Hoy día, más del 90% de los vehículos que hacen sus distintos recorridos por las carreteras y autopistas de todo el mundo son impulsados por un motor de igual característica y desempeño. Esta referencia impulsa a la investigación y documentación. Hasta adentrarse en el fascinante contenido de las partes de un motor de combustión interna. Su funcionamiento, tipos, sistema de alimentación, distribución y mucho más.
El motor de combustión interna es un motor en el que se quema un combustible en un espacio confinado llamado cámara de combustión, esta reacción exotérmica de un combustible con un oxidante crea gases de alta temperatura y presión, que pueden expandirse.
Seguidamente se describen las partes de un motor de combustión interna:
Cámara de Combustión
Este es el cilindro que normalmente se haya cerrado, al igual que fijado en sólo uno de sus lados. Dentro de este cilindro, el pistón realiza la función de deslizarse con precisión respecto a su espacio.
Donde la amplitud en cuanto al volumen del espacio de la separación entre la cámara de combustión y la parte interna del pistón dependerá de la posición en que se encuentre el pistón, bien sea hacia adentro o hacia afuera del cilindro.
La parte externa del pistón debe estar sujetada al cigüeñal a través de la biela. Esta sujeción permite que el movimiento oscilatorio generado pase a ser un movimiento rectilíneo del pistón.
Culata
De las partes de un motor de combustión interna, la denominada culata se identifica como la zona superior del motor. Esta también es conocida con el nombre de “tapa de cilindros”.
La fabricación de la culata consta de una pared doble con la que se hace posible que circule el refrigerante. Que es un líquido especial de enfriamiento de motor.
Por medio de la culata se cierran los cilindros en su extremo superior, además de que se colocan las siguientes piezas:
- La válvula de admisión.
- El árbol de levas.
- Las bujías (únicamente si el motor es impulsado por gasolina).
- El conducto de admisión de aire.
- La válvula de escape.
- Los conductores de escape.
- El conducto de admisión de combustible.
La culata tiene la responsabilidad de soportar todas las explosiones que se generan en el interior de cada cilindro. Este es el motivo por el que se debe fijar con el uso de tornillos al bloque del motor.
Para realizar un sellado completamente hermético entre el motor y la culata, se adiciona una “junta de culata”.
El material utilizado para la fabricación de la culata suele ser hierro fundido, al igual que el aluminio. Sino, también puede ser una aleación que sea ligera. Ya que son los materiales que permiten un fácil y acelerado enfriamiento, aparte de soportar elevadas presiones internas que es lo más importante.
Biela
Esta parte de un motor de combustión interna, es la más importante. Su estratégica forma y ubicación permite que sea conectado tanto el pistón como el cigüeñal.
Al ser su ubicación dificultosa para mantenimiento y lubricación, debe garantizarse que sea una pieza que ofrezca óptima seguridad y extrema calidad.
Su fabricación se realiza calentando el material que la compone y luego le dan la forma a través de golpes, que es lo que comúnmente se conoce como forjar. Esta pieza tiene forma de “l”, por eso lo riguroso del estándar de solidez y resistencia que debe cumplir.
En el funcionamiento del motor, la biela debe traspasar toda la presión producida por el efecto de los gases hacia el pistón y este a su vez lo transfiere al cigüeñal.
La biela debe garantizar que el movimiento repetitivo hacia arriba y hacia abajo se convierta en movimiento circular constante.
Bloque
Al “bloque del motor”, se le conoce igualmente con el nombre de “bloque de cilindros”. Su fabricación consta del vaciado de una pieza sólida y uniforme, bien sea del material de hierro o también de aluminio.
En la parte interna de este se haya los cilindros, junto a la pieza que sujeta al cigüeñal. A su vez, en el interior de cada uno de los cilindros se ubican los pistones realizando su movimiento repetitivo de subir y bajar por medio del aporte de las bielas.
Cárter
El cárter es la pieza base de las partes de un motor de combustión interna. Es la encargada de soportar todo el conjunto de piezas del motor.
La misma, es la base que sella el área inferior del motor, donde a la vez, cumple con la ayuda de ser el depósito que aloja el aceite lubricante del motor. Al contener este aceite en constante movimiento caliente, le permite enfriarlo al recibirlo.
El material para su fabricación es normalmente aleaciones del metal aluminio o en su defecto chapa de acero. Siendo las aleaciones de aluminio las mejores a la hora de otorgar el enfriamiento tan necesario.
El cárter además proporciona el beneficio de resguardar y amparar el motor del ingreso de los agentes externos como el polvo, agua o cualquier otro degradante. Certificando los requisitos de protección que impidan o afecten el funcionamiento interno.
Este se instala de manera similar a la pieza culata, es decir, se sujeta al bloque por medio del uso de una serie de tornillos. También se le adiciona una pieza denominada “junta estanca”, que es la encargada de realizar y mantener el sellado en su instalación.
Para lo que se refiere al cambio de aceite de su interior, el cárter dispone en su parte baja de una abertura, cerrada por medio de un “tapón”. El cual se remueve para ejecutar el cambio (vaciar el aceite) y se vuelve a colocar para el llenado del nuevo lubricante.
Árbol de levas
En el árbol de levas, su constitución la conforman una sucesión de piezas que reciben el nombre de “levas”. Estas son de diversas dimensiones y estructuras, siendo usualmente “ovoides”.
Cada una de las piezas debe cumplir la garantía de que el motor se mantenga en correcta marcha. Al igual que se genere el estimado necesario de las revoluciones exigidas para que la velocidad requerida se ejecute.
Todo esto quiere decir que el árbol de levas tiene como objetivo primordial, mantener y garantizar que las válvulas de abertura y cerrado se ejecuten correctamente y en el tiempo establecido.
Válvulas
Estas representan una de las piezas claves referente a las partes de un motor de combustión interna. Cada una de las válvulas tiene la responsabilidad de permitir que los gases pasen hacia el cilindro.
Debido a que en su funcionamiento deben soportar elevadas temperaturas, para la elaboración de las mismas utilizan acero o hasta titanio. Otorgándoles además la rigidez necesaria.
El desempeño que posea el vehículo es determinado por la cantidad de válvulas que se le adapten, teniendo gran influencia la ubicación en que se instalen.
Pistones
Cómo se mencionó anteriormente, los pistones son las piezas que se encuentran en el interior del cilindro. Siendo las que deben cumplir la función de transferir la fuerza de los gases generados producto de la combustión a la biela. Luego esta a su vez la entrega al cigüeñal.
Cada uno de los pistones consta de las siguientes partes:
- Cabeza
Es el extremo de arriba del pistón, el cual se haya manteniéndose en constante unión al fluido.
-
Cielo
Es la parte de arriba perteneciente a la cabeza del pistón.
-
Perno
Es la parte del pistón que realiza la acción de sujeción a la biela.
-
Faldas
Es la parte del pistón que realiza la acción del movimiento en la parte interna del cilindro.
Cilindros
Corresponden a las piezas que llevan en su interior los pistones. Para su fabricación se utilizan elementos que ofrezcan solidez y durabilidad, debido a lo que por su funcionamiento deben soportar.
Recordando que los cilindros tienen en su interior los pistones e igualmente las válvulas, donde se produce la combustión, para el funcionamiento del motor.
En el mercado automotor se encuentran autos que en su diseño tiene varios cilindros alcanzando una cantidad que parte desde 1 hasta 14.
Cigüeñal
Su estructura y función es la que permite el aguante de las energías y potencias generadas por cada una de las válvulas una vez producida la combustión.
Esta pieza correspondiente a las partes de un motor de combustión interna, impulsa a cada uno de los pistones que generan la fuerza que llega a la misma, por medio de las bielas. Transformando el movimiento hacia arriba y hacia abajo en una energía circular.
Funcionamiento de un Motor de Combustión Interna
En prácticamente todos los motores impulsados por el sistema de combustión interna, es necesario que se ejecute una serie de pasos llamados fases para completar el ciclo. Estas fases se encuentran divididas en cuatro y se describen a continuación:
Admisión
Es este paso el pistón que se encuentra ubicado en el cilindro, realiza la acción hacia abajo. Toma los gases junto al combustible (gasolina), por medio del dispositivo llamado “válvula de admisión”. Cuando se ejecuta esta acción, la válvula de salida se haya cerrada.
Compresión
Así se llama al momento en que las dos válvulas se encuentran obturadas (cerradas) y el pistón hace el movimiento hacia arriba ejerciendo presión hacia la unión del combustible y los gases. Durante esta acción se manifiesta lo que se conoce como Factor de potencia.
Explosión
Es durante esta fase, que la bujía produce la chispa, la cual se une al proceso, generando a su vez el inicio de la combustión. Esta acción hace que el pistón realice el movimiento hacia abajo.
Escape
Es en este momento, cuando el pistón vuelve a realizar el movimiento hacia arriba, abriendo la válvula de escape. Se procede la salida de los gases objeto de la explosión ocurrida.
Tipos de Motor de Combustión Interna
El tipo de motor de combustión interna se encuentra relacionado a la clase de combustible, bien sea gasolina o diésel, que utilizan para ejecutar la combustión. Teniendo así los siguientes a describir:
Motores Ciclo Otto
Su nombre proviene de su inventor Nikolaus August Otto, así se denomina al motor de combustión interna accionado por el combustible gasolina para llevar a cabo el proceso, este cumple su ciclo por medio de cuatro tiempos.
Para poner en marcha el movimiento del motor, transforma la energía química, por medio de la combustión, en energía mecánica. Esta combustión es la generada al unirse el combustible gasolina con los gases.
Motores Ciclo Diésel
Su nombre proviene de su inventor Rudolf Diésel. Para este tipo de motor se utiliza el combustible gasoil, particularmente conocido como Diésel. Es normal que se llegue a emplear biodiesel que es una semejante ecológica del Diésel.
Los motores ciclo Diésel encienden a través de compresión y no de chispa.
Encendido de un Motor de Combustión Interna
Los motores de combustión interna realizan su encendido, a través de la combustión producida por la unión del combustible y los gases ingresados. Esta acción es llevada a cabo en la parte interna de los cilindros del motor.
Para los motores tipo Otto, que utiliza combustible gasolina, el sistema de encendido se realiza a través de una bobina especial para tal fin. Donde el estímulo eléctrico generado debe estar sincronizado con la fase de compresión especificada para cada uno de los cilindros.
Ese estímulo eléctrico se transporta al cilindro que se haya comprimido a través de un distribuidor rotativo, aparte del uso de uno de los Tipos de cables específicos. Para este caso el tipo de cable a utilizar es de grafito, que debe cumplir la función de llevar el alto voltaje generado a la bujía.
Seguidamente, la bujía debe generar la combustión. Recordando que la bujía se haya conectada, fija al cilindro y además posee dos electrodos.
Entre la separación de los electrodos, el estímulo eléctrico produce la chispa que a su vez genera el inicio de la combustión del combustible.
Sistema de Alimentación de un Motor de Combustión Interna
El sistema de alimentación según el tipo de motor es el siguiente:
Para Motores Otto
En la actualidad el sistema de alimentación, también se suele llamar sistema de inyección, debido a que utiliza inyectores.
Por medio de ellos el ambiente se contamina en menor proporción porque se acortan los gases producidos.
Hasta hace poco, la mayoría de los vehículos que se fabricaban, utilizaban como sistema de alimentación un carburador.
Para Motores Diésel
Para el sistema de alimentación, estos motores hacen uso de varios cilindros en su diseño, el combustible es ingresado con el uso de una bomba, donde su cantidad a ingresar dependerá de la exigencia que se le pida al motor al momento de accionar el acelerador.
Sistema de Distribución de un Motor de Combustión Interna
Este sistema es el que cumple la función de mantener estable el ingreso del combustible y el egreso de los gases producto del inicio de la combustión.
Durante el desarrollo del ciclo activo del motor, este ingresa el combustible, para luego despedir los gases a través de las llamadas válvulas deslizantes (también denominada válvulas de cabezal).
La pieza que lleva por nombre “muelle” es la encargada de que las válvulas estén cerradas y que posteriormente realicen su abertura en el tiempo previsto.
Toda esta ejecución llevada a cabo por el sistema de distribución depende de la operación realizada por el árbol de levas, que tiene su movimiento por el cigüeñal.
Siendo importante acotar que para que se produzca debe regirse por la armonización de la “correa” o también llamada “cadena de distribución”.
Sistema de Arranque de un Motor de Combustión Interna
Para estos motores, el sistema de arranque inicia a través del movimiento del cigüeñal.
En los motores automotrices se usa un Motor eléctrico para que se ejecute su arranque. Este se debe conectar al cigüeñal a través de una unión que a su vez se desmonta al arrancar el motor.
Refrigeración en un Motor de Combustión Interna
Cómo es sabido, en toda combustión se genera gran cantidad de calor. Esto hace que sea imprescindible el uso de refrigerantes para el refrescamiento del motor en su interior.
En la actualidad es normal que para que se alcance este fin se utilicen fluidos especiales que son los refrigerantes del sistema del motor.
En el interior de los motores de combustión interna se hayan los cilindros rodeados de una armazón ocupada de fluido que hace su recorrido por el mecanismo que genera una bomba. Donde este fluido alcanza su refrescamiento al transitar por las láminas del radiador.