ciencia

SIMULACION DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
Capítulo 1: Introducción a los motores de combustión interna
CONTENIDOS
1.1 PERSPECTIVA HISTORICA
1.2 CLASIFICACION DE LOS MOTORES
1.3 CICLOS DE OPERACION EN MOTORES
1.4 COMPONENTES DEL MOTOR
1.5 OPERACION DE UN MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA
1.6 OPERACION DE UN MOTOR ENCENDIDO POR COMPRESIÓN
1.7 EJEMPLOS DE MOTORES ENCENDIDO POR COMPRESIÓN
1.8MOTORES DE CARGA ESTRATIFICADA
1.9 PREDICCIÓN DE LA PERFORMANCE DE UN MOTOR MEDIANTE
MÉTODOS NUMÉRICOS
1.1 P ERSPECTIVA HISTORICA
El propósito de un motor de combustión interna es la producción de
energía mecánica a partir de la energía química almacenada en el
combustible.
En los motores de combustión interna la energía se libera mediante el
encendido y la oxidación del combustible dentrodel motor a diferencia de
los de combustión externa como por ejemplo un horno industrial o una
caldera.
El fluido de trabajo cambia su composición química antes y después de la
combustión y es el encargado de transferir el trabajo al pistón que
posteriormente se encarga de transferirlo al resto de los componentes de la
cadena cinemática hasta llegar finalmente a las ruedas impulsoras delmovimiento.

Cuando se habla de motores de combustión interna hay que especificar la
forma en que se lleva a cabo el encendido, promotor de la combustión

Debido a su simplicidad, robustez y alta relación potencia/peso estos dos
tipos de motores han sido ampliamente usados tanto para transporte
(tierra, agua y aire) como para generación de potencia.
El hecho de que la combustión se produzcadentro del motor lo distingue
fuertemente en cuanto a diseño y características de operación del resto de
los motores.
1700 - 1850
1860

Motores de calor
Fluido de trabajo : vapor de agua
J. Lenoir
Fluido de trabajo : aire-gas de carbón quemados a presión

atmosférica
Sin carrera de compresión.
Carga - Combustión - Escape
Aproximadamente 5000 de estos motores fueron
producidos entre1860 y 1865
con potencias de hasta 6 HP y eficiencias inferiores al 5 %.

1867

N. Otto y E. Langen
Idem anterior pero acoplaron al pistón un
mecanismo del tipo cremallera para almacenar inercia de la
carrera descendente producida por el incremento de la presión
después de la combustión. De esta forma producían el
movimiento ascendente del pistón. 5,000 de estos motores
fueronproducidos con eficiencias térmicas de hasta el 11 %

1876

N. Otto
Propuso un ciclo de 4 tiempos para aumentar la eficiencia
térmica y reducir el
peso. Para la misma potencia de 2 HP el peso se redujo de
4000 libras a 1250
libras, aumentando la eficiencia mecánica del 68 % al 84 %
y la eficiencia
global del 11 % al 14 %. (ver tabla 1.1)
En 1890 aproximadamente 50,000 de estos
motores habíansido vendidos en Europa y Estados Un idos. En
1884 se halló una patente registrada en 1862 a nombre de
Alphonse Beau de Roches quien describía los principios del
motor de 4 tiempos propuesto por N. Otto. Ellos se pueden
resumir en los siguientes:
§
§
§
§

máximo volumen del cilindro con mínima superficie de
paredes
máxima velocidad de trabajo posible
máxima relación de expansiónposible
máxima presión posible al comienzo de la expansión.

Mientras que las primeras dos condiciones minimizan las pérdidas
térmicas, la tercera nos dice que a mayor relación de expansión mayor es
el trabajo que se le puede extraer al motor. La cuarta condición implica
que un crecimiento de la presión máxima origina un crecimiento en la
transferencia de trabajo al pistón.
1880

compresión.1880

D.Clerk, J. Robson y K. Benz
primer motor de dos tiempos
carrera de escape al final de la carrera de potencia
carrera de admisión al comienzo de la carrera de
J. Atkinson
carrera de expansión mayor que la carrera de compresión.
Alta eficiencia pero con inconvenientes de índole mecánico.

Por esos tiempos era sabido que la eficiencia estaba fuertemente influida
por la relación...