Motor Diesel

Motores de combustión
interna Otto y Diesel
Jaime Reyes Bozo
Motores de combustión interna

Un motor de combustión interna convierte
una parte del calor producido por la
combustión de gasolina o de gasoil en
trabajo. Hay varias formas de éstos
motores. Las mas conocidas son las de
gasolina, un invento del ingeniero y
comerciante alemán Nikolaus August Otto
1876 y el Diesel inventado por el ingeniero
alemán Rudolf Diesel en 1892.
Motor Otto

El funcionamiento del motor Otto de cuatro
tiempos:
Cada cilindro tiene dos o cuatro válvulas, válvula
de admisión “A” y de escape “E” . Un mecanismo
que se llama árbol de levas las abre y las cierra
en los momentos adecuados. El movimiento de
vaivén del émbolo se transforma en otro de
rotación por una biela y una manivela.

El funcionamiento se explica con cuatro fases que
se llaman tiempos
Motor Otto.
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
Admisión: El pistón se desplaza
desde el PMS (punto muerto
superior) al PMI (punto muerto
inferior). La válvula de admisión,
VA se encuentra abierta. El pistón
realiza una carrera completa. El
cilindro se llena con mezcla
aire/combustible. Al final de la
admisión (en el PMI) se cierra la
VA. El llenado del cilindro requiere
un trabajo negativo.
· Compresión: Con las dos
válvulas cerradas (VA y válvula de
escape, VE), el pistón se desplaza
desde el PMI al PMS. Se realiza una
carrera completa. Se comprime la
mezcla aire/combustible. En
principio esta compresión es
adiabática (sin intercambio de calor
con el exterior). La compresión
requiere trabajo negativo
Motor Otto.
· Encendido: en teoría este es un instante.
Cuando el pistón llega al PMS, se enciende la
chispa en la bujía y se quema la mezcla en
la cámara de combustión.
Trabajo: Con las dos válvulas cerradas el pistón se
desplaza desde el PMS al PMI. Se realiza una carrera
completa. En principio esta evolución es adiabática
(sin intercambio de calor con el exterior). La
evolución genera trabajo positivo. De hecho es la
única evolución del total del ciclo en que se genera
trabajo positivo al exterior.
Ap. Válvula de Escape: En teoría esta caída de
presión es instantánea y ocurre cuando se abre la
válvula de escape.
Escape: El pistón se desplaza desde el PMI
al PMS. Se realiza una carrera completa (la
VE está abierta y la VA se encuentra
cerrada). En principio la presión dentro del
cilindro es igual a la atmosférica, por lo cual
el trabajo requerido es cero.
Motor Diesel
El motor de gasolina al principio
tenía muy poca eficiencia. El
ingeniero alemán Rudolf Diesel
estudió las razones y desarrolló el
motor que lleva su nombre (1892),
cuya eficiencia es bastante mayor.
 Hay motores diesel de dos y de
cuatro tiempos.

Motor Diesel.
Los motores diesel siguen el mismo
ciclo de cuatro tiempos explicado en el
motor Otto, aunque presentan notables
diferencias con respecto a éste. En el tiempo
de admisión, el motor diesel aspira aire
puro, sin mezcla de combustible. En el
tiempo de compresión, el aire se comprime
mucho más que en el motor de gasolina,
con lo que alcanza una temperatura
extraordinariamente alta. En el tiempo de
explosión no se hace saltar ninguna chispa
—los motores diesel carecen de bujías de
encendido—, sino que se inyecta el gasoil o
gasóleo en el cilindro, donde se inflama
instantáneamente al contacto con el aire
caliente. Los motores de gasoil no tienen
carburador; el acelerador regula la cantidad
de gasoil que la bomba de inyección envía a
los cilindros.
Motor Diesel.
Los motores diesel son más
eficientes y consumen menos
combustible que los de gasolina.
No obstante, en un principio se
utilizaban sólo en camiones
debido a su gran peso y a su
elevado costo. Además, su
capacidad de aceleración era
relativamente pequeña. Los
avances realizados en los
últimos años, en particular la
introducción de la
turboalimentación, han hecho
que se usen cada vez más en
automóviles; sin embargo,
subsiste cierta polémica por el
supuesto efecto cancerígeno de
los gases de escape (aunque,
por otra parte, la emisión de
monóxido de carbono es menor
en este tipo de motores).
Ventajas
Motor Otto
Motor Diesel
Montaje sencillo
Densidad de potencia
elevada
Ciclo ideal de liberación de
calor y con ello mejor
consumo de combustible a
plena carga.
Elevado número de
revoluciones realizable por
elevación de la velocidad de
inflamación, proporcional al
número de revoluciones.
Mejor Influencia en la
emisión de los gases de
escape ( catalizador de tres
vías).

Consumo de combustible
muy bueno
Larga Vida.
Escasa emisión de
substancias nocivas
Fácil sobrealimentación
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Desventajas
Mal rendimiento a carga
parcial por la regulación por
cantidad.
Cantidad relativamente
elevada de las sustancias
perjudiciales, NO, HC y CO,
en los gases de escape.
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Caro de fabricación.
Elevado ruido en
funcionamiento.
Marcha del motor más
brusca.

Ciclo Termodinámico en motores de
combustión interna.
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Es el conjunto de las transformaciones termodinámicas de un
fluido, en un sistema que retorna a las condiciones iniciales
después de haber realizado un trabajo.
En los motores de combustión interna, como en el caso de los
automóviles, el trabajo obtenido proviene de la transformación
parcial del calor producido por la combustión. Generalmente, el
estudio de los ciclos termodinámicos se lleva a cabo suponiendo
que se trata de un fluido perfecto, que funciona en una máquina
igualmente perfecta, es decir, suponiendo que el cielo está
constituido por una serie de transformaciones termodinámicas
ideales, como las transformaciones adiabáticas (sin intercambio
de calor con el exterior), isobáricas (a presión constante),las
isocoras (a volumen constante) e isotérmicas (a temperatura
constante).
Ciclo Termodinámico en motores
de combustión interna.
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En realidad, el comportamiento del fluido se aparta notablemente
del cielo teórico por varias razones, que en el caso de un motor de
combustión interna, son las siguientes:
- el fluido que actúa en el motor no es perfecto y su alejamiento
del comportamiento teórico se hace patente sobre todo a altas
temperaturas, es decir en la fase de combustión;
- el calor específico aumenta con la temperatura y, por tanto, la
energía de combustión conduce a una temperatura final menor;
- la llama se propaga a velocidad finita, por lo que, dado que la
combustión de la mezcla no es instantánea, resulta necesario
hacer saltar la chispa de la bujía algunos grados antes del punto
muerto superior del pistón;
- la transformación en la que, a volumen constante, se debería
ceder a un cuerpo frío el calor no transformado en trabajo, se
realiza mediante la substitución de los gases de escape por
mezcla fresca.
Ciclo Termodinámico en motores
de combustión interna.
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- las fases de compresión y de expansión no son adiabáticas,
dado que existen intercambios de calor a través de las paredes
del cilindro. Estos intercambios, por otra parte inevitables, son
necesarios para el funcionamiento mecánico, ya que es preciso
mantener a temperatura suficientemente baja la superficie de la
cámara de los cilindros. El calor cedido al refrigerante no
representa la única pérdida de calor, ya que también los gases de
escape ceden al ambiente exterior, y
- a causa de las pérdidas de carga a través de las válvulas, la
presión dentro del cilindro, en la fase de admisión, tiende a ser
inferior a la atmosférica, mientras que en la fase de escape es
superior. Esto lleva consigo una pérdida de trabajo realizado por el
pistón y una reducción de la cantidad de fluido que toma parte en
el ciclo. Para remediar estos inconvenientes, las válvulas sean de
admisión o de escape, se abren concierto avance y se cierran con
cierto retraso.
Todas estas causas de alejamiento del cielo real (cielo práctico)
respecto del ideal, conducen a una disminución del rendimiento
del motor.
Culata
Multiple de escape
Pistón
Biela
Cigüeñal
Cabeza de un Pistón
Anillos
Biela
Cilindros
Block
Árbol de levas
Valvulas
Biela
Pistones
Cigüeñal
Multiple de escape
El funcionamiento del motor Otto de cuatro tiempos:
Ciclos de cuatro fases o tiempos