Motores de Combustión Interna Tema III: “Ciclos de los MCI” Conferencia No3: Ciclos de los MCI Duración: 2 horas Profesor: MSC. Nayví Ferrer Frontela

SUMARIO Bibliografía Diferencias entre el ciclo ideal y el ciclo real. Diagrama indicado de los ciclos de trabajo. Diagrama indicado de los motores de 4t. Proceso de intercambio de gases en los motores de 4t Diagrama indicado de los motores de 2t. Proceso de intercambio de gases en los motores de 2t Diagrama de distribución en los motores de 2t. Diagrama de distribución en los motores de 4t. Bibliografía Jovaj, Motores de Automovil. José Luis Reyes, Teoría de MCI. (pág.7) Plataforma Moodle Bibliografía dada por el profesor

OBJETIVOS Conocer y saber diferenciar el ciclo ideal del el ciclo real y susridades. Saber interpretar los diagramas Presión & volumen y presión & áng. giro del cigüeñal en MEP y MEC de 2t y 4t Conocer el proceso de intercambio de gases en motores de 2t y 4t. Saber interpretar los diagrama de distribución en los motores de 2t y 4t.

CICLO REAL. Se llama ciclo real de los MCI de pistón a un conjunto de procesos que se repite periódicamente con el fin de transformar la energía térmica del combustible en energía mecánica

DIFERENCIAS ENTRE EL CICLO IDEAL Y REAL En el ciclo real la sustancia de trabajo no permanece constante como se considera en el ideal, se gasta trabajo en el ciclo de intercambio de gases. La comprensión y la expansión se realizan con el intercambio de calor con el medio ambiente. El calor no llega desde a fuera, en los ciclos reales se obtiene al arder el combustible en la cámara. En el ciclo real el calor especifico de la sustancia cambia con la temperatura y la presión. Duramente la expansión termina de arder combustible, por lo que estas circunstancias motivan perdida de calor. Existen fugas de gases entre las paredes del cilindro y los aros durante la compresión.

Pi: Presión Media Indicada La efectividad del ciclo la expresa el rendimiento indicado: Li: Trabajo Indicado Q: Calor itroducido. Pi: Presión Media Indicada La efectividad con que se aprovecha el calor en el ciclo real comparado con el ideal da idea del rendimiento relativo: (0.78-0.9)

Diagrama indicado del ciclo de trabajo La variación de la presión de los gases en el cilindro del motor cuando este se encuentra funcionando se determina con equipo indicador. Los diagramas que se obtienen de esta forma bien en coordenadas P-V o P- (ángulo de giro del cigüeñal), se denominan diagramas indicados.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MCI Ciclo Otto 8

Ciclo Diesel 9

Diagrama indicado en Motores de 4t

Diagrama indicado en coordenadas PV de un MEC y un MEP de 4t Motor de Gasolina Motor de Diesel

Relación de Compresión La relación de compresión no es más que la expresión que relaciona al volumen total del motor con el volumen de la cámara de combustión. Va: Volumen total Vc: Volumen de la cámara de combustión. Vh: Volumen de trabajo del pistón.

Diagrama indicado en coordenadas P de un motor de 4t

Diferencia en el diagrama indicado de un MEC y un MEP de 4t

Cómo ocurren los procesos en un MEP de 4t? Proceso de Admisión.   Comienza en el momento que se abre la válvula de admisión y termina cuando la válvula de admisión se cierra y el pistón ha pasado el punto muerto inferior (PMI). El proceso de admisión para completarse necesita más de 180o de giro del cigüeñal. Durante la admisión ocurren pérdidas de presión en los conductos de admisión, carburador, filtro de aire; por lo que la presión al final de la admisión es menor que la atmosférica, es decir para realizar este proceso es necesario perder energía. El AAA y RCA tiene el objetivo de lograr un mejor llenado de los cilindros

Cómo ocurren los procesos en un MEP de 4t? Proceso de compresión Comienza cuando termina la admisión, y termina en la presión máxima del ciclo. ocurre desde 10-15o antes del PMS hasta 15-20o después del PMS Aumenta la presión y de la temperatura, ocurre un rápido desprendimiento de calor. Durante la comb. combustible se forma los productos de la combustión, la composición de la sustancia de trabajo cambia dentro del cilindro El proceso en los MEP ocurre diferente a los MEC El valor de la presión y temperatura en el proceso de compresión depende fundamentalmente de la relación de compresión El aprovechamiento óptimo del calor se consigue cuando la masa fundamental de la mezcla se quema cuándo el émbolo está cerca del PMS; es decir con un avance al encendido.

Cómo ocurren los procesos en un MEP de 4t? Expansión   Tiene lugar desde la presión máxima del ciclo hasta la apertura de la válvula de escape. Ocurre la transformación de la energía calorífica la cual se libera como resultado de la combustión en energía mecánica.

Cómo ocurren los procesos en un MEP de 4t? Escape   Comienza desde que se abre de la válvula de escape antes del PMI y se denomina AAE y termina cuando se cierra la válvula después del PMS este ángulo se denomina RCE. En el punto donde se abre la válvula de escape la presión de los gases residuales es mayor que la atmosférica por lo que los gases de escape salen con mayor velocidad. Cuando el pistón se mueve desde el PMI hasta el PMS se empuja el resto de los gases y se cierra después del PMS (RCE), para lograr un mejor barrido de los gases de escape,

Cómo ocurren los procesos en un MEC de 4t? En los motores diesel durante la admisión solo penetra aire En la compresión solo se comprime aire por lo que es necesario lograr una alta presión y temperatura esto se logra aumentando la relación de comppresión. Ocurre el adelanto a la inyección debido a la alta presión y temperatura del aire comprimido se inflama la mezcla durante un período de retraso de la inflamación La combustión va acompañada con un aumento brusco de la presión Durante un período z’-z ocurre a P=cte; La expansión y el escape ocurre similar al MEP.

Proceso de Intercambio de Gases en un Motor de 4t? Proceso durante el cual ocurre la entrada de carga fresca y salida de gases de escape. En ese período de tiempo las válvulas de admisión y escape se encuentran abiertas. Este proceso depende de los factores constructivos del motor y de los parámetros termodinámicos de la mezcla fresca y los productos de la combustión; los cuales influyen en la determinación de los ángulos de la fase de la distribución.

Proceso de Intercambio de Gases en un Motor de 4t? A-Comienzo de la admisión. B-Fin de la admisión. Pk- Presión en los conductos de admisión. P- Presión dentro del cilindro Pp-Presión en el conducto de escape El abrir la válvula de escape con un AAE P>Pp P (0.4 - 0.6) MPa Pp (0.105 – 0.12) Por esto el escape ocurre bajo la acción de una deficiencia de presiones Velocidad Crítica (500-700) m/s

Durante el solape en un Motor de 4t? Los procesos ondulatorios también ocurren en la admisión, durante el solape las magnitudes de P, Pp y Pk pueden moverse en diferentes direcciones. El solape óptimo se logra para P>Pk y Pp>P , entonces a través de la válvula de admisión entrara mezcla y en la válvula de escape saldrán gases, tal intercambio se denomina BARRIDO. También puede lograrse flujo contrario de gases, en el motor de carburación en marcha en vacío. En este régimen P/Pk>2 y los gases de escape pasan al cilindro y de este al conducto de admisión.

Diagrama indicado en Motores de 2t

Relación de Compresión en Motores de 2t Geométrica Real

Proceso de Intercambio de Gases en un Motor de 2t? La duración total del proceso de intercambio de gases en 2t es de 120o de giro del cigüeñal. Escape libre b-d comienza con la apertura de la lumbrera de escape y es idéntico al de los motores de 4t. El periodo siguiente d-a-a’ se denomina Barrido. El barrido teórico debe comenzar cuando P= Pk en el punto d. AL organizar el proceso de barrido en 2t se debe asegurar que las condiciones de movimiento de flujo a través de los órganos de admisión y escape, dentro del cilindro, la potencia gastada en superar las resistencias al movimiento del flujo debe ser la menor posible. Es muy importante que en el tiempo de barrido predomine el desalojo de los gases de escape con una mezcla mínima de carga fresca. El tercer periodo se denomina fuga de carga a’-b’ donde tienen lugar perdidas parciales de carga.

Debida a estas perdidas parciales los motores de 2t se utilizan fundamentalmente Carburación Motores Pequeños Diesel Motores Potentes Lanchas Motocicletas Buques Estacionarios Locomotoras 26

Tipos de Barridos

DIAGRAMA DE DISTRIBUCIÓN EN MCI DE 2T Y 4T

CONCLUSIONES Diferenciar el ciclo ideal del el ciclo real y sus particularidades. Interpretar los diagramas Presión & volumen y presión & áng. giro del cigüeñal en MEP y MEC de 2t y 4t Proceso de intercambio de gases en motores de 2t y 4t. Interpretar los diagrama de distribución en los motores de 2t y 4t.

Responder las preguntas teóricas del tema ESTUDIO INDEPENDIENTE Estudiar como se puede obtener el diagrama indicado en coordenadas de presión contra ángulo de giro del cigüeñal en un motor de 2t. Responder las preguntas teóricas del tema 30

¿Qué importancia tiene el llenado en un MCI?. ¿A que proceso está asociado? 31

Muchas gracias MSc. Nayví Ferrer Frontela nferrer@ceter.cujae.edu.cu 32