Mecánica de Motores: Ciclos, Cilindrada y Partes Esenciales

Funcionamiento de Motores de Combustión Interna

Motores Diesel de Cuatro Tiempos

Los motores diésel de cuatro tiempos comparten la organización de sus elementos con los motores de explosión, pero carecen de carburador y sistema de encendido. El proceso se desarrolla de la siguiente manera:

Ciclo de Funcionamiento

• Primer Tiempo (Admisión y Combustión): El pistón se encuentra en el punto muerto superior. Se produce la combustión, la expansión de los gases y el consiguiente descenso del pistón.
• Segundo Tiempo (Admisión y Compresión): El pistón inicia su ascenso, descubriéndose la lumbrera de admisión. Se cierra la galería y la lumbrera de escape, lo que provoca la compresión de los gases.

Proceso Detallado en Motores Diésel

El motor aspira aire puro. En el segundo tiempo, este aire se comprime a una presión tan elevada que su temperatura aumenta significativamente. Al inyectar el combustible diésel, este se inflama espontáneamente y comienza a quemarse. La expansión de los gases ocurre a presión constante, generando una carrera motriz. Posteriormente, se realiza el escape de los gases residuales.

Para que el gasoil ingrese al cilindro, es necesario elevarlo a muy alta presión. Esto se logra mediante una bomba que lo envía a los cilindros, y en cada uno de ellos, un inyector se encarga de introducirlo en la cámara de combustión.

• 1ª Media Vuelta (Admisión): Se abre la válvula de entrada de aire. El pistón, al descender, aspira aire, llenando el cilindro.
• 2ª Media Vuelta (Compresión): El émbolo asciende, comprimiendo el aire hasta reducir su volumen. Esto eleva su temperatura a una presión efectiva.
• 3ª Media Vuelta (Combustión/Expansión): A través del inyector, se introduce la cantidad de gasoil regulada por el pedal del acelerador. Debido a la alta presión, el combustible se pulveriza finamente. Las primeras gotas se inflaman, propagando el fuego al resto del gasoil. El calor generado eleva la presión efectiva.
• 4ª Media Vuelta (Escape): Los gases residuales son expulsados al exterior a través de la válvula de escape.

Cuando el acelerador está suelto, se inyecta la cantidad de gasoil necesaria para el funcionamiento en vacío del motor (ralentí). Al pisar el acelerador a fondo, se quema la máxima cantidad de combustible posible con el aire disponible en el cilindro.

Comparativa y Variantes

Con una potencia equivalente, los motores diésel ofrecen una economía de combustible aproximadamente un 30% superior a los de explosión, aunque su coste de adquisición es mayor. También existen motores diésel de dos tiempos, conocidos como de acción simple. Los turbodiésel emplean una turbina de gas en lugar del cigüeñal.

Cilindrada, Índice de Compresión y Potencia

Cilindrada

La cilindrada de un motor de un solo cilindro se define como el volumen que recorre el pistón desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior. En motores de varios cilindros, si estos son iguales, la cilindrada total se expresa en litros o centímetros cúbicos (cm³), y la carrera del pistón y el calibre se miden en milímetros (mm).

Índice de Compresión

El índice de compresión es la relación entre el volumen total ocupado por los gases hasta el punto muerto superior y el volumen de la cámara de combustión al final de la carrera de compresión (es decir, la relación entre V+v y v). Este índice suele estar comprendido entre 7,5 y 9.

Relación Potencia-Cilindrada

Generalmente, a mayor cilindrada, mayor potencia. En cilindros de igual tamaño, la potencia será mayor si se consiguen más explosiones motrices en el mismo intervalo de tiempo.

Elementos Fundamentales del Motor

• Cilindro: Es el conducto por donde se desliza el pistón. La parte superior del cilindro está rodeada por la camisa de agua, encargada de su refrigeración. A él llegan las válvulas de admisión y escape, y en su interior se produce la explosión de la mezcla.
• Cárter: El cárter superior aloja los cojinetes de apoyo del cigüeñal y es la pieza sobre la que el conjunto motor se asienta en el bastidor del vehículo. El cárter inferior actúa como depósito de aceite.
• Culata: Es la parte que cierra el cilindro por su cara superior y que contiene la cámara de explosión.
• Pistón: Cilindro que se desplaza entre el punto muerto inferior y el punto muerto superior, articulado con una biela. Está rodeado por segmentos, incluyendo uno de engrase y otro de compresión.
• Bielas: Transmiten el esfuerzo del pistón al cigüeñal. Son piezas de una sola pieza de acero, compuestas por pie, cuerpo y cabeza, que se une al cigüeñal. Suelen estar recubiertas de un metal que se funde en caso de fallo.
• Cigüeñal: Recibe el impulso de las explosiones, lo que le confiere movimiento giratorio junto con el volante.
• Volante: Su función es regularizar el movimiento del motor. A través del embrague, transmite el movimiento del motor al resto del automóvil. Está equipado con un antivibrador.