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.
