MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
Historia
Considerados como máquinas completas, funcionales, y productoras de energía mecánica, hay algunos ejemplos de motores antes del siglo XIX. A finales de ese siglo había una multitud de variedades de motores usados en todo tipo de aplicaciones.
Los primeros motores conocidos fueron los hidráulicos utilizados e inventados por Herón de Alandrearía hacia el sigo I d.C. utilizando como fuerza motriz la energía potencial de una masa de agua que descendía desde cierta altura al que él llamada salto. Esta energía se transforma en trabajo útil disponible en el eje de la máquina, que antaño era la rueda hidráulica, actualmente la turbina, utilizada en presas destinadas a producir energía hidráulica.
El motor nace por la necesidad de trabajos que, bien por duración, intensidad, manejabilidad o mantenimiento, no puede ser realizado por animales. A partir de aquí el hombre comienza a diseñar maquinas que permitan la autopropulsión.
En la actualidad los motores de combustión interna, a pesar de los problemas asociados (crisis energéticas, dependencia del petróleo, contaminación del aire, aumento de los niveles de CO2,...) son todavía imprescindibles y se fabrican según diseños muy diferentes y una gama muy amplia de potencias que va desde pocos vatios hasta miles de kW.
Un motor de 4 tiempos puede tener de uno a 48 cilindros. El cilindro es la parte principal del motor, ya que dentro de este se produce la reacción química que trasmite potencia hacia las ruedas.
Ciclo y partes de un cilindro de motor 4 tiempos :
1-Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón( el pistón es una casa muy grande) aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente.
2-Segundo tiempo o compresión: al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente.
3-Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado o de ciclo Otto salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, que se auto-inflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas da gira, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.
4 -Cuarto tiempo o escape: en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de 90º .
Cronología del motor:
Historia
Considerados como máquinas completas, funcionales, y productoras de energía mecánica, hay algunos ejemplos de motores antes del siglo XIX. A finales de ese siglo había una multitud de variedades de motores usados en todo tipo de aplicaciones.
Los primeros motores conocidos fueron los hidráulicos utilizados e inventados por Herón de Alandrearía hacia el sigo I d.C. utilizando como fuerza motriz la energía potencial de una masa de agua que descendía desde cierta altura al que él llamada salto. Esta energía se transforma en trabajo útil disponible en el eje de la máquina, que antaño era la rueda hidráulica, actualmente la turbina, utilizada en presas destinadas a producir energía hidráulica.
El motor nace por la necesidad de trabajos que, bien por duración, intensidad, manejabilidad o mantenimiento, no puede ser realizado por animales. A partir de aquí el hombre comienza a diseñar maquinas que permitan la autopropulsión.
En la actualidad los motores de combustión interna, a pesar de los problemas asociados (crisis energéticas, dependencia del petróleo, contaminación del aire, aumento de los niveles de CO2,...) son todavía imprescindibles y se fabrican según diseños muy diferentes y una gama muy amplia de potencias que va desde pocos vatios hasta miles de kW.
Funcionamiento y Disposición de Motores 4 Tiempos
Un motor de 4 tiempos puede tener de uno a 48 cilindros. El cilindro es la parte principal del motor, ya que dentro de este se produce la reacción química que trasmite potencia hacia las ruedas.
Ciclo y partes de un cilindro de motor 4 tiempos :
1-Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón( el pistón es una casa muy grande) aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente.
2-Segundo tiempo o compresión: al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente.
3-Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado o de ciclo Otto salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, que se auto-inflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas da gira, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.
4 -Cuarto tiempo o escape: en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de 90º .
Cronología del motor:
- Prehistoria-1800:
- Prehistoria. El pistón de fuego se usaba en el Sureste de Asia y en las islas del Pacífico para encender el fuego, aprovechando la compresión adiabática del aire en un cilindro de madera y un pistón.
- Siglo III dC: Sistema biela-manivela empleado en el molino de agua romano de una serrería en Hierápolis. Este mecanismo es básico en muchos motores.
- 1509: Leonardo da Vinci describe un motor "atmosférico".
- 1791: John Barber propone una turbina en su solicitud de la British.
- 1800-1860:
- 1807: Nicéphore Niépce instala un motor Pyréolophore en una barca y navega por el río Saona. El motor iba con una mezcla de musgo, carbón en polvo y resina.
- 1807: El ingeniero suizo François Isaac de Rivaz construye un motor de combustión interna propulsado por una mezcla de oxígeno e hidrógeno, con ignición por chispa eléctrica.
- 1823: Samuel Brown patenta el primer motor de combustión interna aplicado en la industria. Era "atmosférico" (sin compresión) y se basaba en el "ciclo de Leonardo.
- 1838: El inglés William Barnet obtiene una patente para un motor con compresión. Primera referencia documentada de una compresión en el interior del cilindro de un motor.
- 1854-1857: Los italianos Eugenio Barsanti y Felipe Matteucci inventan un motor de 4 cilindros en línea.
- 1856: El italiano Pietro Benini construye un prototipo de motor con una potencia de 5 CV.
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| Samuel Brown (1823) |
- 1860-1914:
- 1860: El belga Jean Joseph Etienne Lenoir fabrica un motor de combustión interna similar a un motor de vapor de doble efecto con cilindro horizontal. Con cilindros, pistones, bielas y volante. Fue el primer motor que fue construido en cantidades importantes.
- 1861: Primera patente confirmada de un motor de 4 tiempos, a cargo de Alphonse Beau de Rochas.
- 1862: El alemán Nikolaus Otto empieza a fabricar un motor de gas. Se trataba del motor sin compresión de Lenoir con un pistón libre.
- 1863: Nikolaus Otto, patenta en Inglaterra y otros países el primer motor de gas con ciclo de 4 tiempos (a compresión) diseñado en colaboración con Eugene Langen y lo empieza a fabricar en 1864.26
- 1864: Nikolaus Otto fue el primero en fabricar y vender un motor de gas. Se trataba del motor sin compresión con un pistón libre con un buen rendimiento en su época.
- 1879: Karl Benz patentó un motor de 2 tiempos basado en la tecnología del motor de 4 tiempos de Beau de Rochas. Posteriormente diseñó y construyó un motor de 4 tiempos según ideas propias. Motor que montó en sus automóviles.
- 1900: Rudolf Diesel expuso en funcionamiento su motor en la Exposición Universal de París. El combustible era aceite de cacahuete.
- 1905: Alfred Buchi patentó el turbo-compresor.
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| Nikolaus Otto (1863) |
- 1914-1945:
- 1914: Motores de arranque eléctricos en automóviles, accionados por batería eléctrica.
- 1923: Tatra. Motor 2 cilindros enfriado por aire.
- 1925: El sueco Jonas Hesselman presentó un motor de gasolina con inyección directa de combustible.
- 1927: Bomba de inyección Bosch, de tipo mecánico para gasóleo y destinada a motores diesel.
- 1928: Raúl Pateras, marqués de Pescara y residente en Barcelona, patentó un motor de pistones libres.
- 1929: Lycoming R-680. Motor de 9 cilindros en estrella, enfriado por aire.
- 1929: Patente para una válvula con sodio en el interior.
- 1932: Presentación del motor Bourke.
- 1937: Patente para un sistema de compresor con enfriamiento del aire comprimido
- 1938: Volkswagen. Motor de 4 cilindros bóxer enfriado por aire.
- 1945-2000:
- 1947: Primer motor Ferrari V12, diseñado por Gioacchino Colombo.
- 1952: Bosch. Sistema de inyección de gasolina en automóviles de turismo
- 1954: Primer prototipo funcional del motor rotativo de Félix Wankel .54
- 1957: En la Zona Franca de Barcelona se inició la producción del SEAT 600.
- 1960: José Ignacio Martín-Artajo patenta un motor rotativo.
- 1968: Howmet. Automóvil deportivo con motor de turbina de gas.
- 1980: Renault Fórmula 1. Válvulas con muelle neumática .
- 1997: Patente de un motor de turbina con ciclo de detonación.
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| Primer motor ferrari (1940) |
- 2000-Actualidad:
- 2006: Motor Wärtsilä diesel de 2 tiempos.
- 2009: ILMOR presenta un prototipo de motor de 3 cilindros, doble expansión y cinco tiempos.
- 2010: Una de las patentes sobre el sistema Gerotor. Se trata de una especie de turbina que dispone de compresor y expansionador de gases a base de engranajes "sin rozamiento", evitando las pérdidas aerodinámicas de los alabes de las turbinas convencionales.
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| Coche más rápido del mundo 2012 |
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