

Instituto Universitario Tecnológico del Estado Bolívar.

Ciudad Bolívar- Estado Bolívar.

Motores a Combustión Interna

Profesor: Integrantes:

Marín José Laya Sharon C.I 20.264.424

Quiñones Ana C.I 19.534.710

Ciudad Bolívar, Noviembre del 2012