reporte escrito diseño de motor de combustión interna de 2 cilindros en linea



Reporte escrito del diseño del motor de combustión interna


Para poder hacer el diseño del motor, se empezó a escoger previamente el motor a trabajar. Para este diseño se escogió el motor de combustión interna cuya configuración es un gemelo de dos cilindros en línea con desplazamiento de 1000 cm3 (1L) de cuatro tiempos.
Para empezar el diseño de este motor se supusieron distintosvalores de masa, velocidad angular del cigüeñal, las longitudes de la biela y la manivela para generar la relación manivela-biela y generar los datos de carrera del pistón, diámetro, relación diámetro-carrera, posición, velocidad y aceleración a diferentes ángulos de rotación del cigüeñal.

Primero se supuso una presión de gas la cual permite que, en la carrera de potencia, sea la que empuja elpistón (fuerza) hacia abajo para que los gases escapen y de paso a la carrera de admisión. De la grafica de presión del gas vs el ángulo, se procedió a calcular presiones relativas a diferentes ángulos de giro de la manivela (se escogió cada 30), luego, con la presión total del gas, se procedió a multiplicar dicha presión por su componente relativa a ese ángulo (celdas C y D).

De las celdas de ExcelEFG, se analizan las posiciones del pistón cuando se desplaza en función del ángulo de giro de la manivela. Así mismo, en las celdas HI y JK se obtienen, a partir de la ecuación de posición, las velocidades y las aceleraciones que describen el movimiento del pistón en función del giro de la manivela. Por lo tanto, estos datos obedecen las ecuaciones cinemáticas que rigen el movimiento de lamanivela en función del tiempo:


a.

b.

c.
Ecuación 1ª, b, c: describe la cinemática del pistón en función del tiempo y rotación de la manivela.
En la siguiente celda (celda L) se muestra la fuerza del gas. Como se explicó anteriormente, se supuso una presión del gas el cual forzaba, en la carrera de potencia debido a la mezcla aire-combustible que choca en la parte superior del pistón.En las siguientes celdas (M y N), se especifica el torque del gas, la cual es la fuerza del gas que actúa en una distancia de momento con respecto al centro de giro de la manivela estos parámetros están tabulados con respecto al ángulo de giro (ωt) de la manivela. Las ecuaciones que rigen estos datos son, por consiguiente:

a.

b.
Ecuación 2ª y b: fuerza de gas resultante y torqueresultante
A continuación, se proceden a calcular las fuerzas inerciales del pistón (celdas O, P, Q, R y S) en las direcciones i (eje x) y j (eje y), respectivamente, para analizar las fuerzas y los torques generados por las aceleraciones de masas presentes en el sistema biela, manivela, pistón. Luego, se calculan las resultantes de las fuerzas en las direcciones descritas anteriormente, la cual megeneral las fuerzas de sacudimiento, que es la suma total de todas las fuerzas presentes en el plano de la bancada. Las ecuaciones presentes representativas de estos fenómenos descritos son:

Ecuación 3: representación vectorial de las fuerzas inerciales en las distintas masas del sistema.
En las siguientes celdas (T-W), asi como se calculan las fuerzas de inercia, también se calculan los torqueinerciales así como su torque total, que son resultantes de fuerzas que actúan en un brazo de momento con respecto a un centro de giro común (manivela). Las ecuaciones que rigen estos datos en Excel son, respectivamente:

a.

b.
Ecuación 4 a y b: representación de las torsiones inerciales producidas por la acción de fuerzas inerciales de masa.

En las celdas siguientes (X-Z) se muestra laenergía del volante. Hay que recordar que el volante se ha diseñado para reducir o suavizar los efectos producidos por los torques dinámicos como función del tiempo. Este volante en un motor de cuatro tiempos sirve para almacenar energía cinética para llevar al pistón en las carreras de escape, admisión y compresión del ciclo de motor. Se calcula básicamente con el área de un trapecio formado...