Artculo Cientfico / Scientific Paper

1

MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA I

INFORME PRCTICA 2: FUNCIONAMIENTO Y CLCULOS DEL

MOTOR

Christian Quito1

Resumen Abstract

El presente documento se trata acerca de la segunda

practica sobre el Funcionamiento y Clculos del

Motor, en donde al principio se proceder a realizar

el desarmado de un motor en estado no funcional, as

mismo como en la primera practica se realizara las

mediciones de diferentes elementos y se

comprobaran las medidas con varios factores de

medicin que nos indica el libro de Motores de

Combustin Interna de Payri adems la

comprobacin del mecanismo biela manivela,

relacin de compresin, carrera del pistn, una vez

realizado la prctica 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: Cigeal, Cilindro, Levas,

Manivelas, Pistn.

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 Politcnica Salesiana carrera de Ingeniera Mecnica Automotriz, Motores de Combustin Interna Grupo Nro 3. cquitos@est.ups.edu.ec

Artculo Cientfico / Scientific Paper

2

1. Introduccin El motor del automvil es el encargado de

trasformar la energa trmica en energa mecnica

la cual sirve para movilizar al vehculo. La energa

trmica 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 anlisis.

Cuando un motor funciona incorrectamente se

deber procederse a su verificacin, con el

propsito de determinar las causas de la avera para

ello es necesario el despiece del motor con el fin de

encontrar la avera, 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 metrologa e ir comparando si cada

elemento se encuentra regulado a partir de ello se

pueden hacer varias comprobaciones de tipo

matemtica con la aplicacin de frmulas con la

idea de saber si el motor se encuentra en ptimas

condiciones.

2. Materiales y Mtodos

2.1 Desarmado del Motor Previo a la realizacin de la prctica, se realiz el

desarmado de un motor que no se encuentra en

estado funcional realizando la siguiente secuencia:

Figura 1. Motor usado durante la prctica. 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 cigeal.

7.- Retirando el cigeal del bloque.

Figura 2. Despiece de diferentes elementos del motor.

Fuente: Autor

2.2 Medicin de diferentes elementos del

motor Para la recoleccin de datos necesarios para la

prctica a continuacin se indicara el proceso de

medicin realizado durante la prctica.

Para la medicin se realiz con la ayuda del

calibrador.

Figura 3. Calibrador o Pie de Rey. [1]

- Medicin del dimetro del cilindro.

Figura 4. Medicin dimetro del cilindro. Fuente: Autor

- Medicin profundidad del cilindro.

Apellido Autor et al / Titulo del Articulo

3

Figura 5. Medicin profundidad del cilindro. Fuente: Autor

- Medicin distancia entre centros del cilindro.

Figura 6. Medicin distancia entre centros del cilindro.

Fuente: Autor

- Medicin dimetro del pistn.

Figura 7. Medicin dimetro del pistn. Fuente Autor

2.3 Medicin del volumen de la cmara de

combustin. Se procedi en colocar el cabezote sobre una

superficie plana para una mejor medicin de

volumen.

Figura 8. Comprobacin con la regla Nivel. Fuente Autor

Con el uso de una probeta se verti cierta

cantidad de aceite previo a insertar en la cmara

de combustin.

Figura 9. Probeta usado en la prctica. Fuente Autor

Con el aceite de la probeta, se verti dentro de

la cmara de combustin.

Figura 10. Aceite en la cmara de combustin. Fuente Autor

4

2.4 Comprobacin de elementos

constructivos.

Para la comprobacin de los elementos

constructivos se proceder a usar los siguientes

factores que nos presenta el captulo 27 del

libro de Motores de Combustin Interna de

Payri.

2.4.1 Distancia entre ejes de cilindros

Tabla 1: Distancia entre ejes de cilindros segn el tipo de motor.

[2]

Tipo de motor Distancia entre ejes de

cilindros consecutivos

Motores en lnea de

encendido por compresin (1,2 1,35)D

Motores en lnea 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 tpico

Altura(H) (0,6 1,5)D

Distancia del buln a la

cabeza (H-H1) (0,3 0,6)D

Longitud de la falda (0,4 0,7)D

Dimetro exterior del buln

(de) (0,2 0,4)D

Altura de segmentos:

Estanqueidad (h) (0,02 0,025)D

Rascadores (H-H2) (0,04 0,045)D

Juego diametral: En cabeza 0,004D

En falda 0,0015D

2.4.3 Dimensiones relativas del cigeal

Tabla 3: Dimensiones relativas del cigeal. [2]

Dimensiones MEP MEC

Dimetro de la

muequilla (0,55 0,65)D (0,55 0,70)D

Longitud de la

muequilla

(0,45

0,60)Dmuequilla

(0,50

0,65)Dmuequilla

Dimetro 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 Caractersticas vlvulas mltiples

relaciones geomtricas entre vlvulas y cilindro

Figura 11. Sistema de vlvulas mltiples, relaciones geomtricas

entre vlvulas y cilindro[2]

2.5 Aplicacin de frmulas matemticas

2.5.1 Volumen cmara de combustin

2.5.2 Relacin de compresin

2.5.3 Formula del mecanismo biela-manivela

2.5.3 Carrera del pistn

2.6 Comprobacin del desplazamiento biela

manivela Para la comprobacin del desplazamiento biela-

manivela se procedi 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

procedi a girar el mismo y por cada grado de giro

se midi el desplazamiento.

Apellido Autor et al / Titulo del Articulo

5

Figura 12. Colocacin de referencia de ngulos sobre el eje del

disco motor.

3. Resultados y Discusin

3.1 Estado del motor antes del desarmado

Tabla 4: Elementos faltantes y deteriorados. Fuente Autor

Elemento

Faltante Cantidad

Elemento

deteriorado Estado

Tapa de

aceite 1 Pernos

Sin roca uno

que otro perno

Muelle de

las vlvulas 3 Pistn Desgaste

Balancines 6 Cigeal Desgaste

Cadena de

distribucin 1 Taques Desgaste

3.2 Mediciones realizadas en el motor Tabla 5: Mediciones realizadas en el motor. Fuente Autor

Elemento Medida

(mm) Elemento

Medida

(mm)

Elemento Medida

(cc)

D cilindro

1 70,2

l del

pistn 1 131,5

Vc

cmara 1

46

D cilindro

2 70,5

l del

pistn 2 131,5

Vc

cmara 2

47

D cilindro

3 70,51

l del

pistn 3 132

Vc

cmara 3

46

D cilindro

4 70,3

l del

pistn 4 132

Vc

cmara 4

45

S del pistn

1 71,4

L del

pistn 1 170

VD

cmara 1

276.35

S del pistn

2 73,4

L del

pistn 2 170

VD

cmara 2

286.52

S del pistn

3 70,5

L del

pistn 3 170

VD

cmara 3

275.28

S del pistn

4 70,7

L del

pistn 4 170

VD

cmara 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 Comparacin dimensiones vlvulas Tabla 7: Valores medidos distancias de vlvulas. Fuente: Autor

Valor medido (mm)

Vlvula de

Admisin

Vlvula de

Escape

Distancia

entre

vlvulas

Cilindro 4 33.2 28 5.2

Cilindro 3 34.2 28.5 5.2

Cilindro 2 33.8 28.8 5.2

Cilindro 1 32 28.4 5

Tabla 8: Valores calculados distancias de vlvulas. Fuente: Autor

Valor calculado (mm)

Vlvula de

Admisin

Vlvula de

Escape

Distancia

entre

vlvulas

Cilindro 4 32 28.4 5

Cilindro 3 33.8 28.8 5.2

Cilindro 2 34.2 28.5 5.2

Cilindro 1 33.2 28 5.2

Tabla 9: Comparacin de error valor medido vs valor calculado

distancias de vlvulas. Fuente: Autor

Comparacin de error (mm)

Vlvula de

Admisin

Vlvula de

Escape

Distancia

entre

vlvulas

Cilindro 4 1.2 0.4 0.2

Cilindro 3 0.8 0.3 0

Cilindro 2 0.4 0.3 0

Cilindro 1 1.2 0.4 0.2

3.4 Comprobacin de la ecuacin del

desplazamiento del mecanismo biela-

manivela aplicado en un cilindro.

6

Tabla 10: Comprobacin desplazamiento biela manivela

ngulo

(Grados)

l+r

(mm) L(mm)

x(calculado)

(mm)

x(medido)

(mm)

Error

(mm)

0 171.5 171.5 0 1 1

45 171.5 156.70 14.8 15.3 0.5

90 171.5 125.26 46.24 44.7 1.54

135 171.5 100.137 71.36 67.4 3.96

180 171.5 91.5 80 75.2 4.8

225 171.5 100.137 71.36 68.2 3.16

270 171.5 125.26 46.24 39 7.24

315 171.5 156.70 14.8 12.2 2.6

360 171.5 171.5 0 1 1

Discusin Las comprobaciones realizadas con respecto a las

distancias de las vlvulas de admisin y escape de

cada cilindro respectivamente presentan una

variacin con respecto a lo medido con lo calculado

con un error promedio de 0.625mm, al igual que en

la comprobacin 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 mecnico del motor ya que al ser un motor

usado en las prcticas estos con el tiempo pueden

presentar ciertas modificaciones o porque en las

frmulas matemticas no se consideran el tipo de

fabricacin, material de un motor

4. Conclusiones

- El uso de instrumentos de medicin es muy

importante dentro de los motores ya que un mal

manejo de los mismo pueden alterar los resultados.

- El uso de frmulas matemticas del mecanismo

biela manivela no ayudan a saber cmo se puede

comportar un motor sin necesidad del desarmado

del mismo.

- Los errores encontrados en las mediciones de

vlvulas y desplazamiento se debe a el estado fsico

del motor ya que es un motor de prcticas.

- Se pudo ver de motor manera el funcionamiento

del mecanismo biela-manivela del motor usado en

la prctica.

5. Anexo Como parte del desarrollo de la prctica se

procedi hacer un modelado de un elemento

mecnico del motor en este caso se dibuj una

biela en el modelador 3D Rhinoceros junto a

este archivo irn adjuntados lminas acotadas.

Figura 13. Modelado de la Biela en el programa Rhinoceros

Referencias

[1] FullBlog Disponible en: http://metrologia.fullblog.com.ar/calibre-pie-

de-rey-711224354220.html

[2] P. F. Payri, Motores de combustin interna alternativos, Revert 2011 Pag. 863-906