Técnicas del automóvil motores

De la composición de estas fuerzas en cada instante del ciclo motor puede obtenerse un dia­ grama como el representado en la figura, que corresponde a un motor monocilíndrico funcio­ nando en el ciclo de cuatro tiempos. La línea de puntos y trazos representa las presiones ejerci­ das por el gas sobre el pistón, cuyos valores en función de la posición del pistón vienen dados por el ciclo indicado del motor. La línea de trazos representa las fuerzas específicas de inercia correspondientes a cada una de las posiciones del pistón, cuyos valores se obtienen con la ex­ presión: F¡ = m ■a, para cada posición del pistón. Figura 4.45 La composición de estos dos diagramas da como resultado la línea continua, en la que se puede observar que en la fase de admisión actúa únicamente la fuerza alterna de inercia, pues no se ejerce presión alguna sobre el pistón por parte del gas. En la carrera de compresión, la pre­ sión causada por el gas se opone al movimiento del pistón, mientras la fuerza de inercia se in­ vierte. En el inicio de la expansión, la fuerza de inercia se opone a la presión de combustión y en la de escape solamente actúa la fiaerza de inercia, pues la opuesta por los gases quemados a la subida del pistón es mínima. El diagrama representado corresponde a un régimen de giro elevado, en el que las ftierzas de inercia que se manifiestan son importantes. A regímenes más bajos, la línea correspondiente a las fuerzas de inercia queda sensiblemente modificada, con lo que el diagrama resultante se aproxima al correspondiente a las fuerzas definidas por el diagrama indicado. De todo esto se deduce que para los motores pesados y veloces, la velocidad de rotación no puede alcanzar valores muy elevados y, en los motores rápidos, el peso de las masas alternas debe ser tanto menor, cuanto más elevado sea el régimen máximo. Hay que destacar en este diagrama que el trabajo total realizado por la fuerza de inercia está representado por la superficie rayada, comprendida entre la curva y el eje de abscisas, y en una revolución completa resulta nulo, ya que la fiierza que lo genera es interna del mecanismo y no puede producir trabajo exterior. La acción combinada de las fuerzas de inercia y la presión del gas que actúan sobre la cabeza del pistón dan una resultante F (Fig. 4.46) que está aplicada en el eje del pistón, que a su vez se descompone en otras dos: una F¡, aplicada a la biela siguiendo la inclinación de ésta, y otra F„ normal a la pared del cilindro, que resulta tanto mayor cuanto más abierto sea el ángulo (3 y es causa del rozamiento del pistón contra la pared del cilindro, como ya se ha visto. La fuerza Fb es transmitida por la biela al codo del cigüeñal y da origen al momento motor M, cuyo valor se obtiene multiplicando la fuerza por la distancia d al punto de aplicación: M = Fb d. Llegamos también a este resultado observando que la fuerza Fb se descompone en otras dos: una F, tangencial al recorrido de la manivela de radio r, que es causante del giro de ésta y, en consecuencia, del par motor, y la otra, radial que no contribuye evidentemente al par motor. Así pues, el par motor vale: M = F, ■r, que es la misma expresión obtenida anteriormente, pues observando la figura puede verse que: