Motores de combustion interna

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 1.8 MOTORES DECARGA 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 dentro del motor adiferencia 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 del movimiento.

Cuando sehabla 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 produzca dentro del motor lo distinguefuertemente en cuanto a diseño y características de operación del resto de los motores. 1700 - 1850 1860 atmosférica Sin carrera de compresión. Carga - Combustión - Escape Aproximadamente 5000 de estos motores fueron producidos entre 1860 y 1865 con potencias de hasta 6 HP y eficiencias inferiores al 5 %. Motores de calor Fluido de trabajo : vapor de agua J. Lenoir Fluido de trabajo : aire-gas decarbón quemados a presión

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 fueron producidos con eficiencias térmicas de hasta el 11 %

1876N. 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 habían sido vendidos en Europa y Estados Un idos. En 1884 se hallóuna 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 expansión posible máxima presión posible al comienzo de la expansión.

Mientras que lasprimeras 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 D.Clerk, J. Robson y K. Benz primer motor de dos tiempos carrera de escape al final de la carrerade 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.

compresión. 1880

Por esos tiempos era sabido que la eficiencia estaba fuertemente influida por la relación de expansión. No obstante existía a una limitación en la carrera de compresión a relaciones...