MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

El motor de combustión interna proporciona la potencia necesaria para mover el vehículo. El tipo de combustible que se utiliza en motores de gasolina o diesel es diferente, debido al método utilizado para el encendido del combustible. El funcionamiento mecánico de ambos motores es casi idéntico. En un motor, el combustible se quema para generar un movimiento mecánico. Entre los principales componentes del motor de combustión interna se encuentran:

El conjunto del bloque de cilindros o monoblock. El tren de válvulas.

El sistema de entrada. El sistema de escape.

EL sistema de lubricación. El sistema de enfriamiento.

1. MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA PARA GASOLINA. El proceso de combustión

La combustión es el proceso de encender una mezcla de aire y combustible. En el proceso de combustión se aspira una mezcla de aire y combustible hacia el interior de un cilindro y se comprime mediante un pistón en movimiento. La mezcla comprimida se enciende para generar la energía que proporciona el movimiento del vehículo.

Cómo generar movimiento mecánico

Cuando ocurre la combustión, los gases de la mezcla de aire y combustible que se quema se expanden en el cilindro a una presión muy alta. La alta presión empuja el pistón hacia abajo en el cilindro. El pistón está conectado a una biela, la cual está conectada al cigüeñal. Como el pistón está conectado de esta manera

al cigüeñal, el cigüeñal empieza a girar con el movimiento del pistón. La biela y el cigüeñal convierten el movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón en movimiento rotatorio.

A medida que la combustión ocurre en cada cilindro, los pulsos de energía se transfieren de los pistones al cigüeñal. El volante de inercia, que es una placa redonda y pesada de metal fijada en un extremo del

cigüeñal ayuda a suavizar los pulsos de la combustión y mantener una rotación uniforme en el cigüeñal. El movimiento rotatorio del motor se transfiere a las ruedas a través de la transmisión y del tren motriz.

1.1. CICLO DE CUATRO TIEMPOS.

Casi todos los motores modernos para vehículos son motores con ciclo de cuatro tiempos. Cuatro tiempos significa que el pistón se mueve a lo largo de la longitud del cilindro cuatro veces para completar un ciclo de combustión.

1.2. DIÁMETRO, CARRERA Y DESPLAZAMIENTO. Diámetro interior del cilindro

En la terminología de motores automotrices, el diámetro se refiere a la medida del diámetro interior del cilindro (1).

Carrera del pistón

La carrera del pistón es la medida de la distancia en la que un pistón se desplaza en el cilindro durante la rotación del cigüeñal. La carrera es igual a la distancia que el pistón viaja en el cilindro desde su punto más bajo hasta su punto más alto. El punto más alto del pistón en el cilindro se llama punto muerto superior (PMS). El punto más bajo del pistón en el cilindro se llama punto muerto inferior (PMI). Una carrera del pistón toma media vuelta del cigüeñal, o sea una rotación de 180 grados.

Desplazamiento

El término “desplazamiento” se refiere a dos conceptos relacionados. El desplazamiento del cilindro es la cantidad de aire que mueve o desplaza el pistón en un solo cilindro cuando se mueve del punto PMI al punto PMS en el cilindro. El desplazamiento se expresa como un volumen en litros (L) o centímetros cúbicos (cc).

El desplazamiento total del motor es igual al desplazamiento de un cilindro

multiplicado por el número total de cilindros del motor. Por ejemplo, cada cilindro de un motor de cuatro cilindros tiene un desplazamiento de medio litro. Por lo tanto, el desplazamiento total del motor es igual al desplazamiento del cilindro (medio litro) multiplicado por el número de cilindros (4), o sea 2 litros.

1.3. TIEMPO DE ADMISIÓN.

El tiempo de admisión se considera el primero de los cuatro tiempos. El cigüeñal en rotación mueve el pistón desde el punto PMS hacia el punto PMI. La válvula de escape se cierra y la válvula de admisión se abre. A medida que el pistón se mueve hacia abajo, la mezcla

de aire-combustible se aspira hacia el interior del cilindro a través de la válvula de admisión.

1.4. TIEMPO DE COMPRESIÓN.

Cuando el pistón llega al punto PMI, se completa el tiempo de entrada y se inicia el tiempo de compresión. La válvula de admisión se cierra y la válvula del escape permanece cerrada. El movimiento del cigüeñal envía al pistón otra vez hacia arriba hacia el punto PMS. La mezcla de aire y combustible queda

atrapada en el cilindro y se comprime entre el pistón y la cabeza de cilindros.

1.5. RELACIÓN DE COMPRESIÓN.

La relación de compresión indica cuánto se comprime la mezcla de aire y combustible durante el tiempo de compresión. La relación de compresión es el volumen en el punto PMS comparado con el volumen en el punto PMI durante el tiempo de compresión. Por ejemplo, una relación de compresión de 8 a 1 quiere decir que el volumen en el punto PMI es ocho veces más grande que el volumen cuando el pistón está en el punto PMS. Las relaciones más altas de compresión permiten una mayor salida posible de potencia.

1.6. TIEMPO DE EXPLOSIÓN.

Justo antes de que el pistón llegue al punto PMS, una chispa producida por la bujía enciende la mezcla de aire y combustible y se inicia el tiempo de explosión. Los gases producto de la combustión se expanden rápidamente, lo cual crea una presión muy alta en la parte superior del cilindro a medida que el pistón pasa el punto PMS y se mueve hacia abajo por el cilindro hacia el punto PMI. Las válvulas de

admisión y de escape permanecen firmemente cerradas, así que toda la fuerza empuja el pistón hacia abajo para hacer girar el cigüeñal.

1.7. TIEMPO DE ESCAPE.

A medida que el pistón se acerca al punto PMI en el tiempo de explosión, la válvula de escape empieza a abrirse. A medida que el pistón pasa el punto PMI, el cigüeñal gira y empuja el pistón otra vez hacia el punto PMS y la válvula

de escape está completamente abierta. El pistón empuja a los

gases quemados hacia afuera del cilindro por la válvula de escape, a través del puerto de escape de la cabeza de cilindros y hacia el sistema de escape.

A medida que el pistón pasa el punto PMS, el ciclo de cuatro tiempos se inicia otra vez con el tiempo de admisión. La válvula de escape se mantiene abierta momentáneamente al iniciarse el tiempo de admisión, para permitir que el impulso de los gases sea vaciado del cilindro completamente.

Resumen

Hemos ilustrado el ciclo de cuatro tiempos en un solo cilindro. Recuerda, los cuatro tiempos se repiten continuamente en todos los cilindros en un patrón alternante. Los cuatro tiempos del ciclo – admisión, compresión, explosión y escape – requieren dos vueltas completas del cigüeñal. Sin embargo, el pistón recibe la presión directa de la combustión únicamente durante el tiempo de explosión, o sea aproximadamente la cuarta parte del ciclo.

2. CONJUNTO DE BLOQUE DE CILINDROS (MONOBLOCK).

El monoblock es el principal miembro de soporte del motor. Casi todos los demás componentes están, conectados o soportados, por el monoblock. Los pistones, bielas y el cigüeñal trabajan dentro del monoblock.

El monoblock puede tener ya sea el diseño “en línea” o del tipo en “V” dependiendo del arreglo de cada uno de los cilindros en el bloque.

El monoblock contiene los cilindros, los pasajes internos para el refrigerante y el aceite, y las superficies de montaje para fijar los accesorios del motor, tales como el filtro del aceite y la bomba del refrigerante. La cabeza de cilindros está montada sobre la parte superior del monoblock, y el cárter está montado sobre el fondo del bloque.

2.1. COMPONENTES PRINCIPALES.

Diseño del monoblock en línea

Los motores en línea generalmente tienen 3, 4, 5 ó 6 cilindros.

Diseño del monoblock en V

Un diseño de motor en “V” tiene dos bancos de cilindros dispuestos en un patrón en “V”. A pesar de que los cilindros están en dos bancos todos los cilindros siguen conectados a un mismo cigüeñal común.

Los motores en “V” comúnmente tienen 6, 8, 10 y ocasionalmente 12 cilindros.

2.2. CAMISAS DE LOS CILINDROS.

Algunos diseños de motores utilizan camisas de cilindros. Una camisa de cilindro es un cilindro de acero endurecido que se inserta en el monoblock. No todos los bloques de motor requieren camisas. Las camisas son hechas de un material duro para contener la combustión dentro de los cilindros y reducir el desgaste producido por el movimiento de los anillos del pistón. Se tienen dos tipos de camisas de cilindros: las camisas húmedas y las camisas secas.

A las camisas húmedas se les llama así ya que tienen contacto directo con el refrigerante del

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