Aparato que transforma en trabajo
mecánico
cualquier otra forma de energía.
Nociones sobre el motor:
Para empezar, definamos lo que la mayoría
de la gente entiende por automóvil. El significado
estricto de la palabra, quiere decir "que se mueve por
sí mismo, sin intervención externa."
Pero por ejemplo, para Ley de Seguridad
Vial Española en el anexo de definiciones, un automóvil
tiene, a demás, otras características, como
la que excluye de esta categoría a los vehículos
especiales. Personalmente, me quedo con la primera definición.
Entrando en materia, decir que de entre
las diferentes clases de motores que existen, nos ocuparemos
de los térmicos y dentro de éstos, de los de
dos y cuatro tiempos que utilizan como combustible gas-olina
(motores de explosión) o gas-oil (motores de combustión).
Estos motores basan su funcionamiento en
la expansión, repentina, de una mezcla de combustible
y aire en un recinto reducido y cerrado. Esta expansión,
puede ser explosión o combustión según
se trate de un motor de gas-olina o diesel. Para que se logre,
debe mezclarse el carburante con aire, antes de entrar en
los cilindros en los motores de gas-olina o una vez dentro
en los de gas-oil, en una proporción, aproximada, de
10.000 litros de aire por 1 de carburante.
En la combustión, la mezcla, arde
progresivamente, mientras que en la explosión, lo hace,
muy rápido.
Los gases procedentes de la combustión,
al ocupar mayor volumen que la mezcla, producen una fuerza
que actúa directamente sobre la cabeza del pistón
y hace que ésta se mueva, véase figura 1.
Este movimiento producido es recogido por
la biela, que está unida al pistón por su pie
de biela y a éste, por medio de un bulón.
En la unión de la biela y el pistón,
para atenuar el rozamiento, se interponen unos casquillos.
La biela se une por la cabeza de biela al
cigüeñal, que es un eje de material resistente
y con tantos codos como cilindros tenga el
motor.
Acaba el cigüeñal en una rueda
o volante pesado (contrapeso) con el objeto, de que acabado
el tiempo de la explosión, no pierda sentido de giro,
venciendo los puntos muertos hasta que se produzca una nueva
explosión.
Todos estos elementos van encerrados en
un bloque que por su parte inferior se cierra con una bandeja,
llamada cárter. Del bloque asoman los extremos del
cigüeñal al que sirve de apoyo, este punto, recibe
el nombre de bancada, para que el cigüeñal no
se deforme por efecto de las explosiones, se intercala otra
bancada.
Esquema de los elementos del motor:
Cilindro, pistón, cilindrada,
calibre y carrera
La explosión debe producirse en un
punto adecuado del recorrido del pistón, para que la
onda expansiva se aproveche al máximo.
La explosión tiene lugar en el cilindro,
en el que se desliza un émbolo o pistón que
tiene forma de vaso invertido. Sobre su superficie superior
actúa la presión de la onda expansiva producida
por la explosión.
El pistón ajusta dentro del cilindro
con holgura de forma que minimice el rozamiento, pero esto
produciría la fuga de gases, para evitarla, en unas
hendiduras D de la faldaE del
pistón (figura 2), se instalan unos semianillos flexibles
(acerados) denominados segmentos. Hay dos tipos de segmentos,
a saber: de compresión A y B y
de engrase C (al primer segmento de compresión A,
se suele denominar de fuego). Se suelen colocar dos o tres
de compresión y uno o dos de engrase.
El pistón se desplaza en el interior
del cilindro desde su punto muerto superior (P.M.S.), que
es el más elevado que alcanza, al punto muerto inferior
(P.M.I.) que es el más bajo de su recorrido. A esa
distancia, se denomina carrera. Al diametro, interior, del
cilindro se denomina calibre. Estos datos, se expresan en
milímetros.
Entendemos por cilindrada, el volumen comprendido
entre el PMS y el PMI, es decir, el volumen de la parte del
cilindro que comprende la carrera.
Si un motor tiene varios cilindros, la cilindrada
total de éste será la suma de las cilindradas
de todos los cilindros.
La cilindrada de un motor, se expresa en
centímetros cúbicos (c.c.) o litros y se halla:
Al alojamiento del conjunto de cilindros
de un motor, se denomina bloque de cilindros. Los motores,
generalmente, se clasifican tanto por el número de
cilindros que montan, como por el sistema en que están
dispuestos. Los principales, son:
- Motores de 4, 6 u 8 cilindros en linea. - Motores de 6,
8 ó 12 cilindros en V. - Motores de 2 ó 4
cilindros orizontales opuestos.
En el caso de los cilindros en V, dos cabezas de biela irán
alojadas en cada code del cigüeñal.
A la capacidad de esfuerzo de un motor,
se denomina potencia al freno, se mide en caballos de vapor
(C.V.) y se determina aplicando un freno denamométrico
al volante motor.
No debemos confundir la potencia al freno
con la "potencia fiscal". Esta última se
obtiene por una formula, que no tiene nada que ver con la
mecánica, y su finalidad es unicamente fiscal.
Camara de compresión:
Cada cilindro que cerrado, herméticamente,
en su parte superior para que al producirse la explosión
el pistón reciba toda la fuerza. La pieza que cierra
los cilindros se denomina culata y al ajustarla, debe quedar
una pequeña cabidad entre ésta y el PMS, llamada
cámara de compresión, comparando su medida con
la de todo el cilindro, nos dá la relación
de compresión del motor.
La relación de compresión
es un número abstracto, pero es fundamental para comprender
algunas circunstancias, como el tipo de gas-olina a utilizar.
Es normal que los motores de gas-oil, tengan una relación
de compresión más elevada.
Obtendremos la relación de compresión
con la formula siguiente:
Siendo "V" la cilindrada y "v" el
volumen de la cámara de compresión, si tomamos V+v
= V´, el resultado de la formula anterior se expresará como
V´:v
Así, podemos deceir que la relción
de compresión en un motor de explosión, suele
ser, de 7:1 ó 10:1.
Tiempos del motor
El ciclo de combustión es el conjunto de operaciones
que se realizan en un cilindro desdes que entra la mezcla
carburada hasta que son espulsados los gases.
Cuando el ciclo se realiza en cuatro etapas,
se dice que el motor es de cuatro tiempos: Admisión,
Compresión, Explosión y Escape.
Primer tiempo: Admisión
El pistón comienza un movimiento,
descendente, entre el PMS y el PMI. El cigüeñal
da media vuelta mientras que el pistón, al estar cerrada
la válvula de escape y abierta la de admisión,
subciona la mezcla carburada llenando, con ella, el cilindro. Segundo
tiempo: Compresión
El pistón retorna del PMI al PMS,
permaneciendo las dos válvulas cerradas, comprime,
progresivamente, la mezcla carburada, dando el cigüeñal
otra media vuelta.
Tercer tiempo: Explosión
Una vez terminada la compresión salta
la chispa de la bujía en el centro de la mezcla, que
ha sido fuertemente comprimida, lo que hace que el pistón
sea despedido con fuerza a su PMI, dando el cigüeñal
otra media vuelta. Este tiempo de denomina de explosión
o combustión, y las dos válvulas deben permanecer
cerradas.
Cuarto tiempo: Escape
El pistón vuelve a subir a su PMS
y en su camino liempia el cilindro de los gases resultantes
del tiempo anterior, dado que la válvula de admisión
permanece cerrada y la de expulsión abierta. El cigüeñal
da otra media vuelta, cerrando el ciclo.
Este es el ciclo de cuatro tiempos, en
el que por cada explosión, de un mismo cilindro, el
cugüeñal da dos vueltas completas, perdiendo gran
parte de la fuerza entre explosión y explosión.
Si combinamos cuatro cilindros de tal forma
que por cada media vuelta haya una explosión, minimizaremos
la perdida de fuerza.
RESUMIENDO
REGLAJES DEL MOTOR
Notese en las figuras 2, 3, 4 y 5, que
la posición tando del pistón como de la biela,
parece no corresponder con el tiempo que pretende representar.
Esto es debido a que corresponden a los tiempos del ciclo practico y
no al ciclo teorico que se describe. En
teoria, los un tiempo empieza donde termina el anterio, pero
si esto fuera realmente así, la potencia del motor
se vería muy menguada. Para aprobechar toda la potencia,
es necesario solapar los tiempos de manera que antes de que
acabe uno ya haya empezado el siguiente. Para conseguir este
solapamiento nos serviremos de los reglajes del motor.
Un reglaje de motor afecta a los tiempos
de admisión, explosión y escape.
Reglaje de admisión
Consiste en adelantar la apertura de la
válvula de admisión y retrasar su cierre, también
se denomina avance. Por tanto, la válvula
de admisión se abrirá antes de que el pistón
llegue a su PMS y se cerrarán después de que
haya pasado por su PMI. Con este reglaje, conseguimos un
mejor llenado del cilindro con la mezcla carburada.
Reglaje de explosión o encendido
Este consiste en adelantar el instante
en el que salta la chispa de la bujía, es decir, que
se efectuará el encendido antes de que el pistón
llege al PMS. El porqué del avance de encendido,
es muy simple, sabemos que aún siendo la combustión
de la mezcla muy rápida, no es instantanea por tanto
si la chispa saltara cuando el pistón se encuentra
en su PMS, la combustión no sería completa
antes de que éste empezara a descender. Pero si lo
sería si la combustión empezara antes de llegar
a su PMS siendo, en este caso, mayor la fuerza con que el
pistón es empujado y mejor, también, el aprobechamiento
del combustible.
El avance de encenddo se mide en grados
del volante motor. Así, si decimos que el avance es
de 15º, queremos decir que al volante le faltan 15º para
que el pistón llegue al PMS.
Reglaje de escape
Su finalidad es la de conseguir un mejor
baciado del cilindro de los gases. Para lo cual debe abrirse
la válvula de escape momentos antes de que el pistón
llegue al PMI y se cierre un poco después de haber
pasa del PMS, coincidiendo con la apertura de la válvula
de admisión.
Por tanto, el reglaje de escape tiene dos
objetivos: primero, avanzar la apertura de la válvula
de escape, operación que se denomina avance
de la apertura del escape (A.A.I.), y segundo, retrasar
el cierre de la mencionada válvula, que se denomina retraso
del cierre del escape (R.C.E.).
ORDEN DE EXPLOSIONES
Por orden de explosiones se entiende la
sucesión de encendidos en los distintos cilindros
del motor. Se por una serie de números que señalan
el orden. Cada número determina el ordinal del cilindro,
empezando por el lado opuesto al del volante.
El orden de explosión más
usado es 1-3-4-2, pudiendose variar éste, siempre
y cuando también variemos la disposición de
los codos del cigüeñal.
