El Motor

Funcionamiento

Tiene como misión transformar la energía química contenida en el combustible, en energía mecánica de movimiento. Para lograrlo se aprovecha la fuerza expansivo de los gases, obtenida al quemar el combustible en el interior de los cilindros, tansformándola en giro de un eje, que se transmite a las ruedas y hace desplazarse al vehículo. El combustible se hace llegar al motor por medio de una bomba que lo aspira del depósito donde se almacena. Como en el motor, a consecuencia de las combustiones, se desarrolla una elevada temperatura, es preciso disponer un sistema de refrigeración que evite su rápido deterioro. Consiste este sistema en hacer pasar una corriente de agua alrededor de los cilindros, para evacuar el calor desprendido de ellos. Posteriormente, el agua se enfría en un radiador mediante una corriente de aire provocada por un ventilador o por la propia marcha del vehículo.

El motor de un automóvil aprovecha la fuerza expansivo de los gases inflamados en el interior de un cilindro para proporcionar el giro a las ruedas que dan impulso al vehículo.

Mediante el proceso de la combustión desarrollado en el cilindro, la energía química contenida en el combustible es transformada primero en energía calorífica y seguidamente en energía mecánica, esto es, en trabajo útil aplicable a las ruedas propulsaras.

Los motores de estas características se llaman de combustión interna, dado que el combustible se quema en su interior. Dentro de este grupo pueden diferenciarse los de 'encendido por chispa" (motores de explosión) y los de encendido por compresión' (motores de combustión o Diese¡). En cualquiera de los casos, unos y otros están constituidos esencialmente por varios cilindros, en cuyo interior se desplazan sendos pistones, cuyo movimiento rectilíneo es transformado en giro del eje motor por un mecanismo de biela y manivela

Al pistón se une la biela por medio de un eje, de manera que pueda bascular en él. Su extremo inferior se acopla al codo del cigüeñal, de manera que cuando gira éste, obliga a deslizarse al pistón en el interior del cilindro, en sucesivos movimientos ascendentes y descendentes.

El cilindro se cierra por su parte superior por mediación de la culata, en la que se alojan dos válvulas: una de ellas se llama de admisión y abre o cierra un conducto que comunica con el carburador- la otra se llama de escape y abre o cierra un conducto que comunica al cilindró con el exterior. Ambas válvulas son gobernadas por un mecanismo accionado por el cigüeñal, de manera que sus movimientos de apertura y cierre corresponden a posiciones determinadas del giro.

También en la culata se aloja, roscada a ella, una bujía, que ha de producir la chispa que inflamará los gases comprimidos en el interior del cilindro y, más concretamente, en el espacio de su zona alta, entre la culata y el pistón, cuando éste ocupa la posición más alta de su recorrido ascendente. Este espacio recibe el nombre de cámara de compresión o combustión. En la parte inferior del cilindro se acopla el cárter inferior.

Con el giro del cigüeñal, el codo va describiendo la circunferencia marcada de trazos y, por tanto, el pistón, por medio de la biela, se desliza arriba y abajo en el interior del cilindro, de manera que cuando el codo del cigüeñal está en la parte más alta de su recorrido giratorio, el pistón alcanza el nivel más elevado de su movimiento ascendente (llamándose este nivel punto muerto superior (p.m.s.), y cuando el codo ocupa el punto más bajo de su recorrido giratorio, el pistón alcanza el nivel inferior de su movimiento descendente (llamándose a este nivel punto muerto inferior (p.m.i.). La distancia entre el p.m.s. y el p.m.i. se llama carrera. El pistón efectúa una carrera. El pistón efectúa una carrera ascendente y otra descendente en una vuelta completa del cigüeñal. La carrera, como puede deducirse, equivale al diámetro de la circunferencia descrita por el codo del cigüeñal.

El volumen comprendido entre el p.m.s. y el p.m.i. se llama cilindrada. En los motores que utilizan la gasolina como combustible (motores de explosión), se carbura una mezcla de aire y gasolina que se introduce en el interior de¡ cilindro. Este la comprime y provoca la explosión por medio de una chispa. La presión que se origina al expansionarse los gases quemados se utiliza para mover el pistón, que a su vez hará girar al cigüeñal por mediación de la biela.

En los motores Diese¡, por el contrario, se emplean combustible que se inflaman a temperaturas elevadas, como el gasóleo, que se inyecta en el cilindro, en el que se comprime aire solamente y por efecto de la compresión elevada, se calienta. De esta manera, a medida que va entrando el gasóleo en el cilindro, va inflamándose al contacto con el aire comprimido y caliente que ya está en él. En este tipo de motor no se emplea carburador ni sistema de encendido, que son sustituidos por un sistema de inyección.

Partes

En un motor de automóvil, se puede distinguir, para su estudio, los elementos fijos o estáticos necesarios para su funcionamiento (cárter, cilindros, culata y colectores), y los elementos móviles o dinámicos, que durante el funcionamiento del mismo están sometidos a altas temperaturas y grandes esfuerzos (pistón, biela, cigüeñal, volante motor y dámper).

Carter
Cilindro
Culata
Pistón
Biela
Cigueñal
Volante
Damper

Carter

El cárter, también llamado bloque motor o bloque de cilindros, sirve de apoyo a los cilindros y encierra los demás órganos del motor, a los que protege del polvo y del agua, uniéndose al bastidor del automóvil por tres o cuatro puntos. Está dividido en dos partes: cárter superior o bancada, y cárter inferior, que se unen a la altura del cigüeñal.

El cárter inferior, que sirve de depósito de aceite y en él se aloja la bomba de engrase, es una pieza montada con una junta de estanquidad que sufre pequeños esfuerzos.

El cárter superior, que recibe por su parte alta a la culata, forma casi siempre cuerpo con los cilindros, fundiéndose en una pieza con el bloque. Lleva los cojinetes de apoyo del cigüeñal, que queda colgado de aquél, y es la pieza por donde se apoyan las patillas al conjunto motor en el bastidor del vehículo.

El bloque motor debe de:

1· Ser rígido para soportar los esfuerzos originados por la combustión.

2· Permitir evacuar, por conducción, parte del calor originado por la misma.

3· Resistir a la corrosión del líquido de refrigeración, cuando no se ha utilizado este sistema.

Cilindro

Consta de dos partes: cuerpo, de forma cilíndrica, y culata. Sus dimensiones vienen determinadas en función de las características del motor- número de cilindros, potencia y velocidad de régimen.

En su interior tiene lugar la explosión de la mezcla, y dentro de él se desliza el pistón en su movimiento alternativo entre el p.m.s. y el p.m.i., por lo que las paredes del cilindro están cuidadosamente pulimentadas.

Culata

Puede tener diversas formas según la concepción del motor, recubriendo un cilindro, un grupo de cilindros o bien todos los cilindros del motor. Es casi siempre desmontable en cuyo caso se fija, por medio de espárragos con tuercas, el plano superior del bloque.

El material empleado en su constitución es de fundición, aleación ligera o aluminio; siendo su forma, según al tipo de motor que pertenezca, de tipo lateral, con balancines o con árbol de levas en cabeza.

Pistón

La parte superior, que recibe la presión originada por la explosión, se llama fondo o cabeza del pistón, cuya forma depende de la cámara de combustión, de la relación volumétrica y del recorrido de las válvulas, entre otros. En la falda (pared delgada que sirve para guiar al pistón en el cilindro), hay un orificio que lo atraviesa y sirve para alojar el pasador o eje de pistón, llamado buión, al que se sujeta el pie de biela.

El pistón durante su desplazamiento, debería ajustar perfectamente a todo alrededor del cilindro, asegurando la estanquidad, para que no hubiera fugas de aceite y de gases que hicieran perder fuerza a la compresión y a la explosión, pero como esto produciría un fuerte rozamiento, se deja un ligero huelgo entre el pistón y el cilindro, y se recurre, para evitar dichas fugas, a la colocación de segmentos. Estos son aros o anillos elásticos de fundición, de diámetro algo mayor que el del pistón, alojados en unas hendiduras, que les permite contraerse cuando el pistón se monta y se mete en el cilindro. Se hacen de material menos duro que el del bloque para que en el frotamiento con las paredes de los cilindros sean los segmentos los que se desgasten.

Biela

Son forjadas en acero o niquel-cromo y, aunque de una sola pieza en 1 fundamental, se distinguen en ellas tres partes: el pie, el cuerpo y la cabeza. El pie de la biela, que es la parte de la biela que se une al pistón, abraza a buión con interposición de un casquillo antifricción, generalmente de bronc fosforoso.

El cuerpo de biela, situado entre el pie y la cabeza de biela asegura la rigidez de la pieza, casi siempre tiene forma de H o de doble T.

La cabeza de biela, fundida en el mismo cuerpo, gira sobre el codo del cigüeñal y consta de dos partes: una superior o cabeza, solidaria al cuerpo, y la inferior, llamada sombrerete, desmontable, y que se sujeta a la parte superior por medio de pernos o espárragos con un par de apriete de unos 3,5 mgk.

Cigueñal

El cigüeñal o árbol motor, recibe el impulso de las explosiones de cada cilindro, impulso que le hace girar con el volante, y éste a su vez, hace girar al cigüeñal en los tiempos de escape, admisión y compresión siguientes.. Del giro de éste obtienen su movimiento, por intermedio de engranajes o cadenas los órganos de distribución, encendido (distribuidor) y engrase (bomba de aceite), y en la misma forma o más bien por correas los de refrigeración (ventilador y bomba de agua), el generador de corriente (dínamo o alternador) y compresor de aire acondicionado, en su caso. Estos órganos absorben una parte de la energía del motor y disminuyen por tanto la energía real transmitida a las ruedas

Volante

El volante motor acumula inercia y regulariza el movimiento del motor. Consiste en una rueda pesada, de fundición o acero, que se monta en el extremo del cigüeñal más próximo a la caja de cambios, fijándolo al mismo con unos tornillos autofrenables, generalmente descentrados para evitar todo error de posicionamiento.

En el entrante, de varias formas, el volante sirve de plato de apoyo al embrague, que vale para transmitir o no, a voluntad del conductor, el movimiento del motor el resto del automóvil.

Damper

Como el volante motor va montado en un extremo del cigüeñal, por el que se manda la transmisión a las ruedas y, por lo tanto, el que ofrece la resistencia para girar (quedando el extremo opuesto libre), debido a los violentos impulsos que las explosiones comunican a los codos del cigüeñal tiende a torcerse elásticamente, sobre todo cada vez que recibe las carreras motrices de los cilindros más alejados del volante.

Ciclo 4 Tiempos

Para explicar el funcionamiento del motor, se supone que está ya girando, bien en régimen normal o bien porque se le obliga a girar con el arranque eléctrico.

Para que el motor funcione por sí solo es necesario que el pistón haga cuatro recorridos: dos de arriba abajo y dos de abajo arriba; en cada uno de ellos ocurre en el interior del cilindro una operación distinta, y por eso se llama ciclo de cuatro tiempos.

1° Tiempo. Admisión

El pistón está en p.m.s. y empieza a descender, en este instante se abre la válvula de admisión y los gases que existen en la tubería de admisión (la mezcla de aire y gasolina suministrada por el carburador) son aspirados por el pistón que desciende, y van llenando el cilindro. Cuando el émbolo llega al p.m.i. se cierra la válvula de admisión. En el tiempo de admisión el pistón ha bajado del p.m.s. al inferior y el cigüeñal ha dado media vuelta.

2° Tiempo. Compresión

El pistón sube desde el p.m.i. al superior, y las dos válvulas se encuentran cerradas. Los gases que llenaban el cilindro van ocupando un espacio cada vez más reducido, comprimiéndose hasta llenar solamente el que queda entre la cara superior del pistón en su p.m.s. y el fondo del cilindro. Este espacio se llama cámara de compresión o de explosión. Durante la compresión, el pistón ha subido del p.m.i. al superior, y el cigüeñal ha dado otra media vuelta. Por haberse comprimido la mezcla, cuando ocupa la cámara de compresión está más caliente que al entrar en el cilindro (mejorando así su combustión), y también están más unidas las moléculas de aire y gasolina. El tiempo de compresión ha servido, pues, para preparar la mezcla en las mejores condiciones para la explosión que va a realizarse inmediatamente.

3° Tiempo. Explosión

En el momento que los gases se encuentran fuertemente comprimidos en la cámara de explosión, salta en la bujía la chispa que los inflama; la fuerza de la explosión lanza el pistón del p.m.s. al p.m.i, transmitiéndose por la biela un fuerte impulso cigüeñal, que a su vez recibe el volante, empleándolo este último como fuerza almacenada para realizar los otros tres tiempos (escape, admisión y compresión).

Durante la carrera del émbolo en la explosión, las dos válvulas han permanecido cerradas y el cigüeñal efectúa una tercera media vuelta, realizando un trabajo.

4° Tiempo Escape

Al iniciarse este tiempo, el pistón está en su p.m.i., la válvula de escape se abre, y el pistón, al subir, empuja los gases y residuos de la combustión, expulsándolos al exterior por la tubería de escape para permitir la renovación del ciclo. Cuando el émbolo alcanza el p.m.s., la válvula de escape se cierra. En la carrera del pistón durante el escape, del p.m.i. al superior, el cigüeñal gira otra media vuelta. Cuando el pistón empieza a bajar de nuevo desde el p.m.s., se abre la válvula de admisión y se repiten todas las fases anteriores en la misma forma y en el mismo orden, mientras el motor está funcionando; el conjunto de las cuatro operaciones distintas (admisión, compresión, explosión y escape) se denomina ciclo de cuatro tiempos. Como a cada tiempo del motor corresponde medía vuelta del cigüeñal, el ciclo se realiza en cuatro medias vueltas, o sea en dos vueltas completas del cigüeñal.