Motores
Páginas: 31 (7672 palabras)
Publicado: 22 de noviembre de 2012
INGENIERÍA AUTOMOTRIZ Y MEDIO AMBIENTE
Motores
Ciclo Otto Real de un Motor de Cuatro Tiempos
El diagrama PV de este ciclo y para un motor de cuatro tiempos es el siguiente:
[pic]
En la siguiente figura se muestran el area de compresión y el area de trabajo neto del ciclo:
[pic]
Comparando el ciclo de un motor real con el ciclo expuesto anteriormente, se tienen lassiguientes diferencias:
1. El fluido de trabajo no es un gas ideal, es una mezcla de aire y gasolina, la cual se encuentra en proceso de evaporación.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en las presiones de los procesos que en el ciclo ideal son isentrópicos:
La línea punteada corresponde al ciclo ideal, la línea continua al ciclo de un gas real.
[pic]
En la figurasiguiente se muestra la disminución de la eficiencia térmica del ciclo real con respecto a la del ciclo ideal.
En un gas real, los valores de cp y cv no son constantes.
La línea punteada corresponde al ciclo ideal, la línea continua al ciclo de un gas real.
[pic]
2. En un motor real se tienen pérdidas por transferencia de calor de los gases hacia las paredes del cilindro, hacia el pistón yhacia la cámara de combustión. Además, el sello de los anillos y de las válvulas no es perfecto y se tienen pérdidas de masa.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en las presiones de los procesos. En la expansión se tiene mayor pérdida porque las temperaturas son mayores que en la compresión.
La línea punteada corresponde al ciclo de un gas ideal, la línea continua alciclo con pérdidas de calor y de masa.
[pic]
3. La combustión es incompleta, es decir, los productos de combustión no son únicamente CO2 y H2O, la mezcla no es perfectamente homogénea, la disociación está presente, lo que provoca que el nitrógeno y el oxígeno produzcan óxidos de nitrógeno.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en la presión del proceso de expansión
Lalínea punteada corresponde al ciclo de un gas ideal, la línea continua al ciclo con pérdidas por combustión incompleta.
[pic]
4. La combustión se inicia mediante una chispa, el proceso no es instantáneo ya que la flama se tiene que propagar por toda la cámara de combustión.
La apertura y el cierre de las válvulas no son procesos instantáneos ya que son accionados por levas, las cualesrequieren precisamente del movimiento del árbol y por tanto, del pistón.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en la presión del proceso de expansión, en especial, al final del escape, en donde abre la válvula de escape antes de que el pistón llegue al PMI, y como un proceso gradual de entrega de calor.
La línea punteada corresponde al ciclo ideal, la línea continua al ciclocon pérdidas por tiempo.
[pic]
5. Pérdidas por bombeo, ya que se tiene que efectuar un trabajo para mover el fluido viscoso a través de las válvulas.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en la presión de los procesos, incluyendo la admisión y el escape.
La línea punteada corresponde al ciclo con pérdidas por tiempo, la línea continua al ciclo con pérdidas porbombeo.
Aunque la fricción del fluido y los cambios en la presión son una causa de irreversibilidad, el cambio en la entropía y en la temperatura son relativamente pequeños por lo que el diagrama Ts no sufre cambios.
Finalmente, superponiendo el ciclo real y el ciclo ideal se tiene el siguiente diagrama Pv:
[pic]
Pueden definirse tres tipos de potencia de un motor de combustión interna:1. Potencia al freno (Brake power, expresada en BHP) la cual es la lectura del dinamómetro y es la potencia entregada por el motor.
2. Potencia motriz (Motoring power, expresada en MHP) que se divide en potencia de fricción (Friction power, FHP), la cual es la potencia que absorbe el motor para vencer su fricción interna en cojinetes, sellos, anillos y pistones, tren de válvulas, bomba de...
Motores
Ciclo Otto Real de un Motor de Cuatro Tiempos
El diagrama PV de este ciclo y para un motor de cuatro tiempos es el siguiente:
[pic]
En la siguiente figura se muestran el area de compresión y el area de trabajo neto del ciclo:
[pic]
Comparando el ciclo de un motor real con el ciclo expuesto anteriormente, se tienen lassiguientes diferencias:
1. El fluido de trabajo no es un gas ideal, es una mezcla de aire y gasolina, la cual se encuentra en proceso de evaporación.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en las presiones de los procesos que en el ciclo ideal son isentrópicos:
La línea punteada corresponde al ciclo ideal, la línea continua al ciclo de un gas real.
[pic]
En la figurasiguiente se muestra la disminución de la eficiencia térmica del ciclo real con respecto a la del ciclo ideal.
En un gas real, los valores de cp y cv no son constantes.
La línea punteada corresponde al ciclo ideal, la línea continua al ciclo de un gas real.
[pic]
2. En un motor real se tienen pérdidas por transferencia de calor de los gases hacia las paredes del cilindro, hacia el pistón yhacia la cámara de combustión. Además, el sello de los anillos y de las válvulas no es perfecto y se tienen pérdidas de masa.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en las presiones de los procesos. En la expansión se tiene mayor pérdida porque las temperaturas son mayores que en la compresión.
La línea punteada corresponde al ciclo de un gas ideal, la línea continua alciclo con pérdidas de calor y de masa.
[pic]
3. La combustión es incompleta, es decir, los productos de combustión no son únicamente CO2 y H2O, la mezcla no es perfectamente homogénea, la disociación está presente, lo que provoca que el nitrógeno y el oxígeno produzcan óxidos de nitrógeno.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en la presión del proceso de expansión
Lalínea punteada corresponde al ciclo de un gas ideal, la línea continua al ciclo con pérdidas por combustión incompleta.
[pic]
4. La combustión se inicia mediante una chispa, el proceso no es instantáneo ya que la flama se tiene que propagar por toda la cámara de combustión.
La apertura y el cierre de las válvulas no son procesos instantáneos ya que son accionados por levas, las cualesrequieren precisamente del movimiento del árbol y por tanto, del pistón.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en la presión del proceso de expansión, en especial, al final del escape, en donde abre la válvula de escape antes de que el pistón llegue al PMI, y como un proceso gradual de entrega de calor.
La línea punteada corresponde al ciclo ideal, la línea continua al ciclocon pérdidas por tiempo.
[pic]
5. Pérdidas por bombeo, ya que se tiene que efectuar un trabajo para mover el fluido viscoso a través de las válvulas.
En el diagrama PV esto se refleja como una disminución en la presión de los procesos, incluyendo la admisión y el escape.
La línea punteada corresponde al ciclo con pérdidas por tiempo, la línea continua al ciclo con pérdidas porbombeo.
Aunque la fricción del fluido y los cambios en la presión son una causa de irreversibilidad, el cambio en la entropía y en la temperatura son relativamente pequeños por lo que el diagrama Ts no sufre cambios.
Finalmente, superponiendo el ciclo real y el ciclo ideal se tiene el siguiente diagrama Pv:
[pic]
Pueden definirse tres tipos de potencia de un motor de combustión interna:1. Potencia al freno (Brake power, expresada en BHP) la cual es la lectura del dinamómetro y es la potencia entregada por el motor.
2. Potencia motriz (Motoring power, expresada en MHP) que se divide en potencia de fricción (Friction power, FHP), la cual es la potencia que absorbe el motor para vencer su fricción interna en cojinetes, sellos, anillos y pistones, tren de válvulas, bomba de...
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