Componentes Esenciales del Motor de Combustión Interna: Funciones y Tipos

Componentes del Motor de Combustión Interna

4.1- El Bloque Motor

Es el elemento de soporte más importante del motor, ya que en él se unen otros elementos, tanto móviles como fijos. Además, es el encargado de soportar los esfuerzos transmitidos por los elementos móviles y la presión de los gases en el cilindro.

Para que un bloque motor sea bueno, requiere de los siguientes requisitos:

• Debe de tener una elevada rigidez estructural con el fin de minimizar su deformación.
• Su masa ha de ser elevada para amortiguar los ruidos y vibraciones de la combustión.
• Tiene que tener conductos para que circule el lubricante y el refrigerante.

4.1.1- Tipos de Cilindros

Cilindros sin camisa: La camisa se mecaniza directamente en el bloque, pero si el pistón sufre un desgaste excesivo, habría que repararlo rectificando el cilindro. Esta es una disposición constructiva común en un bloque de fundición gris y en bloques de aleación de aluminio.

Cilindros con camisa seca: El cilindro se mecaniza en el bloque y se embute a presión una camisa de pared delgada sobre la que se desliza el pistón en su movimiento alternativo. Estas camisas se pueden sustituir sin necesidad de rectificar o aumentar el diámetro del cilindro.

Cilindros con camisa húmeda: El montaje de esta camisa con el bloque es con juego para que sea fácil de desmontar y se pueda quitar por la parte superior del bloque una vez se ha extraído la culata. En la parte inferior de la camisa hay una junta de estanqueidad para que el aceite del cárter no se mezcle con el refrigerante y, en caso de reparación, se puede sustituir la camisa sin necesidad de modificar nada.

4.1.2- Disposición de los Cilindros

En línea: Los cilindros se encuentran en un único bloque y uno a continuación del otro.

Bóxer: Los cilindros se encuentran enfrentados horizontalmente, ayudando al equilibrio de fuerzas de inercia. Una ventaja de esta disposición es la reducción del centro de gravedad del vehículo, haciendo que se use mucho en deportivos y competición.

En “V”: Los cilindros se distribuyen en dos bloques haciendo una forma de uve (entre 60º y 90º). El motor es de menor longitud en comparación con los cilindros en línea, haciendo que se reduzca el tamaño y el centro de gravedad (el cigüeñal también es más corto, haciendo que aumente su rigidez).

En “VR”: Es una uve más reducida (15º). Su ventaja parte de que los cilindros se pueden montar en una sola culata, haciendo que se limite su peso y el tiempo en reparación y mantenimiento.

En “W”: Se montan dos bloques en uve (aproximadamente unos 72º) y, a su vez, cada bloque en una uve estrecha de 15º. Esto permite fabricar motores con un gran número de cilindros en un espacio reducido, resultando en un bloque muy compacto y rígido.

4.2- La Bancada

Es la encargada de sostener el tren alternativo y fijarlo al bloque de cilindros a través de cojinetes donde se alojan los apoyos del cigüeñal. Su material suele ser de fundición de hierro y, en caso de grandes motores, de chapa soldada.

Hay dos tipos de bancadas:

• La primera forma parte del bloque y sus tapas de cojinetes se atornillan directamente a él.
• La segunda bancada tiene todos sus apoyos unidos a una pieza que se llama “semicárter inferior”. Ofrece una mayor rigidez al conjunto (solo se usa en algunos motores diésel).

4.3- La Culata

Es el elemento que se fija al bloque en su parte superior, cerrando los cilindros y que contiene los siguientes elementos:

• Conductos de admisión y escape.
• Todos o parte de los elementos del sistema de distribución.
• Conductos de lubricación y refrigeración.
• Orificios para las bujías, inyectores o calentadores.
• Parte o la totalidad de la cámara de combustión.

Además, para que una culata sea buena, debe reunir los siguientes requisitos:

• Ser resistente a la presión de los gases.
• Tener una buena capacidad para evacuar el calor.
• Resistir los ataques químicos de los gases de combustión.
• Permitir un buen intercambio de gases para facilitar la renovación de la carga.
• Mantener la estanqueidad, haciendo que no haya fugas.

4.3.1- Formas de las Culatas (Gasolina)

En forma de bañera: Permiten un alzado de válvulas mayor en comparación con las otras disposiciones, pero la parte negativa de esta disposición es que no permite una propagación rápida de la llama y, al tener esquinas, puede acumular carbonilla y favorecer la detonación.

En forma de cuña: Permite un frente de llama corto y tener una superficie reducida que minimiza las pérdidas de calor durante la combustión. Lo negativo es que el “efecto barrido” en el momento del cruce de válvulas se ve penalizado al no estar enfrentadas las válvulas de admisión con la de escape.

En forma hemisférica: Es muy compacta (evita la transferencia de calor durante la combustión), minimiza el recorrido del frente de llama y permite instalar las válvulas de admisión y escape enfrentadas.

4.3.2- Formas de las Culatas (Diésel)

Cámara de precombustión: El aire comprimido entra en la precámara por unos orificios y el inyector inyecta el combustible, haciendo que este comience a arder y se expanda rápidamente hacia el cilindro a través de los orificios.

Cámara de turbulencia: La precámara está comunicada con la cámara de combustión principal, haciendo que, en el momento de la compresión, el aire entre por unos orificios hasta esta precámara, creando una gran turbulencia en forma de torbellino. El inyector inyecta el combustible produciendo una inflamación y pasando al cilindro a través de los orificios.

Cámara de combustión labrada en pistón: La cámara de combustión se encuentra en la cabeza del pistón y solo se usa en coches de inyección directa, ya que hay muy poco para crear la mezcla y las presiones de inyección son muy elevadas (1800 bares).

4.3.3- La Junta de Culata

Asegura la estanqueidad entre el bloque de cilindros y la culata. Además de que impide la comunicación entre los cilindros, los conductos de lubricación y los conductos de refrigeración.

Su función es absorber las irregularidades del plano de junta del bloque y la culata (su material es deformable). Está sometida a altas presiones y a altas temperaturas.

4.4- La Tapa de Balancines

Cierra el motor por la parte superior y va atornillada a la culata, interponiendo una junta de goma. Este elemento puede estar hecho de chapa, acero, aluminio y hoy en día se hace de plástico. Su avería más común es la fuga de aceite a través de su junta de estanqueidad, ya que con el tiempo pierde su flexibilidad y su ajuste totalmente hermético (en caso de fuga, se cambia la junta).

4.5- El Cárter

Cierra el motor por la parte inferior y se constituye por un depósito de aceite de lubricación. Se une al bloque o a la bancada a través de tornillos y en medio se aplica una junta líquida para asegurar la estanqueidad. Este elemento acostumbra a fabricarse con aluminio o chapa y, salvo que el motor haya sufrido un impacto, este es un elemento que no acostumbra a dañarse.

4.6- Los Colectores

Admisión: Están hechos de fundición de aluminio y plástico, y su función es la de introducir el aire o la mezcla de aire y combustible. Entre colector y culata, va una junta de estanqueidad y un buen ajuste de ambos componentes.

Escape: Evacua los gases quemados tras la combustión hacia la línea de escape. Suele fabricarse de una fundición de hierro o tubos de acero inoxidable (solo competición), ya que estos tienen que soportar grandes temperaturas.

4.7- Los Pistones

Transmite la fuerza ejercida por la presión de los gases sobre su superficie tras la combustión al resto de elementos del mecanismo biela-manivela. Un pistón está formado por:

• La cabeza (que es su parte superior y es la que está más expuesta a la temperatura).
• La falda (sirve para guiar al pistón).
• El alojamiento de los segmentos.
• El alojamiento del bulón (solo sirve para insertar el bulón y unirlo a la biela).

Un pistón debe poseer las siguientes cualidades:

• Elevada resistencia mecánica y térmica.
• Alta conductividad térmica para poder evacuar el calor.
• Poco peso para disminuir las inercias de movimiento.
• Reducido coeficiente de rozamiento con el cilindro para minimizar el desgaste y las pérdidas mecánicas.

4.7.1- Segmentos del Pistón

Son anillos elásticos que se colocan en las ranuras del pistón y aseguran un ajuste hermético entre este y las paredes del cilindro. Los segmentos están divididos en dos grupos:

• De compresión (mantienen de forma hermética la cámara de combustión y el cárter).
• De engrase (reparten el aceite por las paredes del cilindro y retirar el sobrante por unos orificios).

Las funciones de este elemento son:

• Guiar al pistón con un bajo coeficiente de fricción.
• Permitir la transferencia de calor del pistón a las paredes y, a su vez, al sistema de refrigeración.
• Asegurar la estanqueidad entre la cámara de combustión y el cárter.

4.7.2- La Biela

Pieza que comunica el bulón con la muñequilla del cigüeñal, transmitiendo los esfuerzos debidos a la presión de los gases sobre el pistón del cigüeñal. Deben de tener una rigidez elevada, minimizando su peso (pero todos deben pesar lo mismo) para disminuir las inercias.

Una biela está formada por:

• El pie de biela (une el pistón por medio del bulón).
• La cabeza de biela (pieza que se une a la muñequilla del cigüeñal).
• La tapa de biela (se une a la cabeza de biela a través de unos tornillos).

4.7.3- Los Cojinetes

Elementos que se interponen entre dos piezas que tienen movimiento relativo una respecto a la otra, disminuyendo el rozamiento y favoreciendo la lubricación. Estos elementos deben de tener una elevada resistencia a:

• Fatiga.
• Altas temperaturas.
• Corrosión.
• Ser deformables.
• Tener un coeficiente bajo de fricción.
• Poseer una alta conductividad térmica.