Principios Fundamentales de Motores de Combustión Interna: Cilindros, Ciclo Diésel y Admisión

Número y Disposición de los Cilindros

El número de cilindros dependerá de las exigencias del motor.

Disposición de los Cilindros:

• Motores con cilindros "en línea": Los cilindros forman una única fila.
• Motores con cilindros "en V": Los cilindros están repartidos en dos bloques, formando una V entre ellos.
• Motores Bóxer: Los cilindros están opuestos horizontalmente.

Funcionamiento Básico del Motor Diésel de 4 Tiempos (4T)

Conceptos Fundamentales:

Ciclo de funcionamiento:

Serie de fases mediante las cuales se transforma la energía química del carburante en trabajo mecánico.

Ciclo:

Conjunto de operaciones con una finalidad específica que se repiten de forma continua.

Ciclo Diésel:

Conjunto de operaciones que lleva a cabo el motor para conseguir que se mezcle el aire (previamente comprimido y calentado) con el combustible inyectado, provocando la autoignición y una expansión rápida y eficiente de los gases.

Carrera:

Desplazamiento lineal del pistón desde su punto más alto, denominado Punto Muerto Superior (PMS), hasta su punto más bajo, llamado Punto Muerto Inferior (PMI), o viceversa.

Ciclo de 4 Tiempos:

El ciclo completo de 4 tiempos (admisión, compresión, combustión/expansión y escape) requiere cuatro carreras del pistón y dos vueltas completas del cigüeñal.

Relación de compresión (RC):

Es la relación volumétrica entre el volumen total del cilindro (cuando el pistón está en el PMI) y el volumen de la cámara de combustión (cuando el pistón está en el PMS). Matemáticamente, es el cociente entre ambos volúmenes (Volumen total / Volumen cámara). Expresa cuánto se comprimen los gases (aire en el diésel) dentro del cilindro antes de la combustión. Se suele expresar como un ratio (ej: 18:1).

Par motor:

Esfuerzo de giro o torsión que ejerce el motor sobre el cigüeñal. Se mide habitualmente en Newton-metro (Nm).

Potencia:

Trabajo que entrega el motor por unidad de tiempo. Indica la rapidez con la que el motor puede realizar trabajo. Se mide en kilovatios (kW) o Caballos de Vapor (CV).

Número de RPM:

Número de revoluciones por minuto (vueltas completas) que da el cigüeñal.

Consumo específico de carburante:

Indica la cantidad de gramos de carburante necesaria para producir un kilovatio (kW) de potencia durante una hora. Es una medida de la eficiencia del motor y se expresa en g/kWh.

El Papel de la Mariposa en Motores de Gasolina

En los motores de gasolina, la mariposa es el mecanismo principal que regula la cantidad de aire que entra al motor, controlando así su potencia.

Puede existir una mariposa común para todos los cilindros, ubicada en el colector de admisión, o, menos frecuentemente (generalmente en motores de alto rendimiento), una mariposa individual para cada cilindro (admisión por cuerpos individuales). Su funcionamiento básico es similar en ambos casos.

Se trata de una pieza generalmente redonda y plana (válvula de disco) que pivota sobre un eje central dentro del conducto de admisión. Cuando está cerrada, obstruye el conducto limitando el paso de aire. Al abrirse, gira sobre su eje; en su posición de apertura total, se coloca de perfil, ofreciendo mínima resistencia al flujo de aire.

Tradicionalmente, la mariposa se conecta al pedal del acelerador mediante un cable (acelerador mecánico). En sistemas más modernos (acelerador electrónico o drive-by-wire), un motor eléctrico la acciona según las señales de una unidad de control electrónica (ECU), que interpreta la posición del pedal del acelerador y otros parámetros del motor.

Uso en Sistemas de Admisión Variable

La válvula de mariposa (o válvulas similares) también se emplea en sistemas de admisión variable para optimizar el rendimiento del motor en diferentes regímenes. Puede usarse para:

• Cerrar uno de los dos conductos de admisión por cilindro en motores multiválvula (ej., cuatro válvulas por cilindro) a bajas revoluciones, aumentando la velocidad del aire en el conducto activo y mejorando el llenado y la turbulencia.
• Modificar la longitud efectiva o el volumen del colector de admisión mediante la apertura o cierre de conductos alternativos, adaptando la resonancia del aire de admisión a las RPM del motor para mejorar el par a bajo y medio régimen o la potencia a altas RPM.