Artículo Científico / Scientific Paper MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA I INFORME PRÁCTICA 2: FUNCIONAMIENTO Y CÁLCULOS DEL MOTOR Christian Quito 1 Resumen Abstract El presente documento se trata acerca de la segunda practica sobre el Funcionamiento y Cálculos del Motor, en donde al principio se procederá a realizar el desarmado de un motor en estado no funcional, así mismo como en la primera practica se realizara las mediciones de diferentes elementos y se comprobaran las medidas con varios factores de medición que nos indica el libro de Motores de Combustión Interna de Payri además la comprobación del mecanismo biela manivela, relación de compresión, carrera del pistón, una vez realizado la práctica se realizara un modelado de una pieza del motor utilizado en este caso se modelara una pieza de biela en el programa Rhinoceros. Palabras Clave: Cigüeñal, Cilindro, Levas, Manivelas, Pistón. This document is about the second practice on the Functioning and calculations Motor, where at first it will proceed with the disassembly of an engine non- functional state, also like the first practical measurements of different elements conduct and measures shall be verified with several factors measurement that indicates the book Internal Combustion Engines Payri also checking the crank rod mechanism, compression ratio, stroke, once conducted a modeling practice one piece will be made the motor used in this case a piece of rod in Rhinoceros program modeled. Keywords: Crankshaft, cylinder, Cam, Crank, Piston., Gauge, Engine. 1 Estudiante de la Universidad Politécnica Salesiana carrera de Ingeniería Mecánica Automotriz, Motores de Combustión Interna Grupo Nro 3. [email protected]1
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Artículo Científico / Scientific Paper
MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA IINFORME PRÁCTICA 2: FUNCIONAMIENTO Y CÁLCULOS DEL
MOTORChristian Quito1
Resumen AbstractEl presente documento se trata acerca de la segunda practica sobre el Funcionamiento y Cálculos del Motor, en donde al principio se procederá a realizar el desarmado de un motor en estado no funcional, así mismo como en la primera practica se realizara las mediciones de diferentes elementos y se comprobaran las medidas con varios factores de medición que nos indica el libro de Motores de Combustión Interna de Payri además la comprobación del mecanismo biela manivela, relación de compresión, carrera del pistón, una vez realizado la práctica se realizara un modelado de una pieza del motor utilizado en este caso se modelara una pieza de biela en el programa Rhinoceros.
This document is about the second practice on the Functioning and calculations Motor, where at first it will proceed with the disassembly of an engine non-functional state, also like the first practical measurements of different elements conduct and measures shall be verified with several factors measurement that indicates the book Internal Combustion Engines Payri also checking the crank rod mechanism, compression ratio, stroke, once conducted a modeling practice one piece will be made the motor used in this case a piece of rod in Rhinoceros program modeled.
1 Estudiante de la Universidad Politécnica Salesiana carrera de Ingeniería Mecánica Automotriz, Motores de Combustión Interna Grupo Nro [email protected]
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Artículo Científico / Scientific Paper
1. IntroducciónEl motor del automóvil es el encargado de trasformar la energía térmica en energía mecánica la cual sirve para movilizar al vehículo. La energía térmica se produce por el uso de un combustible expuesto a una gran temperatura y de esta manera se debe conocer su funcionabilidad y elementos que lo conforman para realizar su respectivo análisis.
Cuando un motor funciona incorrectamente se deberá procederse a su verificación, con el propósito de determinar las causas de la avería para ello es necesario el despiece del motor con el fin de encontrar la avería, siendo ideal realizar las comprobaciones necesarias en el motor, una de las comprobaciones que se puede hacer en el motor es el uso de la metrología e ir comparando si cada elemento se encuentra regulado a partir de ello se pueden hacer varias comprobaciones de tipo matemática con la aplicación de fórmulas con la idea de saber si el motor se encuentra en óptimas condiciones.
2. Materiales y Métodos
2.1 Desarmado del MotorPrevio a la realización de la práctica, se realizó el desarmado de un motor que no se encuentra en estado funcional realizando la siguiente secuencia:
Figura 1. Motor usado durante la práctica. Fuente: Autor
1.- Retirando la tapa que cubre la culata.2.- Retirando la culata del bloque del motor.3.- Retirando el volante motor.4.- Desmontando el mecanismo biela-manivela.5.- Retirando los pistones.
6.- Retirando las tapas de la bancada del cigüeñal.7.- Retirando el cigüeñal del bloque.
Figura 2. Despiece de diferentes elementos del motor. Fuente: Autor
2.2 Medición de diferentes elementos del motorPara la recolección de datos necesarios para la práctica a continuación se indicara el proceso de medición realizado durante la práctica.
Para la medición se realizó con la ayuda del calibrador.
Figura 3. Calibrador o Pie de Rey. [1]- Medición del diámetro del cilindro.
Figura 4. Medición diámetro del cilindro. Fuente: Autor
- Medición profundidad del cilindro.
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Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
Figura 5. Medición profundidad del cilindro. Fuente: Autor
- Medición distancia entre centros del cilindro.
Figura 6. Medición distancia entre centros del cilindro. Fuente: Autor
- Medición diámetro del pistón.
Figura 7. Medición diámetro del pistón. Fuente Autor
2.3 Medición del volumen de la cámara de combustión.Se procedió en colocar el cabezote sobre una superficie plana para una mejor medición de volumen.
Figura 8. Comprobación con la regla Nivel. Fuente AutorCon el uso de una probeta se vertió cierta cantidad de aceite previo a insertar en la cámara de combustión.
Figura 9. Probeta usado en la práctica. Fuente Autor
Con el aceite de la probeta, se vertió dentro de la cámara de combustión.
Figura 10. Aceite en la cámara de combustión. Fuente Autor
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2.4 Comprobación de elementos constructivos.Para la comprobación de los elementos constructivos se procederá a usar los siguientes factores que nos presenta el capítulo 27 del libro de Motores de Combustión Interna de Payri.
2.4.1 Distancia entre ejes de cilindros
Tabla 1: Distancia entre ejes de cilindros según el tipo de motor. [2]
Tipo de motor Distancia entre ejes de cilindros consecutivos
Motores en línea de encendido por compresión (1,2 – 1,35)D
Motores en línea de encendido provocado (1,1 – 1,25)D
Motores con cilindros individuales refrigerados por
agua(1,8 – 1,9)D
Motores refrigerados por aire (1,4 – 2,0)D
2.4.2 Dimensiones relativas de pistones
Tabla 2: Dimensiones relativas de pistones. [2]Dimensiones Rango típico
Altura(H) (0,6 – 1,5)DDistancia del bulón a la
cabeza (H-H1) (0,3 – 0,6)D
Longitud de la falda (0,4 – 0,7)DDiámetro exterior del bulón
(de) (0,2 – 0,4)D
Altura de segmentos: Estanqueidad (h) (0,02 – 0,025)D
Rascadores (H-H2) (0,04 – 0,045)DJuego diametral: En cabeza 0,004D
En falda 0,0015D
2.4.3 Dimensiones relativas del cigüeñal
Tabla 3: Dimensiones relativas del cigüeñal. [2]Dimensiones MEP MEC
Diámetro de la muñequilla (0,55 – 0,65)D (0,55 – 0,70)D
Longitud de la muñequilla
(0,45 – 0,60)Dmuñequilla
(0,50 – 0,65)Dmuñequilla
Diámetro del apoyo de bancada (0,60 – 0,70)D (0,70 – 0,80)D
Longitud del apoyo de bancada
(0,45 – 0,60)Dapoyo
(0,40 – 0,60)Dapoyo
2.4.4 Características válvulas múltiples relaciones geométricas entre válvulas y cilindro
Figura 11. Sistema de válvulas múltiples, relaciones geométricas entre válvulas y cilindro[2]
2.5 Aplicación de fórmulas matemáticas
2.5.1 Volumen cámara de combustión
V C=V A−V P
V C Volumen cámarade combustiónV A Volumen de aceite
2.5.2 Relación de compresión
r=V D+V C
V C
2.5.3 Formula del mecanismo biela-manivela
L=cos∅∗r+l∗√1−( rl∗sin∅ )
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2.5.3 Carrera del pistón
x=( l+r )−L
2.6 Comprobación del desplazamiento biela manivelaPara la comprobación del desplazamiento biela-manivela se procedió a colocar una hoja de papel dividida en grados (0, 45, 90, 135, 180, 225, 270, 315, 360 grados respectivamente) sobre el eje del volante motor y con la ayuda de una palanca se procedió a girar el mismo y por cada grado de giro se midió el desplazamiento.
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Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
Figura 12. Colocación de referencia de ángulos sobre el eje del disco motor.
3. Resultados y Discusión
3.1 Estado del motor antes del desarmado
Tabla 4: Elementos faltantes y deteriorados. Fuente AutorElemento Faltante Cantidad Elemento
deteriorado Estado
Tapa de aceite 1 Pernos Sin roca uno
que otro pernoMuelle de
las válvulas 3 Pistón Desgaste
Balancines 6 Cigüeñal DesgasteCadena de
distribución 1 Taques Desgaste
3.2 Mediciones realizadas en el motorTabla 5: Mediciones realizadas en el motor. Fuente Autor
Elemento Medida (mm) Elemento Medida
(mm)Elemento Medida
(cc)D cilindro
1 70,2 l del pistón 1 131,5 Vc
cámara 146
D cilindro 2 70,5 l del
pistón 2 131,5Vc
cámara 247
D cilindro 3 70,51 l del
pistón 3 132
Vc cámara 3
46
D cilindro 4 70,3 l del
pistón 4 132
Vc cámara 4
45
S del pistón 1 71,4 L del
pistón 1 170
VD cámara 1
276.35
S del pistón 2 73,4 L del
pistón 2 170
VD cámara 2
286.52
S del pistón 3 70,5 L del
pistón 3 170
VD cámara 3
275.28
S del pistón 4 70,7 L del
pistón 4 170
VD cámara 4
274.42
Tabla 6: Valores medidos distancias entre centros de cada cilindro. Fuente: Autor
Valor medido (mm)
Distancia cilindro 1-2 85
Distancia cilindro 2-3 85,5
Distancia cilindro 3-4 85,6
3.3 Comparación dimensiones válvulasTabla 7: Valores medidos distancias de válvulas. Fuente: Autor
DiscusiónLas comprobaciones realizadas con respecto a las distancias de las válvulas de admisión y escape de cada cilindro respectivamente presentan una variación con respecto a lo medido con lo calculado con un error promedio de 0.625mm, al igual que en la comprobación del desplazamiento del mecanismo biela – manivela en donde con respecto al desplazamiento medido y calculado encontramos en promedio un error de 2.86mm, estos errores encontrados se puede dar por varios factores como el estado mecánico del motor ya que al ser un motor usado en las prácticas estos con el tiempo pueden presentar ciertas modificaciones o porque en las fórmulas matemáticas no se consideran el tipo de fabricación, material de un motor
4. Conclusiones
- El uso de instrumentos de medición es muy importante dentro de los motores ya que un mal manejo de los mismo pueden alterar los resultados.
- El uso de fórmulas matemáticas del mecanismo biela manivela no ayudan a saber cómo se puede comportar un motor sin necesidad del desarmado del mismo.
- Los errores encontrados en las mediciones de válvulas y desplazamiento se debe a el estado físico del motor ya que es un motor de prácticas.
- Se pudo ver de motor manera el funcionamiento del mecanismo biela-manivela del motor usado en la práctica.
5. AnexoComo parte del desarrollo de la práctica se procedió hacer un modelado de un elemento mecánico del motor en este caso se dibujó una biela en el modelador 3D Rhinoceros junto a este archivo irán adjuntados láminas acotadas.
Figura 13. Modelado de la Biela en el programa Rhinoceros
