2º FPB

· HISTORIA DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN.

En 1860, Jean Joseph Étienne Lenoir construyó el primer motor de combustión, en 1867, Nikolaus August Otto y Eugen Langen presentaron un motor de combustión perfeccionado.
En 1867, Otto construyó el primer motor de gas según el principio de cuatro tiempos.
En el año 1883, Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach desarrollaron el primer motor de gasolina de cuatro tiempos. En 1897, Rudolf Diésel presentó un motor de gasóleo.

El motor es el conjunto mecánico que transforma la energía del combustible en la energía mecánica que el vehículo emplea para desplazarse.

· Principales elementos de un motor de combustión:
El bloque, el conjunto biela-pistón, la culata, el árbol de levas, la distribución, el cigueñal y el volante de inercia.

· Clasificación de los motores.

Por el movimiento que realizan: alternativos y rotativos.
Por la disposición de los cilindros: en línea, en V y W, y horizontales opuestos.
Por el método de trabajo: cuatro tiempos, dos tiempos.
Por los tipos de combustión y combustible: gasolina por encendido con chispa, diésel con ignición espontánea.

Los motores con cilindros en línea son fáciles de construir y resultan más económicos en su fabricación.

Los motores con cilindros en V y W acortar la longitud del bloque resultan más equilibrados.

Los motores bóxer con cilindros opuestos permiten disminuir la altura del motor, son muy empleados en vehículos deportivos.

· Motor de gasolina.

El motor de gasolina o motor Otto de cuatro tiempos es un motor alternativo con encendido por chispa.
Durante la combustión, se transforma la energía química de la gasolina en energía calorífica, esta energía calorífica se transforme en energía.

· Ciclo Otto teórico.

En los motores alternativos, el pistón se desplaza desde punto muerto superior, a la parte más baja, punto muerto inferior. Entre el PMS y el PMI, el cigueñal realiza un giro de 180º.

a. Primer tiempo: Admisión de gases frescos.
b. Segundo tiempo: Compresión.
c. Tercer tiempo: Explosión.
d. Cuarto tiempo: Escape de los gases quemados.

a. Admisión: En el primer tiempo, el pistón se encuentra en el punto muerto inferior y se desplaza hasta el punto muerto inferior, se genera una depresión en el cilindro, la válvula de admisión permanece abierta y la de escape, cerrada.

b. Compresión: El cilindro se encuentra lleno de mezcla de aire y gasolina, la válvula de admisión se cierra y la de escape continúa cerrada.
El pistón se desplaza desde el punto muerto inferior al punto muerto superior.

c. Explosión: El pistón se encuentra en el punto muerto superior con la mezcla comprimida. El circuito de encendido manda una corriente eléctrica a la bujía.
Los gases a presión empujan la cabeza del pistón y lo desplazan del punto muerto superior al punto muerto inferior.

d. Escape: El pistón se encuentra en el punto muerto inferior con todo su volumen lleno de gases quemados.
El pistón se desplaza desde el PMI al PMS. La válvula de escape se abre y los gases son expulsados por el tubo de escape.
El instante en el que las dos válvulas están abiertas se denomina cruce de válvulas.

· Diagrama teórico del motor de cuatro tiempos.

El ciclo teórico completo se realiza cada dos vueltas del motor y cada tiempo implica 180º de giro del motor.
Un motor con este ciclo de trabajo funciona, pero no se aprovecha al máximo el combustible ni tiene un rendimiento aceptable, adaptan las aperturas de las válvulas a las necesidades de cada motor.
El funcionamiento de los motores montados en los vehículos actuales es un ciclo corregido o real.


· Ciclo Otto real.

· Primer tiempo. Admisión.

En el ciclo real, el tiempo de admisión se alarga considerablemente. La válvula de admisión se abre de 10º a 15º antes de que el pistón llegue al punto muerto superior. El cierre de la válvula no se realiza en el punto muerto inferior, si no después, de 40º a 45º.

· Segundo tiempo. Compresión.

Se acorta en el ciclo real. La compresión empieza cuando la válvula de admisión se cierra; el pistón ha iniciado la carrera ascendente y antes de alcanzar el punto muerto superior salta la chispa a la bujía, lo que inicia la combustión.

· Tercer tiempo. Explosión.

Se inicia en el momento en el que se produce la explosión de la mezcla, por lo que se consigue que la máxima presión de los gases quemados, superior a 60 bar, se produzca en el punto muerto superior del pistón.

· Cuarto tiempo. Escape.

Se adelanta de 40º a 50º la apertura de la válvula de escape, para aprovechar la presión interna de los gases. Los gases salen rápidamente al exterior y el pistón se desplaza desde el punto muerto inferior al punto muerto superior empujando, en su desplazamiento, los gases al exterior.
La válvula de escape permanece abierta de 15º a 20º después del punto muerto superior para aprovechar la inercia de los gases para salir al exterior.

· Motor diésel.

Fue inventado y patentado por Rudolf Diésel en 1892. A diferencia del motor de gasolina, no necesita chispa eléctrica para realizar la combustión; es un motor térmico y alternativo cuya combustión se realiza al inyectar el gasóleo pulverizado a presión en la cámara o precámara.


En los HDI, se alcanzan los 2000 bar en el interior de la cámara de compresión. El gasóleo atomizado se mezcla con el aire, que se encuentra a elevada temperatura y presión y arde.

La biela transmite el movimiento del pistón al cigueñal, al que hace girar.

El motor diésel tiene una constitución similar al motor de gasolina. Las diferencias principales son:
- No tiene circuito de encendido.
- Dispone de un circuito de inyección de combustible.
- Trabaja con presiones más altas, por lo que las piezas del motor son más robustas.
- Mayor rendimiento térmico que los motores de gasolina al generar más potencia con un menor consumo de combustible.

Los cuatro tiempos del ciclo operativo en el motor diésel son similares a los del motor de gasolina.
- Primer tiempo: Admisión de aire.
- Segundo tiempo: Compresión (el combustible se inyecta a presión al final de la compresión).
- Tercer tiempo: Explosión.
- Cuarto tiempo: Escape.

· Motor rotativo.

Es un motor de combustión con encendido por chispa en el que se quema una mezcla de aire y combustible.
El motor rotativo trabaja según el principio de cuatro tiempos, y según el principio de dos tiempos, ya que el émbolo rotativo controla el cambio de gases mediante lumbreras. Una vuelta del eje excéntrico corresponde a un ciclo operativo.

El motor rotativo posee émbolos/discos triangulares lobulares. Los discos giran en una carcasa oval, ligeramente más estrecha por su centro.

Este motor ofrece las siguientes ventajas:
- En cada vuelta de motor se realizan tres explosiones.
- El motor consta de un menor número de piezas móviles.
- Mayor suavidad de marcha, ya que todos los componentes del motor giran en el mismo sentido.

Inconvenientes:
- Elevado coste de producción y mantenimiento.
- Imposibilidad de conseguir una estanqueidad completa en el rotor debido al cierre de los segmentos laterales y superior.
- Mayor relación consumo-potencia debido al diseño alargado de las cámaras de combustión.

· Motor de dos tiempos.

Este tipo de motor, por su ligereza y su coste, es ideal para motocicletas y vehículos de poca cilindrada.
Es un motor muy ligero ya que elimina gran parte de los mecanismos de distribución.

El motor de dos tiempo realiza su ciclo de trabajo en dos carreras del pistón, es decir, es una vuelta del cigueñal.

Los motores de dos tiempos no tienen válvulas, la entrada y salida de gases se realiza por lumbreras, en el cilindro que el pistón cierra y abre al desplazarse, similar al motor rotativo Wankel.

En el primer tiempo, el pistón sube desde el punto muerto inferior al punto muerto superior, con lo que se produce el encendido antes de alcanzar el PMS. La parte superior del pistón realiza la compresión y la inferior introduce la mezcla de combustible y aire en el cárter.

En el segundo tiempo, el pistón se desplaza desde el PMS al PMI y los gases producidos durante la combustión se expansionan empujando el pistón y descargando los gases quemados por la lumbrera de escape en la parte inferior del pistón.

La mezcla entra en la parte alta del cilindro por la lumbrera de transferencia y se comprime en el cárter.

El rendimiento de este motor es inferior al de cuatro tiempos ya que la compresión no es enteramente efectiva hasta que el pistón cierra las lumbreras de transferencia y de escape, parte del volumen de mezcla sin quemar se pierde por la lumbrera de escape con los gases resultantes de la combustión.

· Características del motor.

Los motores, tanto Otto como diésel, dos tiempos, etc., poseen diferentes características que los identifican.
Las características principales de los motores son:
- Diámetro del cilindro y carrera.
-Cilindrada unitaria y total.
- Cámara de combustión.
- Relación de compresión.
- Sentido de giro del motor.
- Orden de encendido.

· Diámetro del cilindro y carrera.

Se entiende el diámetro interior del cilindro. La carrera es el recorrido que realiza el pistón desde el punto muerto superior al punto muerto inferior. Estas dos medidas se indican siempre en milímetros.

· Cilindrada unitaria.

Es el volumen en centímetros cúbicos o litros que desplaza el pistón en su carrera desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior.

· Cilindrada total.

La cilindrada total del motor (en centímetros cúbicos o litros) es la suma de las cilindradas unitarias de todos los cilindros que tiene el motor.