Tecnologia 2nBatxillerat. Motors de combustió interna. Principis i funcionament
-
Upload
howarto -
Category
Technology
-
view
63 -
download
2
Transcript of Tecnologia 2nBatxillerat. Motors de combustió interna. Principis i funcionament
Motors de combustió interna. Principis i
funcionament
Diego Lao Tebar
Tipus de motors de combustió interna:
2 temps
4 temps
*Motor 2t seguint el cicle d'Otto, el més utilitzat en aquest tipus.
*Motor 4t seguint el cicle d'Otto, diferenciats dels de Diesel per la combustió generada per una espurna, mentres que els Diesel injecten combustible.
Etapes del motor de 2 temps
Etapa 1 (admissió i compressió): el pistó comprimeix i en aquest moviment succiona la mescla de combustible omplint la part d'avall del motor (càrter i el conducte per on arribarà la mescla al cilindre).
Etapa 2 (combustió i escapament): amb el pistó comprimint al màxim la bugia genera una explosió que fa moure cap a baix el pistó i transmet el moviment al cigüenyal.
També, una vegada avall comprimeix la mescla del càrter impulsant-la cap al cilindre.
Etapes del motor de 4 temps● 1a etapa (admissió): el pistó xucla la
mescla si segueix el cícle d'Otto o aire si es de Diesel. Alhora, la vàlvula de sortida es troba tancada i la d'entrada oberta.
● 2a etapa (compressió): el pistó arriba al seu punt més baix, es tanca la vàlvula d'admissió i comença a comprimir.
● 4a etapa (escapament): el pistó empeny els gasos de la combustió, que surten per la vàlvula d'escapament.
● 3a etapa (Explosió): el pistó es troba en la posició màxima comprimint, llavors segons si es de cicle d'Otto salta una espurna que genera l'explosió o si es de Diesel injecta combustible molt pulveritzat que s'autoinflama al contacte amb l'aire (es troba a 600ºC). Això provoca el moviment en sentit oposat del pistó que es transmitirà al cigüenyal.
Tipus de cicles
Diesel i Otto
● Funcionament:
– E-A : Admissió. Obre la vàlvula d'admissió, provocant una expansió a P=ct.
– A-B : Compressió. El pistó puja comprimint l'aire adiabàticament (Q=0)
– B-C : Combustió. Quan el pistó arriba d'alt l'injector introdueix el combustible i s'inflama. Es produiex aportació de calor a P=ct.
– C-D: Expansió. L'alta temperatura empeny el pistó cap avall i transmiteix el moviment al cigüenyal. Procés adiabàtic.
– D-A i A-E : Escapament. S'obre la vàlvula d'escapament i surt el gas a causa de que és empès pel pistó. D-A -> isòcora (V=ct) ; A-E -> isobàrica (P=ct)
*Hi ha que recordar que aquesta explicació es d'un motor de 4t, per a un de 2t les fases es simplifiquen.
*Es diu que és adiabàtic per la gran velocitat del procés.
*Majoritariament usat en motors 4t
EA
D
CB
Cícle de Diesel: Caracteritzat per l'aportació de calor a P=ct
● Cícle d'Otto: caracteritzat per l'aportació de calor a V=ct
● Funcionament:
– E-A: Admissió a P=ct
– A-B: Compressió adiabàtica (Q=0)
– B-C: Combustió, aportació de calor a V=ct i eleva MOLT ràpidament la P
– C-D: Expansió. l'explosió del gas fa un treball en el pistó i provoca una expansió adiabàtica.
– D-A i A-E: Escapament. Primer cedeix a l'ambient el calor a V=ct. Després buida la càmara del cilindre a P=ct
E A
B
C
D
*El funcionament del motor és igual que l'anterior, he omitit la informació.
Diferències principals entre Otto i Diesel.
● Introducció del combustible: en el cicle d'Otto s'introdueix la mescla amb una vàlvula de papallona, mentres que en Diesel hi ha injectors.
● Relació de compressió: normalment en Otto varia entre 6-10, mentres que en el Diesel es troba entre 14-22.
● Pes del motor: el motor d'encès per compressió (Diesel) sol ser més pesat que per espurna (Otto). Provocat per tenir un màxim de pressió més alt.
● Aportació de calor: El cicle d'Otto es fa a V=ct i el Diesel a P=ct
● Inflamació del combustible: en el cicle d'Otto és amb una espurna, mentres que en el Diesel es per la injecció de combustible mentres es troba comprimint l'aire.
La refrigeració. Tipus
● D'Aigua: s'anomena d'aigua però es fa ús de líquids diferents a l'oli. Sol ser una mescla d'etilenglicol i aigua.
S'utiliza bàsicament la circulació forçada, es a dir, es fa un cícle on una bomba fa passar el líquid fred pels cilindres, la culata i termina en un radiador on cedeix calor a l'exterior. Per a millorar més la refrigeració es sol posar també un ventilador al costat del radiador.
*Esquema d'un sistema de refrigeració amb aigua d'un motor de combustió
interna.
*Motor d'aviació on es pot observar el seu sistema de refrigeració per aire.
aletes de refrigeració
● D'Aire: s'utilitza l'aire del propi desplaçament de la màquina o forçat mecànicament per a fer-lo passar entre els cilindres i refredarlos. Són compactes i amb característiques bones per a aviació.
La refrigeració. Tipus
Disposició de cilindres
● En V: els cilindres es troben agrupats en dos blocs però amb un mateix cigüenyal. Destaca per ser més compacte i ocupar menys espai, fent-lo més resistent, amb menys pes i abaratant els costos de materials.
● En Línia: normalment entre 2 i 8 cilíndres alineats en una mateixa fila sense desplaçaments. Destaca en l'automoció per ser molt estable i sencill.
● En estrella o radial: bàsicament es troba el motor de tipus radial i els de tipus rotatiu diferenciats per la rotació del seu cigüenyal( Radial=>gira el cigüenyal ; Rotatiu => gira tot el bloc).
Com a principals avantatges té: millor rendiment de la refrigeració per la seva àrea frontal i la seva simplicitat, que fa que sigui fiable, barat i fàcil de montar.
● En oposició: segons el lloc es refereix al motor bòxer o de 180º.
Els avantatges principals en els motors bòxer és la seva menor altura i el seu centre de gravetat, situat mes avall.
En canvi, en els motors de 180º tenen el monyó(part del cigüenyal) més curt, fent-lo més compacte.
Lubricació
● La lubricació és MOLT important per a un motor, sense aquesta podria arribar a “griparse” i tenir que fer una gran reparació o directament canviar el cilindre...
● Per al motor de 2t el mateix combustible és qui porta l'oli, aquest en el seu recorregut va depositant-se en les parets del cilindre, pistó i altres elements. A això es coneix com “Engrase por mezcla”
● Pel que fa al motor de 4t principalment s'utilitza el mètode de “Engrase por circulación”, en el qual amb una serie de conductes una bomba suministra l'oli on fa falta. A més, el propi motor amb el seu gir fa que l'oli xopi tot.
Millores dels motors
● Hi ha moltes modificacions per a provocar una millora en el rendiment dels motor. Algunes millores són més simples i altres es necessita un taller:
● Modificacions sencilles:
– Kit d'admissió directa: elimina el filtre millorant l'entrada d'aire i així incrementant la potència i baixant el consum.
– Aditius especials: augmentaràn les condicions del motor reduint fregament i millorant l'octanatge, es a dir, incrementarà la qualitat del combustible i rendirà millor.
... i molts més
● Modificacions de taller:
– Modificacions en la culata per a trucar la relació de compressió.
– Canvi de l'arbre de leves per unes més “deportives” (més temps d'apertura)
– Increment de les vàlvules segons la càmara on es produirà l'explosió.
– Sobrealimentació de motors forçant l'entrada d'aire
– Ordinador d'abord: controlen sensors que modificaràn paràmetres per a millorar les especificacions.
Concepte parell i la seva relació amb la potència i revolucions.
● El par és molt resumidament una força rotacional. Es troba definida per la fórmula:
M = r·F = P/w
● Per altra banda tindriem una altra relació:
P = M·w
Amb aquesta ja podem dir que hi ha una relació entre les dues i amb la velocitat angular.
Partint d'aquí, un motor segons la seva construcció té unes gràfiques Par/rpm y P/rpm.
*Lloc on haurà la força rotacional
Gràfica de la relació par, potència i velocitat angular
● La potència i el parell del motor són dues magnituds que mostren la força que pot arribar a fer un motor en concret.
● La potència i el parell del motor varien en funció de les revolucions de gir d'aquest, de manera que va augmentant segons s'accelera fins arribar a un punt on el par comença a disminuir si es segueix accelerant. Això és provocat per l'augment de les revolucions i com a conseqüència la menor entrada d'oxigen per a l'explosió.
Exemple
● Un exemple per a explicar millor l'utilitat d'aquest concepte pot ser amb un motor d'un remolcador de vaixells. Per a aquest es necesita un motor amb unes hèlix de gran diàmetre i poques revoluciones, ja que si es fes amb unes petites però amb moltes revolucions no tendria la força necessària per a realitzar la seva tasca.
Bibliografia
• El meu pare (mecànic)
• http://motos.about.com/od/mecanica-basica/ss/Como-Funciona-Un-Motor-De-2-Tiempos.htm
• http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_cuatro_tiempos
• http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Otto
• http://es.wikipedia.org/wiki/Disposici%C3%B3n_del_motor
• http://www.bolido.com/2010/12/sin-terminartipos-y-geometria-de-los-motores-a-combustion/
• http://www.bolido.com/2011/08/tipos-y-geometrias-de-motores-a-combustion-segunda-parte/
• http://www.taringa.net/posts/autos-motos/12141772/Disposicion-de-los-cilindros.html
• http://www.demotor.net/diferencias_entre_motor_otto_y_motor_diesel.html
• http://rediok.blogspot.com.es/
• http://investigacion-reconstruccion-trafico.blogspot.com.es/2012/09/la-potencia-y-el-par-motor.html
• http://www.slideshare.net/guest97d4d7/elementos-y-modificaciones-que-aumentan-la-potencia-del-motor