Componentes y Funcionamiento de Motores de Combustión Interna: Tipos y Características

La Cilindrada

La cilindrada de un motor mide el volumen de gases admitidos al cilindro en la fase previa a la compresión de los mismos. Siendo:

• V_u - Volumen unitario
• D - Diámetro del cilindro
• L - Carrera (distancia entre el PMS y el PMI)

La cilindrada es el volumen total. Su unidad de medida son los centímetros cúbicos (cc) o litros (1000 cc = 1 litro).

Potencia

Se define como el trabajo por unidad de tiempo de un motor, aunque intervienen otros factores. Se mide en:

• Caballo de vapor (CV)
• Caballo de fuerza inglés (HP)
• Kilovatio (kW)

Así podemos hablar de:

• Potencia teórica: La que el motor podría desarrollar si se transformase en trabajo toda la potencia calorífica del combustible, sin pérdida alguna.
• Potencia indicada: La que se desarrolla debido al ciclo del motor. Dicho de otra manera, la que tendríamos en la cabeza del pistón.
• Potencia efectiva, real, eficaz o al freno: La que está disponible a la salida del cigüeñal.
• Potencia fiscal: Utilizada solo a efectos fiscales, es independiente del trabajo útil del motor y se rige por una fórmula específica.
• Potencia a la barra: La que se obtiene a la salida de la barra de los tractores que disponen de la misma para el enganche de aperos, siendo expresada la fórmula en CV.
• Potencia a la toma de fuerza: La toma de fuerza es un eje estriado que recibe su movimiento desde un piñón situado entre el embrague y la caja de cambios, por lo que puede dar movimiento a los acoples de la máquina tractora, estando esta parada o en movimiento.
• Potencia a la llanta: Aquella de la que se dispone una vez descontadas las pérdidas por disipación de calor, rozamientos, elementos auxiliares del motor, embrague, caja de cambios y transmisión.

Par Motor

El par motor mide el esfuerzo de giro, de rotación o de torsión que la biela, impulsada por la explosión en el cilindro, produce en el cigüeñal. Se expresa en kilogramos por metro (kgm).

Comparativa de Datos entre Distintos Motores

Elementos Constructivos

Inicialmente, en el motor distinguiremos una serie de partes móviles que acaban por generar la energía mecánica para la que se construye este: pistón, biela y cigüeñal.

El Pistón

Es un émbolo, generalmente construido en aleaciones ligeras, que encaja en el cilindro y se desplaza sobre este en un movimiento rectilíneo ascendente y descendente. La geometría del pistón es un elemento importante en el diseño del motor.

Segmentos del Pistón

Los segmentos son unos aros metálicos situados en la pared externa del pistón y que cumplen varios objetivos.

El bulón consiste en un cilindro macizo hecho de acero reforzado que se encuentra situado en el interior del pistón. Su función es importante, ya que es el encargado de unir el pistón y la biela.

La Biela

Mediante la biela se conecta el pistón al cigüeñal. Se encarga de transformar el movimiento lineal alternativo del pistón en movimiento rotatorio en el cigüeñal.

Bloque Motor

El bloque es la pieza que da cuerpo al motor y es sobre la que se asientan los cilindros. Suele ser una sola pieza de fundición, aunque no es completamente maciza, ya que en su interior presenta unas cavidades a través de las cuales circula el líquido del circuito de refrigeración.

Culata

Es la parte superior del motor que cierra la cámara de combustión. La misión principal de la culata es albergar en su interior los elementos de la distribución y darles soporte. Para ello, dispone de huecos o perforaciones en su interior que permiten el alojamiento de las válvulas y varillas empujadoras, si las hubiese.

Junta de Culata

La junta de culata es una fina lámina de material metaloplástico que es ligeramente deformable y permite el correcto asiento de las dos piezas citadas.

Cárter Inferior

Tiene como funciones principales la de servir de cierre estanco al motor en la parte inferior del mismo y recoger el aceite del motor, sirviendo además de depósito del mismo.

Motor de Cuatro Tiempos

Recibe esta denominación ya que, para completar el ciclo completo en una máquina de este tipo, son necesarios cuatro tiempos o fases.

• Admisión: Se produce el ingreso en el cilindro de aire o mezcla aire-combustible. Para ello, el pistón se desplaza en carrera descendente a lo largo del cilindro, del PMS al PMI, y su volumen pasa a ser ocupado por el aire o la mezcla.
• Compresión: El pistón alcanza el PMI, se cierra la válvula de admisión y el pistón comienza la carrera ascendente. Dado que las dos válvulas están cerradas, cuando llega al punto muerto superior, se ha completado la primera vuelta del cigüeñal.
• Expansión: Esta es la fase más importante, ya que en la expansión es cuando se aprovecha la energía de la combustión y se produce el trabajo efectivo. Con las dos válvulas todavía cerradas, se va inflamando el combustible.
• Escape: Ya solo queda desprenderse de los gases quemados que permanecen en el interior del cilindro.

Motor de Dos Tiempos

En el motor de dos tiempos, el ciclo completo se realiza en una sola vuelta del cigüeñal.

• Compresión en el cilindro y admisión en el cárter: El pistón se desplaza del PMI al PMS. En la parte superior se comprime la mezcla, mientras que por la lumbrera de admisión pasan gases frescos procedentes del carburador al cárter, entrando aire + combustible. La lumbrera de admisión está abierta, la de carga cerrada y la de escape cerrada.
• Explosión en el cilindro y precompresión en el cárter: El pistón se desplaza del PMS al PMI. En la parte superior ya se ha comprimido la mezcla y salta la chispa de la bujía. Esto hace que el pistón descienda hacia el PMI. Esta es la fase de trabajo efectivo.
• Admisión desde el cárter y escape en el cilindro: El pistón llega en su recorrido al PMI. Al bajar el pistón, se deja libre la lumbrera de escape. Los gases ya quemados salen al exterior, mientras que a través de la lumbrera de carga, la mezcla precomprimida pasa desde el cárter al cilindro.
• Compresión en el cilindro: Comienza de nuevo la carrera del PMI al PMS. Se inicia de nuevo el ascenso del pistón, ya con el cilindro lleno de mezcla (aire + combustible), produciéndose la compresión y, a la vez, abriéndose las válvulas de admisión.