Motors: Tipus, Història i Funcionament del Cicle de 4 Temps

Definició i Tipus d'Energia

Un motor és un mecanisme que desenvolupa energia que es pot utilitzar per moure màquines o realitzar altres treballs.

Aprofitament de la Força Hidràulica

La força hidràulica s'aprofita principalment per a la producció d'energia elèctrica.

Història i Evolució dels Motors

El 1867, dos alemanys van aconseguir fabricar el primer motor amb rendiment pràctic, utilitzant gas de l'enllumenat com a combustible. El 1877 van construir el primer motor de quatre temps. Poc després, Daimler i Carl Benz van substituir el gas de l'enllumenat per benzina.

Pioners de l'Automoció

Amb el sorgiment de la màquina de vapor va sorgir la idea de construir un vehicle que es mogués amb la força d'una màquina. El senyor Cugnot (1769) va construir un automòbil que era impulsat per una màquina de vapor.

Daimler va construir la primera motocicleta del món i, en el mateix any, Benz va construir el primer automòbil amb tres rodes. Daimler va construir el primer de quatre rodes, on s'havia suprimit la llança i es conduïa amb un cigonyal sobre una roda dentada. A l'automòbil se li van posar pneumàtics de goma, aconseguits per Dunlop.

Rudolf Diesel va idear un motor anomenat **motor dièsel**, que pot consumir combustible difícilment volatilitzable i que no necessita encès elèctric. Aquest motor té una potència elevada i s'adapta a la propulsió de vehicles pesants.

Tipus de Motors Segons el Funcionament

• Motor Dièsel: La combustió del combustible es fa per elevació de la temperatura (compressió). Es fa servir en cotxes, vaixells, trens i camions.
• Motor de Gas: La combustió del combustible es fa de manera contínua i els gasos produïts mouen una turbina. Es fan servir per accionar les hèlixs d'un vaixell.
• Motor Elèctric:
  • Corrent Continu: S'usen en màquines i aparells portàtils, com ara magnetòfons de butxaca. S'alimenten amb bateries o piles de baixa tensió.
  • Corrent Altern: Es connecten a la xarxa elèctrica. S'usen en la indústria i en electrodomèstics de tot tipus.
• Motor de Reacció: S'usen en avions i coets espacials. Utilitzen el gas creat per combustió, que s'expandeix en una cambra i és expulsat a gran velocitat.

Mesura de la Potència

La potència es mesura en *watts* (W) i *cavalls de vapor* (CV): P = W/T.

Impacte del Motor en el Transport Modern

La invenció de la roda va ser el primer invent revolucionari en el transport de mercaderies i passatgers. L'aparició dels motors de combustió interna va permetre a l'home potenciar tots els sistemes de transport existents. Aquest desenvolupament va provocar i provoca actualment la creació d'infraestructures i d'indústries que aporten el material necessari per a la construcció de qualsevol tipus de vehicle.

El Motor Dièsel en el Transport Marítim

Cap al 1930 es va instaurar el motor dièsel, que va permetre augmentar la velocitat dels vaixells fins a 28 nusos. Actualment, la majoria de vaixells de transport són impulsats per hèlixs accionades amb motor dièsel.

Desenvolupament de l'Aviació

A la primera dècada del segle XX es va desenvolupar l'aviació comercial per al transport postal, de persones i de mercaderies lleugeres, amb velocitats inicials de 200 km/h i més tard de 700 km/h. La Segona Guerra Mundial va significar un gran impuls per a l'aviació.

La capacitat que tenen els avions per mantenir-se i volar per l'aire prové de la força aerodinàmica que l'aire produeix en les seves ales corbades. Força aerodinàmica = superfície ales x pressió aire.

El Motor de Combustió Interna (Tèrmic)

El motor de combustió interna o tèrmic aprofita l'energia química d'un líquid comprimit i barrejat amb aire, produïda per una explosió amb guspira.

Components Principals del Motor

• Culata: S'hi disposen els conductes i les vàlvules d'admissió i escapament amb les seves molles, el mecanisme que determina l'obertura d'aquestes vàlvules, les bugies, la cambra de combustió i els conductes de refrigeració interns.
• Bloc: S'hi troben els cilindres amb les seves camises, els conductes de refrigeració i els pistons.
• Conjunt del Cigonyal: Els pistons estan units a l'eix del cigonyal per les bieles. Aquest conjunt s'allotja dins d'un receptacle anomenat *càrter*, on també es troba l'oli que lubrifica tot el motor.

Disposició dels Cilindres

Els motors de quatre temps solen presentar 4 o 6 cilindres disposats en línia, però en vehicles d'alta cilindrada solen ser de 6, 8, 12 o 16, disposats en V.

Funcionament del Cilindre

En el cilindre es realitza l'explosió de la mescla d'aire i benzina. Està tancat per la culata i obert per un extrem. Dins llisca verticalment el pistó. Del pistó surt la biela que s'acobla al colze del cigonyal; serà el moviment rotatori el que es transmetrà a les rodes.

A l'eix del cigonyal va muntada una roda pesant, el *volant*, que per inèrcia fa girar el motor en cada explosió. Al costat del cilindre es troba el conducte d'admissió (per on entrarà la mescla) i el d'escapament (per on sortiran els gasos creats a l'exterior). Els dos conductes es tanquen i s'obren gràcies a les vàlvules. Una bugia, situada en el cilindre, farà que salti la guspira que crema la mescla.

El Cicle de Quatre Temps

El cicle complet requereix dues voltes completes del cigonyal.

1. Primer Temps: Admissió

En posar el motor en marxa, el pistó, que és molt proper a la culata (punt mort superior o PMS), comença a baixar. La vàlvula del conducte d'admissió s'obre i el pistó absorbeix la mescla de benzina i aire. El cigonyal ha fet mitja volta per la inèrcia del volant. Perquè el motor funcioni bé, la mescla d'aire i benzina ha de ser de quinze parts d'aire per a cada una de benzina.

2. Segon Temps: Compressió

El pistó es troba molt pròxim a l'extrem obert del cilindre (punt mort inferior o PMI). La vàlvula d'admissió es tanca i el pistó puja una altra vegada cap amunt. Els gasos estan més comprimits entre el pistó i la culata. El cigonyal ha fet una altra mitja volta.

La potència del motor ve determinada per la relació de compressió, que és la relació que existeix entre el volum que ocupa la barreja en el cilindre abans i després de la compressió.

3. Tercer Temps: Explosió

La mescla comprimida s'encén per mitjà de la guspira elèctrica que s'origina en la bugia. L'explosió llança el pistó del PMS al PMI. Aquest impuls es transmet per la biela al cigonyal, que dona una altra mitja volta.

4. Quart Temps: Escapament

El pistó inicia la pujada des del PMI i alhora s'obre la vàlvula d'escapament, per la qual surten els gasos cremats. El cigonyal dona una altra mitja volta. La vàlvula d'escapament es tanca, el pistó comença a baixar i es torna a començar el cicle.