Motores de combustión interna

1.1 Conceptos básicos de los motores de combustión interna

Motores de combustión interna.

Los motores de combustión interna forman parte del mundo moderno, actualmente es difícil concebir las actividades cotidianas sin la presencia de los motores de combustión interna que mueven los vehículos, desde el automóvil hasta los grandes ferrocarriles, así como los barcos y otros equipos.

El desarrollo del motor de combustión interna aplicado a los automóviles ha generado grandes beneficios al ser humano, le permitió desplazarse a mayores velocidades y conocer más regiones, pero también grandes problemas que tienen que resolver, la contaminación es uno de ellos.

El motor de combustión interna es:

“El conjunto de elementos mecánicos que permite obtener energía mecánica a partir del estado térmico del fluido compresible que lo atraviesa, obteniendo un proceso de combustión que tiene lugar en el propio seno del fluido”.

Un motor constituye una máquina termodinámica formada por un conjunto de piezas o mecanismos fijos y móviles, cuya función principal es transformar la energía química que proporciona la combustión producida por una mezcla de aire y combustible en energía mecánica o movimiento. Cuando ocurre esa transformación de energía química en mecánica se puede realizar un trabajo útil como, por ejemplo, mover un vehículo automotor como un coche o automóvil, o cualquier otro mecanismo, como pudiera ser un generador de corriente eléctrica.

Clasificación de los motores:

Ciclo: Otto, Diésel, Lenoir, Brayton.

Tipo: simple efecto, doble efecto, pistones opuestos, pistones con faldón.

Disposición y número de cilindros: en línea (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12), en V (2, 4, 6, 8, 12, 16), radial (2, 3, 5, 7, 9, 11, 12), radial en batería (1, 2, 3, 4), tipo X.

Posición del cilindro: horizontal, vertical he invertido.

Tipo de válvulas: e seta (en la culata, cabeza en L, cabeza en T y cabeza en F), rotativa y lumbrera.

Ignición: chispa, compresión y cabeza ardiente.

Arranque: batería, aire comprimido, por inercia, por cartucho y motor auxiliar.

Refrigeración: líquido y aire

Alimentación de aire: aspiración natural (carburador), sobrealimentación (supercargador (engranes)), turbocargador (turbina), barrido ((Diésel) (transversal, longitudinal y bucle))

Alimentación de combustible: carburador (gasolina, gas Lp, gas natural, alcohol), inyección (monopunto TBI, multipuertos (gasolina, diésel, mezclas))

Lubricación: Carter seco (se adiciona el lubricante al combustible), Carter húmedo (se tiene un depósito de aceite), a presión (se tiene una bomba de aceite)

El motor es la fuente de energía del automóvil. Convierte el calor producido por la combustión del carburante en energía mecánica, capaz de imprimir movimiento a las ruedas. El combustible, que suele ser una mezcla de gasolina y aire, se quema en el interior de los cilindros.

La gasolina y el aire se mezclan en el carburador y penetran en la cámara de combustión por la parte superior de los cilindros, en cuyo interior los pistones comprimen la mezcla, que se inflama por acción de la chispa de la bujía. Al inflamarse, la mezcla impulsa al pistón hacia abajo.

El cigüeñal convierte el movimiento alternativo de subida y bajada del pistón en rotatorio y transmite la energía a las ruedas a través del embrague, de la caja de cambios y del diferencial. Las bielas unen al pistón al cigüeñal.

El árbol de levas, movido por el cigüeñal, acciona las válvulas de admisión y escape que están en la culata.

La energía inicial necesaria para poder poner en marcha el motor procede del motor de arranque. Este engrana con una corona dentada dispuesta alrededor del volante de inercia, que es un disco de acero fijado al extremo del cigüeñal. El motor de arranque es eléctrico y hace girar el volante de inercia y el cigüeñal, imprimiendo un movimiento alternativo a las bielas y a los pistones. El volante de inercia suaviza los bruscos impulsos de los pistones y hace que la rotación del cigüeñal sea relativamente uniforme.

Debido al calor generado en el motor de combustión interna, las partes metálicas, que están en fricción continua, se griparían si el motor no dispusiera de un sistema de refrigeración.

En la mayor parte de los coches, el refrigerante circula por unos conductos del motor, cuyo conjunto recibe el nombre de cámara de agua. Cuando el agua se calienta, pasa a través de un radiador en el que se produce una disipación del calor a la atmosfera; la disipación se aumenta por la acción de un ventilador, que impulsa una corriente de aire a través del radiador.

Otros automóviles, sobre todo los de motor trasero, se enfrían por medio de una corriente de aire que circula a través de unas aletas de refrigeración dispuestas en la culata. Estas aletas aumentan el contacto con la atmosfera.

Para evitar el desgaste y el sobrecalentamiento, el motor dispone de un sistema de lubricación que proporciona aceite desde el cárter a todas las partes del motor que precisan engrase.

Combustión del carburante

La energía calorífica producida por la combustión de la mezcla se transforma en fuerza motriz por la acción de los pistones, bielas y cigüeñal del motor.

Cuanta más rica sea la mezcla de gasolina y aire que penetre en el cilindro, y cuanto más se comprima en este, mayor será la potencia específica del motor. El grado de compresión, o relación de compresión, es la relación que existe entre el volumen de mezcla en el cilindro antes y después de la compresión. Los coches de tipo medio tienen una relación de compresión aproximada de 9:1, lo que significa que la mezcla se comprime en el cilindro hasta ocupar una novena parte de su volumen original.

Cuando la chispa de la bujía inflama a la mezcla comprimida, ésta deberá arder rápida pero progresiva y uniformemente sobre la cabeza del pistón; no se debe producir explosión.

Si la relación de compresión es demasiado elevada para el tipo de gasolina empleado, la combustión no será progresiva; la parte de la mezcla que se encuentre alejada de los electrodos de la bujía se inflamara con violencia o detonará. Cuando esto ocurre se dice que el motor “pica”.

Además de la perdida de potencia, la detonación puede provocar un sobrecalentamiento que, si persistiera, originaria averías en el motor.

Las pérdidas de eficacia o los sobrecalentamientos también pueden deberse al fenómeno de autoencendido (inflamación de la mezcla antes de saltar la chispa en la bujía). Esto puede suceder cuando se utilizan bujías defectuosas o inadecuadas, o puede ser producido también por depósitos de carbonilla almacenados en la cámara de combustión y que se mantienen continuamente incandescentes. La ignición prematura y el “picado” de bielas pueden causar averías y reducir la potencia del motor.

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