Mecánica

MOTOR DE EXPLOSION Comenzaremos explicando un MOTOR MONOCILINDRICO, está formado por un solo cilindro dentro del cual se desplaza un pistón entre dos puntos máximo y mínimo de su recorrido, llamados PUNTO MUERTO SUPERIOR o PMS y PUNTO MUERTO INFERIOR o PMI. PMS y PMI. Por encima del pistón y cerrando el cilindro, va montada la CULATA que dos orificios para la entrada de gases y la salida de gases, regulados por dos válvulas accionadas mecánicamente. Cuando el pistón está en PMS o punto muerto superior, la culata forma un hueco llamado CAMARA DE COMPRESION, que es donde se acumulan los gases comprimidos para ser quemados a una relación de 14.7 : 1 , que es la relación estequiométrica óptima entre la cantidad de aire / gasolina. El pistón va unido por un eje a la biela y ésta al ciqueñal en forma de manivela, formando el sistema BIELA-MANIVELA, que transforma el movimiento lineal del pistón en movimiento rotativo que se aprovecha en el eje del ciqueñal. El conjunto va cerrado en su parte inferior por un CARTER que lleva los puntos de apoyo sobre los que gira el cigueñal o eje del motor. FUNCIONAMIENTO.- El ciclo de funcionamiento de este motor se realiza en cuatro tiempos, durante los cuales el pistón efectúa cuatro carreras ( dos descendentes y dos ascendentes ) equivalentes a dos vueltas completas del cigueñal. EN LA FIGURA SE APRECIA UN CICLO COMPLETO DE 4 TIEMPOS 1er TIEMPO: ADMISION. En el primer tiempo o carrera de admisión, se abre la válvula de entrada de gases y el pistón efectúa el desplazamiento desde el PMS al PMI, llenándose el cilindro con la mezcla de aire y combustible procedente del carburador. 2do TIEMPO: COMPRESION. Durante este tiempo las dos válvulas permanecen cerradas y el pistón en su desplazamiento del PMI al PMS, va comprimiendo la mezcla que queda alojada en la cámara de compresión. 3er TIEMPO: EXPLOSION. Cuando el pistón se encuentra en el PMS y la mezcla comprimida al máximo, se hace saltar una chispa eléctrica en el interior de la cámara de compresión, con lo que los gases se inflaman y se expanden violentamente produciendo una fuerza de empuje sobre la cabeza del pistón, que le hace desplazarse hasta el PMI. 4to TIEMPO: ESCAPE. En este tiempo se abre la válvula de escape y el pistón en su recorrido desde el PMI al PMS, efectúa un barrido de los gases quemados, que salen por dicha válvula al exterior. GRAFICA DEL CICLO COMPLETO DE 4 TIEMPOS CARACTERISTICAS QUE DEFINEN UN MOTOR Un motor queda definido por la potencia que puede desarrollar, la cual está en función de las características constructivas del mismo. Por tanto las características que definen un motor y su potencia son: - Calibre. Así se llama el diámetro interior del cilindro, que se expresa en mm. - Carrera. Es la longitud o espacio recorrido por el pistón, al desplazarse del PMS al PMI y se expresa en mm. - Cilindrada. Así se llama al volúmen ocupado por el cilindro entre su PMS y su PMI, se expresa en cm3 y se calcula multiplicando la superficie del pistón por su carrera. PI x D2 Vu = S x L = ----------- x L 4 en donde: Vu = Cilindrada unitaria D = Diámetro del cilindro o calibre L = Carrera Ejemplo: ¿Cuál será la cilindrada de un motor monocilíndrico, cuando el diámetro del mismo es de 70 mm y el desplazamiento del pistón es de 80 mm ? Solución: Aplicando la fórmula indicada y reduciendo las medidas a cm. ( ya que la cilindrada hay que expresarla en cm3 ) se tendrá: PI x D2 3.14 x 7(al cuadrado) Vu = ---------------- x L = -------------------------------- x 8 = 307.9 cm3 4 4 RELACION DE COMPRESION Se llama relación de compresión ( Rc ) al cociente de dividir: el volúmen total ocupado por la mezcla, cuando el pistón está en el PMI, por el volúmen ocupado por la cámara de compresión, cuando el pistón se encuentra en el PMS. Vu + Vc Rc = ---------------- Vc Como se puede observar, cuanto mayores sean el calibre y la carrera, tanto mayor será la cilindrada y por tanto el volúmen de la mezcla que entra en el motor en la admisión. Al ser mayor la cantidad de combustible, mayor será también la cantidad de calor desarrollado y en consecuencia el trabajo realizado o potencia del mismo. La relación de compresión influye en la potencia desarrollada por el motor, ya que cuanto más comprimida esté la mezcla, mejor se realiza la combustión y al explosionar será mayor la presión que ejerce sobre la cabeza del pistón con una mayor fuerza de empuje en el mismo. Ejemplo: ¿Cuál será la relación de compresión en el motor anterior, con una cilindrada de 307.9 cm3, si el volúmen de la cámara de compresión es de 59.6 cm3 ? Solución: Aplicando estos valores a la fórmula de la relación de compresión, se tiene: Vu + Vc 307.9 + 59.6 Rc = ----------------- = ------------------------ = 6.17 Vc 59.6 El resultado de 6.17 es una relación que se expresa de la siguiente manera: Rc = 6.17 : 1 , que equivale a una relación de 6.17 partes a 1