¿Te has detenido en algún momento a pensar el por qué tu coche se mueve? Bueno, la respuesta está en el motor de combustión interna. Pero, ¿Cómo funciona? ¿Cuáles son sus partes? En este artículo te explicaremos, de manera sencilla y detallada cómo el motor puede mover tu coche.
El motor de combustión interna es una tecnología que ha contribuido enormemente a la evolución de la humanidad. Tiene aplicaciones en automóviles, aviones, generación de energía y mucho más. Esta tecnología se basa en la combustión de una mezcla de combustible y aire dentro del motor para generar energía mecánica.
Esta energía mecánica se entrega, entonces, a través de una transmisión al sistema de ruedas, alas o turbinas. El proceso de combustión es controlado por varias partes mecánicas y electrónicas, lo que permite un funcionamiento eficiente y seguro.
¿Qué Es Un Motor De Combustión Interna?
Es un propulsor térmico que convierte la energía térmica de la quema de un combustible en trabajo mecánico o par, el cual se aplica o transfiere a las ruedas para hacer que el coche se mueva. Se llama de combustión interna, porque la combustión ocurre dentro del motor.
Cada coche con motor de combustión interna, ya sea un Fiat o un McLaren, obtiene su potencia por los mismos principios básicos, los cuales te explicaremos a continuación.
Principios Básicos Del Motor De Combustión Interna
Como verás más adelante, los motores de combustión interna tienen pistones, los cuales se mueven linealmente hacia arriba y hacia abajo dentro de unos espacios cilíndricos horadados en el bloque del motor llamados cilindros. Los pistones se mueven de esta manera debido a las explosiones de combustible que ocurren en los cilindros.
Estos pistones están unidos por medio de unas piezas llamadas bielas y un cigüeñal, el cual gira impulsado por el movimiento de dichos pistones, convirtiendo el movimiento alternativo, es decir, de arriba abajo de los pistones, en un movimiento rotatorio.
Y es este movimiento rotatorio el que, convertido en un par mecánico o torque, moviliza las ruedas de tu coche cada vez que tu motor está trabajando. Dependiendo del modelo de coche, hay entre 3 y 16 cilindros en su motor, con un pistón que se mueve hacia arriba y hacia abajo en cada uno.
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¿De Dónde Viene La Potencia Del Motor?
Actualmente, la gran mayoría de los motores de combustión interna funcionan con la combustión de cuatro tiempos. Para simplificar, nos enfocaremos en explicarte específicamente el modo de operación de los motores que funcionan con gasolina.
Lo que impulsa a los pistones en su movimiento alternativo son miles de explosiones controladas que se suceden a cada minuto, surgidas al mezclar combustible con el oxígeno y luego encender esa mezcla.
Cada vez que esa mezcla de combustible y aire se enciende, se denomina carrera de potencia o combustión. El calor y los gases en expansión de esta explosión empujan el pistón hacia abajo en el cilindro. La potencia total del motor viene dada por las explosiones controladas que se provocan encada uno de los cilindros.
Pero más allá de la carrera de potencia, la cual empuja el pistón hacia abajo desde la parte superior del cilindro, hay otras tres carreras: admisión, compresión y escape que explicaremos en detalle más adelante.
Sin embargo, primero, te daremos un breve resumen de los principales componentes de un motor de combustión interna, para ayudarte a entender luego el ciclo de combustión de cuatro tiempos.
Partes De Un Motor De Combustión Interna
El motor de combustión interna tiene una gran cantidad de componentes. Para no extendernos mucho, dividiremos el motor en tres grandes grupos:
1. La culata
También conocida como cabezal, es la parte del motor que sella los cilindros, evitando pérdidas de compresión para que el motor realice el proceso de combustión. La culata permite la entrada de la mezcla y la salida de los gases quemados de cada cilindro. Estos son sus principales componentes:
- Árbol de levas de escape. Eje de rotación que cumple la función de sincronizar la apertura y cierre de las válvulas por donde se expulsan los gases de combustión.
- Bujías. Dispositivos encargados de generar la chispa que provoca la explosión de la mezcla de aire y combustible.
- Árbol de levas de admisión. En este caso, es el eje de rotación que sincroniza la apertura y cierre de las válvulas por donde ingresa la mezcla de combustible y aire al cilindro.
- Válvulas de escape. Son aquellas por donde salen expulsados los gases de combustión, siendo activadas por el árbol de leva respectivo.
- Válvulas de admisión. Son las válvulas por donde ingresa la mezcla de combustible y aire, cuya operación depende del árbol de levas de admisión.
- La cámara de combustión. Lugar donde se realiza la compresión y explosión de la mezcla. Cada cámara tiene la misma cantidad de asientos para cada válvula.
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2. El bloque del motor
Es también conocido como cuerpo del motor. Es el elemento del coche donde encuentras a los cilindros, los pistones y las bielas, así como los soportes donde se apoya el cigüeñal, las camisas de enfriamiento y los conductos de aceite. Estos son sus principales componentes:
- Los pistones. Son los componentes que se mueven por la acción de la explosión de la mezcla. Se ubican dentro de los cilindros. Existe un pistón para cada cilindro.
- Pasadores del pistón. También conocido como pasador de muñeca, es la pieza que sujeta el pistón a la biela, lo que le permite pivotar a medida que se mueve.
- Cilindros. Son los espacios donde se mueven los pistones. Cada cilindro tiene un pistón que se mueve de arriba abajo. Un bloque puede tener de 3 a 16 cilindros en diferentes configuraciones.
- Bielas. Son las piezas que conectan el cilindro con el cigüeñal.
- Cigüeñal. Es el elemento que convierte el movimiento lineal de los pistones en el movimiento rotatorio que se transferirá a la transmisión del coche, y de allí a las ruedas.
- Conductos refrigerantes. Son los diferentes canales dentro del bloque que permiten la circulación del refrigerante para enfriar el motor.
- Conductos lubricantes. Son los diferentes canales dentro del bloque que permiten la circulación del aceite para lubricar las partes móviles del motor.
3. El cárter
El cárter se encuentra en la parte inferior del motor. Es como una especie de tanque irregular donde cae el aceite del motor para luego ser recogido por la bomba. En esta zona solo encontrarás aceite, el propio cárter y la bomba de aceite en algunos modelos de coche.
PMS Y PMI Del Motor
Mención aparte merecen el PMS y el PMI. El PMS es el Punto Muerto Superior y el PMI es el Punto Muerto Inferior. Los pistones se mueven dentro del cilindro desde el punto muerto inferior o PMI al punto muerto superior o PMS. Cuando el cilindro se encuentra en el PMS, estará ubicado muy cerca de la cámara de combustión realizando la compresión o la expulsión de gases, dependiendo del tiempo.
La rotación del árbol de levas está sincronizada con la rotación del cigüeñal a través de una correa dentada o cadena, conocida también como cadena de tiempo.
La culata brinda soporte a los árboles de levas, las válvulas, los cubos de las válvulas, los resortes de retorno de las válvulas, las bujías de encendido y los inyectores, y por dentro de ellas fluye el líquido refrigerante del motor.
Dentro del bloque motor se encuentran los pistones, las bielas y el cigüeñal. Al igual que en la culata, a través del bloque del motor fluye refrigerante a través de conductos horadados en él, para ayudar a controlar la temperatura del motor.
La posición de las válvulas de admisión y escape debe estar sincronizada con precisión con la posición del pistón, para permitir que los ciclos de combustión se lleven a cabo secuencialmente.
Ciclo De Combustión O Funcionamiento De Un Motor De Combustión Interna
Un ciclo de combustión completo implica que el pistón deba realizar cuatro tiempos, lo que significa que requiere dos rotaciones completas del cigüeñal. Para un motor de combustión interna, este ciclo tiene las siguientes fases o golpes:
Carrera 1 / Admisión
Al comienzo de la carrera de admisión, el pistón está cerca del PMS. Entonces, la válvula de admisión se abre, el pistón comienza a moverse hacia abajo, hacia el PMI, ingresando la mezcla de combustible y aire al cilindro.
Esta carrera es denominada de admisión porque se succiona aire fresco y combustible para que ingrese al motor, y finaliza cuando el pistón está en el PMI. Durante esta carrera, el cigüeñal gira por la inercia de los componentes, consumiendo energía.
Carrera 2 / Compresión
Esta comienza con el pistón en PMI, luego de finalizada la carrera de admisión. En la carrera de compresión, tanto la válvula de admisión como la de escape están cerradas y el pistón comienza a subir, hacia el PMS.
La mezcla de combustible y aire se comprime al estar ambas válvulas cerradas, alcanzando la presión máxima cuando el pistón está cerca del PMS. Antes de que el pistón alcance este punto, pero muy cerca de él, durante la carrera de compresión:
- Para un motor de gasolina: se genera la chispa por medio de la bujía.
- Para motores Diesel: se inyecta combustible.
Durante la carrera de compresión, el motor consume energía, ya que el cigüeñal gira debido a la inercia de los componentes, más que en la carrera de admisión.
Carrera 3 / Potencia
Inicia con el pistón en PMS, estando ambas válvulas cerradas. La combustión de la mezcla de combustible y aire se inició al final de la carrera de compresión, aumentando significativamente la presión interna del cilindro, empujando el pistón hacia abajo, hacia el PMI.
Solo durante esta carrera el motor produce energía en forma de torque. El empuje del pistón es transferido, por medio de las bielas hacia el cigüeñal, el cual rota transfiriendo a su vez este torque a la transmisión.
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Carrera 4 / Escape
Comienza con el pistón en el PMI, después de culminar la carrera de potencia. En esta carrera la válvula de escape está abierta. El movimiento del pistón desde el PMI hacia el PMS empuja la mayoría de los gases de escape fuera del cilindro hacia el sistema de escape.
Durante esta carrera, el motor consume energía porque el cigüeñal gira debido a la inercia de los componentes del mismo.
Mientras más cilindros tenga un motor, tendrá más fuerza. Es de hacer notar que los cilindros no tienen el mismo movimiento o tiempo de forma simultánea. Mientras uno de ellos está comprimiendo, otro está en escape, otro está en potencia y el otro en admisión.
