MOTOR DIESEL

EL MOTOR DIÉSEL Y SU FUNCIONAMIENTO

Para el movimiento de un vehículo es necesario obtener una fuerza importante por un medio simple. Este medio es la explosión controlada o combustible.

Hay combustible cuando la velocidad de propagación de la llama es débil, alrededor de 20 m/s.

Esta combustión se realiza mediante una mezcla de aire y gasolina, que crea un gran aumento de presión. Para aprovechar este aumento de presión, la combustión tiene que realizarse dentro del conjunto cilindro-pistón, siendo este ultimo el elemento móvil- que trasmite la fuerza ejercida por la presión.

El pistón a su vez transmite un movimiento lineal a la biela, que en interacción con el cigüeñal este movimiento es transformado en circular consiguiendo un par.

El movimiento del pistón tiene dos posiciones extremas:

-El punto muerto superior(PMS)

-El punto muerto inferior(PMI)

EL CICLO DE 4 TIEMPOS TEÓRICOS O CICLO DE BEAU DE ROCHAS

Para permitir el funcionamiento del motor, su parte superior esta formada por:

-De una bujía, para el encendido de la mezcla

-Una válvula de admisión (A), que autoriza la entrada de la mezcla.

-Una mariposa (G), que controla la cantidad de mezcla admitida.

-Una válvula de escape(E), la cual permite la evacuación de la mezcla quemada.

Esta parte superior, generalmente amovible, se llama culata.

1º TIEMPO: ADMISIÓN

Función:

-Admitir, dentro del cilindro, la mezcla.

Descripción:

-La válvula se abre cuando el pistón esta en el PMS.

-El pistón desciende del PMS al PMI.

-El descenso del pistón crea una depresión que permite llenar el cilindro de mezcla.

-La válvula se cierra al llegar el pistón al PMI.

2º TIEMPO: COMPRESIÓN

Función:

-Comprimir la mezcla gaseosa de aire-gasolina.

Descripción:

-Las válvulas están cerradas.

-El pistón sube del PMI al PMS..

3º TIEMPO: COMBUSTIÓN-EXPANSIÓN. TIEMPO DE TRABAJO.

Función:

-Crear un trabajo a partir de la combustión de la mezcla, es el tiempo motor.

Descripción:

-Las válvulas están cerradas.

-Cuando el pistón esta en el PMS, la chispa eléctrica suministrada por la bujía inflama la mezcla.

-La presión aumenta sobre el pistón y le arrastra hacia abajo.

-El pistón vuelve a descender del PMS al PMI.

4º TIEMPO: EXCAPE.

Función:

-Evaluar los gases quemados fuera del cilindro.

Descripción:

-La válvula de escape se abre cuando el pistón esta en el PMI

-El pistón asciende del PMI al PMS.

-Los gases quemados son barridos por el pistón hacia el exterior.

-La válvula de escape se cierra cuando el pistón esta en el PMS.

LAS CARACTERÍSTICAS.

1.EL DIÁMETRO

Es el diámetro D del cilindro, generalmente se expresa el mm.

Nuestro motor tiene por cilindro un diámetro de 79,96mm.

2.LA CARRERA

Es la distancia c recorrida por el pistón entre el P.M.S y el P.M.I. Generalmente se expresa en mm.

Esta distancia en nuestro caso es de 64.52mm.

3.LA CILINDRADA

La cilindrada unitaria Vu de un cilindro, es el volumen V barrido por su pistón:

Vu = C* R² =C* D²/4

Se expresa generalmente en centímetros cúbicos cm³.

La cilindrada total Vt es la suma de todos los volúmenes unitarios Vu.

Vt=Vu*N

La Vt del motor 1.3l de FORD, tiene realmente 1296c.c

4.RELACIÓN VOLUMÉTRICA(RELACIÓN DE COMPRESIÓN)

Si V es el volumen barrido por el pistón, y V1 el comprendido por encima de aquel cuando se encuentra en P:M:S la relación de compresión, es por definición:

Rc=V+V1/V1

En nuestro caso es de 9.5:1.

Esto tiene una influencia directa sobre dos elementos:

-La presión: Cuanto mayor sea la relación de compresión más comprimido estará el gas aspirado. La presión y la potencia están ligadas al valor de la relación de compresión.

-La combustión: Una relación de compresión elevada aumenta la velocidad de combustión que favorece a su vez el valor de la presión máxima. Pero ella esta limitada algunas veces por los fenómenos de combustión detonante o picado, que genera grandes temperaturas en la zona superior del motor. Siempre trataremos de que la combustión sea deflagrante.

5.EL PAR

Hemos visto que el par motor tiene como valor:

Mo=F*OA

El motor Ford a un par de 10.2 kpm a 3500r.p.m

Pero el valor del par no es constante, varia a cada instante, además solo el tercer tiempo produce un par motor, los otros tiempos producen un par resistente.

La irregularidad del par provoca un funcionamiento irregular del motor, para remediarlo se toman dos soluciones:

• El volante-motor: Es una masa de inercia que permite un movimiento regular. El almacena una parte de energía mecánica durante el tiempo motor para restituirla en los tiempos resistentes.
• La multiplicidad de los cilindros : El numero de cilindros es importante:

-Más regular será el par

-Más elevado será el par medio

-Mas ligero será el volante

Nuestro motor es un 4 cilindros en línea.

Para mejorar la regularidad del funcionamiento, es preciso repartir los tiempos motor sobre los 720° del ciclo. Para nuestro motor será el siguiente:

4cilindros: 720°/4=180°

Además, en el caso de un motor de 4 cilindros en línea, para equilibrar mejor el conjunto biela-manivela, el cigüeñal debe ser simétrico con relación a su centro.

Siendo el orden de encendido del motor Ford de 1-3-4-2.

6.LA POTENCIA

Por definición potencia es:

P=W/T=F.Med*2 rn/60 P=M*2 N/60

Donde:

2 R= circunferencia descrita por sus muñequillas.

F.Med= Fuerza media sobre el pistón

N= Régimen de rotación en vueltas/minuto

M= Par

LOS PRINCIPALES ELEMENTOS DEL MOTOR

Estos elementos están distribuidos en dos partes o zonas:

Culata:

- Tapa de culata

- Bujía

- Válvula de admisión

- Válvula de escape

- Circuito de engrase

Bloque motor:

-Biela

-Cárter inferior

-Cigüeñal

-Circuito refrigeración

-Circuito de engrase

-Pistón

-Cámara de combustión

Entre la culata y el bloque se pondrá la junta de culata.

LA DISTRIBUCIÓN

En el ciclo de 4 tiempos es preciso, en ciertos momentos, admitir una mezcla gaseosa por un orificio y evacuar por otro los gases quemados.

La obturación de estos orificios es realizada por las válvulas. Veamos la posición teórica de las válvulas en los diferentes tiempos del ciclo.

	ADMISIÓN	COMPRENSIÓN	EXPANSIÓN	ESCAPE
VALVULA DE ADMISIÓN	ABIERTA	CERRADA	CERRADA	CERRADA
VÁLVULA DE ESCAPE	CERRADA	CERRADA	CERRADA	ABIERTA

Para imponer el momento de la apertura, la amplitud y la duración del movimiento de las válvulas, contamos con la distribución.

Sus elementos son:

-El balancín: Invierte el movimiento y puede ocasionalmente desmultiplicarlo.

-Eje del balancín: Permite bascular al balancín y asegura su engrase.

-El muelle: Asegura la función de la válvula.

-La válvula: Obtura o no el orificio de llegada y retorno de gases.

-Varilla de balancín: une y transmite el movimiento del taque al balancín.

-El taque. Transmite el movimiento de la leva ala varilla.

-La leva: Asegura el mando de la válvula.

-Árbol de levas: Sincroniza el movimiento de las levas con el del cigüeñal.

Nuestro motor tiene el árbol de levas en cabeza, por ello carece de la varilla y el taque.

Cada leva es mandada por una leva. Se abre y se cierra una vez por ciclo. Su tiempo de apertura es de media vuelta del cigüeñal y este de dos vueltas por una del árbol de levas.

Para mejorar el rendimiento del motor, se debe modificar la apertura y cierre de las válvulas y el avance al encendido.

De esta manera logramos el Diagrama real:

-El avance a la apertura de la admisión: AAA

Permite beneficiarse de la inercia de los gases aspirados y evita el frenado de la vena gaseosa.

-El retardo al cierre de la admisión: RCA

Su objetivo es aumentar el llenado aprovechando la inercia dela vena gaseosa(velocidad 60 a 80m/s) y evitar el golpe de ariete.

-Avance a la apertura del escape: AAE

Tiene por objetivo obtener mas rápidamente el equilibrio entre las presiones exterior e interior del cilindro y evitar contra-presión al subir el pistón.

-Retardo al cierre del escape: RCE

Su objetivo es facilitar la evacuación de los gases quemados y evitar el golpe de ariete.

-El avance al encendido. AE

Hace saltar la chispa antes de que el pistón llegue al PMS para tener en cuenta la duración de la combustión y hacer que el trabajo producido por la expansión de los gases sea máximo.

Recuerda:

La apertura y cierre de las válvulas son determinados con relación al PMS y PMI.

Los avances y retrasos de las válvulas son evaluados, en mm de la carrera del pistón (reglaje lineal) o en grados del volante donde se ha marcado la posición de PMS y PMI(reglaje angular)