Enseñanza Virtual

INGENIERÍA INDUSTRIAL
ESPECIALIDAD EN MECÁNICA
CUARTO CURSO

Plan de la asignatura
MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS
Asignatura Optativa (6 Créditos)
Curso 2007/08
Departamento: Ingeniería Energética

A) PROFESORADO

Prof. Dr. Tomás Sánchez Lencero (Catedrático de Universidad)
Dr. David T. Sánchez Martinez (Profesor Colaborador)

B) RESEÑA METODOLÓGICA

El contenido de la asignatura se desarrolla en clases teóricas y de problemas a razón de 2.75 horas semanales y 18 horas dedicadas a prácticas de laboratorio distribuidas en seis sesiones.

C) EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN

El examen final de la asignatura constará de cuestiones teóricas y de problemas. La calificación de este examen supondrá el 75 % de la nota final de la asignatura, correspondiendo el otro 25 % a la nota obtenida en los trabajos de laboratorio. Para aprobar la asignatura es necesario obtener CINCO puntos.

La calificación obtenida en las prácticas de laboratorio se conservará hasta que el alumno apruebe la asignatura, siempre que dicha calificación sea igual o superior a CINCO puntos.

Todas las calificaciones se entienden sobre DIEZ puntos.

D. PROGRAMA DE LA ASIGNATURA.

I.-GENERALIDADES Y CICLOS

Lección 1. El ciclo de aire-combustible.

Generalidades. Ciclo de aire-combustible de combustión a volumen constante. Trabajo útil, presión media indicada y rendimiento térmico del mismo. Consecuencias que se deducen del estudio del ciclo de aire-combustible de volumen constante. Ciclo de aire-combustible de combustión a presión limitada. Trabajo útil, presión media indicada y rendimiento térmico del mismo. Consecuencias que se deducen del estudio del ciclo de aire-combustible de presión limitada y aplicación al comportamiento de los motores reales.

II. RENOVACIÓN DE LA CARGA.

Lección 2. Renovación de la carga en motores de cuatro tiempos.

Generalidades. Estudio del rendimiento volumétrico a partir del diagrama del indicador. Proceso de admisión ideal. Influencia de la transmisión de calor y de las presiones en el rendimiento volumétrico. Factores que afectan al rendimiento volumétrico: de funcionamiento y de diseño. Flujo a través de válvulas.

Lección 3. Renovación de la carga en motores de dos tiempos.

Generalidades. Proceso de barrido: tipos de barrido. Proceso ideal de barrido. Coeficientes y modelos de renovación de la carga. Potencia y presión media efectivas. Evaluación experimental de los coeficientes de renovación de la carga. Flujo a través de lumbreras. Dimensionado de lumbreras.

Lección 4. Sobrealimentación.

Incremento de las tensiones mecánicas y térmicas con la sobrealimentación. Influencia de la refrigeración de la carga en la sobrealimentación. Energía utilizable en el escape: sobrealimentación por impulsos y a presión constante. Acoplamiento y actuaciones del grupo de sobrealimentación - motor.

III. COMBUSTIÓN

Lección 5. Combustión normal en los motores de encendido por chispa.

Generalidades. Propagación del frente de llama. Velocidad de la llama. Factores generales que afectan a la velocidad de la llama. Velocidad de la llama y ángulo de combustión en motores. Influencia de las diferentes variables operativas y de diseño en el desarrollo de la presión con el giro del cigüeñal. Variación cíclica de la presión. Motores de carga estratificada de inyección directa.

Lección 6. Combustión detonante de los motores de encendido por chispa.

Naturaleza de la detonación. La máquina de compresión rápida. Retraso al encendido. La detonación en el motor. Factores que afectan a la tendencia a la detonación: naturaleza del combustible, factores de funcionamiento, factores de diseño y tamaño del cilindro. Consideraciones generales sobre el diseño de las cámaras de combustión en los motores de encendido por chispa. Encendido superficial.

Lección 7. Combustión en los motores de encendido por compresión.

Generalidades. Fases de la combustión. Período de retraso. Período de rápida combustión. Tercera fase de la combustión. La detonación en el motor Diesel. Factores que afectan a la combustión en los MEC. Naturaleza del combustible, factores de funcionamiento y factores de diseño. Cámaras abiertas y divididas. Comparación entre ambos tipos. Motores policombustibles.

Lección 8. Combustibles.

Generalidades. Combustibles derivados del petróleo y combustibles no derivados del petróleo. Características de los combustibles para los MECH. Volatilidad del combustible en el comportamiento de los MECH. Características de detonación de los combustibles para los MECH. Indice de octano. Sensibilidad de un combustible. Control de índice de octano. Otras propiedades de los combustibles para los MECH. Combustibles para motores Diesel. Indice de cetano. Control de índice de cetano. Volatilidad y viscosidad. Propiedades especiales.

IV. FORMACIÓN DE MEZCLA Y ENCENDIDO. EMISIONES

Lección 9. Requerimientos y sistemas de formación de mezcla de los motores de encendido por chispa. Encendido

Generalidades. Requerimientos de mezcla en regímenes estacionarios y transitorios. Influencia de la preparación de la mezcla en los requerimientos. Carburadores. Sistemas de inyección indirecta: inyección monopunto e inyección multipunto. Sistemas realimentados. Fundamentos del encendido. Sistemas de encendido eléctrico: requerimientos. Encendido por magneto. Encendido por batería. Diagramas tensión-tiempo de los circuitos primario y secundario. Encendido electrónico. Bujías. Grado térmico. Factores que afectan al rendimiento de una bujía.

Lección 10. Inyección de combustible en los motores de encendido por compresión.

Exigencias básicas a las que debe responder el equipo de inyección. Sistemas de inyección: inyección neumática e inyección sólida. Inyección sólida de mando hidráulico: bombas rotativas y en línea. Rendimiento hidráulico del sistema de inyección. El inyector. Comportamiento del sistema de inyección. Formación del chorro: características del mismo. El regulador de la bomba de inyección. Sistemas de inyección electrónica: Bomba de distribuidor controlado electrónicamente, inyector-bomba electrónico, "Common Rail “.

Lección 11. Emisiones de los motores.

Fuentes de emisión de contaminantes. Mecanismo de formación de contaminantes. Principales factores que afectan a la emisión de contaminantes. Tratamiento de los gases de escape. Normativas que regulan las emisiones y medida de las mismas.

V. PÉRDIDAS DE CALOR Y MECÁNICAS

Lección 12. Pérdidas de calor y refrigeración.

Importancia de la transferencia de calor. Modos de transferencia de calor en motores. Coeficiente global de transmisión de calor del motor. Correlaciones. Balance de energía. Mapas térmicos. Carga térmica y temperatura de los componentes. Efecto de las variables del motor en las pérdidas de calor. Sistemas de refrigeración.

Lección 13. Pérdidas mecánicas y lubricación.

Definiciones. Fundamentos de la fricción. Componentes principales que contribuyen a la fricción. Efecto de las variables del motor sobre las pérdidas mecánicas. Métodos de medida de las pérdidas mecánicas. Sistemas empleados para la lubricación de motores. Lubricación a presión. Aceites para motores: requerimientos y propiedades. Clasificación de los aceites.

VI. CARACTERÍSTICAS OPERATIVAS DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS Y CONSIDERACIONES SOBRE SU DISEÑO

Lección 14. Consideraciones generales sobre las actuaciones y el diseño de los motores de combustión interna alternativos.

Variables operativas que condicionan las actuaciones de los MECH, su rendimiento y sus emisiones: avance de encendido, composición de la mezcla, carga, velocidad, relación de compresión. Consideraciones sobre el diseño de las cámaras de combustión de los MECH. Objetivos, opciones, factores que afectan a la combustión, factores que afectan a las actuaciones. Variables que afectan a las actuaciones, rendimiento y emisiones de los MEC: carga y velocidad, parámetros de la inyección de combustible, “squish” y “swirl”, diseño de la cámara de combustión. Actuaciones de los motores aspirados y sobrealimentados: MECH de 4T, MECH de 2T, MEC de 4T, MEC de 2T.

E. BIBLIOGRAFÍA

F. PRÁCTICAS DE LABORATORIO