HISTRIA DE LOS MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA

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MOTORES DECOMBUSTIN INTERNA

Albert Martnez Villegas Treball de recerca 18 01 2007 IES Ba ix Montseny Sant Celo ni NDICE

1. INTRODUCCIN A LOS MOTORES DE COMBUSTION I N TERNA:

1.1. Hist oria . ................ ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... .... 1

1.2. Prin cipios b sicos ............... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... 7

Principios termodinm icos............... ..... ......... ..... ......... ..... .... 7-Ciclo terico del motor de combustin inte rna

Principios fsicos . .... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... .... 9

Motor de 2 tiempos . ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ... 10 -Ciclo Otto de 2 tiempos

Motor de 4 tiempos . ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ... 12 -Ciclo Otto de 4 tiempos -Motor Diesel -Motor Wankel

Turbinas de g as y turbo rreactores . ......... .... ......... ..... ......... ... 16

Curvas de potencia y par . .......... .. ......... ..... ......... ..... ......... .. 1 8

2. MOTORES DE 4 TIEMPOS:

2.1. PAR TES D E L MOTOR . ........... ..... ......... ..... ......... ..... ......... .... 23

Blo que motor . .......... ... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ... 23 -Partes del bloque motor

Culata.............. ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... .. 27 -Partes de la culata

Crter . .............. ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... .. 30 -Partes del crter

Arquitectura del motor......... .. ......... ..... ......... ..... ......... ..... .. 32

Dimensiones del motor......... .. ......... ..... ......... ..... ......... ..... .. 38

2.2. ALI M ENTACI N Y DI S T RI BUCI N . ......... ......... ..... ......... ..... 41

Sistema de distribuc i n.......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... .. 4 1

Alimentacin de aire . ............ ..... ......... ..... ......... ..... ......... ... 45

Sist ema de alimentacin de combustible . ............... ..... ......... .. 4 7-Alimentacin por carburador -Sistema de inyeccin

Nuevas tecnologas . ............... ..... ......... ..... ......... ..... ......... .. 5 2-Distribucin variable -Colectores variab les

2.3. E N C E NDI D O . . ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ... 54

Sist ema de encendido en motores de explosin . ......... ......... .... 55 -Partes d e l sistema de encendido

Enc endido electrnico... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... .. 5 9-Encendido con ayuda electrnica -Encendido electrnico sin c o ntactos -Encendido electrnico integ r al -Encendido electrnico DIS

2 .4 . REFRIGERACIN Y LUBRICACIN . ......... ......... ..... ......... ..... 64

Refrigerac in: Sistema de refrigeraci n por aire. ......... ..... ......... ..... ......... ... 66

Sist ema de refrigeraci n por agua . ......... .. ......... ..... ......... ..... 67 -Partes d e l sistema de refrige r acin

Lubricaci n: Lub r icacin d e crter hmedo . ............. ..... ......... ..... ......... .... 74

Lubricacin de crter seco..... .... ......... ..... ......... ..... ......... .... 75

Partes del sistema de lubricacin........... ..... ......... ..... ......... .. 7 6

2.5. MANTENI M I E NTO . ....... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ... 79

Nivel de lquidos . .............. ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... .. 79 -Nivel de aceite -Nivel de agua

Cambio de aceite y filtro . ................. ..... ......... ..... ......... ..... .. 82

Filtro de aire.......... ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... .. 83

Estado de las bu ja s . ......... ..... ......... ..... ......... ..... ......... ..... .. 85 INTRODUCCIN

El motor d e combust i n inter n a ha evolu c ionado mucho desd e los inic i o s hasta el da de hoy, desde los comienzos de esta tecnologa donde nadie apostaba por l, de bido a que la mquina de vap o r era ms compete nte, hasta e l d a de hoy donde es el motor ms utiliz ado del mundo para el transporte .

E l m o t o r d e c o m b u s t i n i n t e r n a h a m e j o r a d o e n m u c h o s a s p e c t o s , e l rendimiento de los motores ha evolucio nado desd e el orden del 10% que alcanzaba n los pri m eros moto res, ha sta el 3 5% o 40% que se a l canz an hoy en da. El rend imiento de los motores no e s e l n ico aspecto que se ha mejorado, sino que a base de nue vas tecnologas ap licadas, diversas aplicacion e s electrnicas, me jora s en los combustibles, materiales ms ligeros y resistentes, etctera, han co nseguido potencias brutale s en estos mot o res trmi c os.

Con las n uevas tecnologas se ha mejo rado tamb in la dur acin de estos motores, donde hoy en da con la electrnica se intenta optimizar el motor suprimiendo algunas piezas mviles que pueden causar proble mas como averas, ta mbin d e esta manera conseguimos que el mantenimiento del motor sea reducido considera blemente, haciendo de stos, m quinas m s asequ i bles y abar atar costes en la pro duccin y en su manten imiento.

Motor de combustin interna

2 tiempos 4 tiempos Turbina s de gas y turb o- rreactores

OttoDiesel Otto Diesel Wankel OBJETIVOS

El objet i v o de este trabajo b i bliogrfic o es el de dar una visin lo ms generalizada posible sobre los motore s de combustin interna, de su funcionamiento interno y poder apreciar el avance tecnolgico de stos.

Para entender correctamente los motores de combustin interna y su funcionamiento a partir de este trabajo, no hace falta tener conocimientos tcnicos ni matemtico s, sino que este trab ajo ha s i do elaborado para que cualquier persona de cualquier rama a c admica sea capaz de entenderlo.

El traba j o se centra en los motores de combustin inter na de cuatro tiempos, especialmente en los moto res Otto y Diesel, ya que son los motores d e combustin interna ms ut ilizados hoy en da.

En este tr abajo se t r ata por i gual todo s lo s tem as, es decir, que to dos los temas se ext i end e n por ig ual dependiendo siempre de la importancia que tienen para entender el resto de apartados.

El trabajo se divide en dos apartad o s: la introduccin, donde se explicar l a histor ia de los mot o res de combustin interna y se darn lo s conceptos bsicos para entender el funcionamien to del motor de cua t ro tiempos. En el seg undo apartado se centra en los motor e s de cuatro tiempos, donde se explican los s i st emas princip ales e imprescindib les para su f uncionamiento (partes del motor, alime ntacin y distribuci n, encendido, refrigera c in y lub r icacin).

Como ltimo tenemos la prc tica del apartado de mantenimiento de un motor, donde se darn la s pa utas a seg uir para el mantenimiento bsico de un motor de 4 tie m pos de un automvil.

En este trabajo se va diferenciando en cada apartado el progreso con el tiempo de cada sist ema y cad a componente del motor, es decir, lo que se util izab a antigua m ente y lo que se utiliza hoy en da. En el final de algunos a p artados se expl ica ms conc retamente las tecno l ogas q ue se utiliza n en la actualidad (encendidos electrnicos, distribu ciones variable s, colectores variable s, etctera) para as poder ver el progre s o que han tenido los motores d e combustin intern a. HISTRIA DE LOS MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA

Desde que el inven t or francs Denis P apin en el ao 1687 construy era su primera mquina de vap o r capaz de moverse por si sola, hast a el triunfo de l ingeniero James Watt con su otra mquina de vapor con un notable y mejorab l e rendimie nto, hubie ron much as mod i fic aciones, q u e cada vez mejoraban ms e s ta tecnologa, pero haba otro competidor que iba a llegar mucho ms le jos, el mot o r de combustin i n terna.

A mediad os del sig l o XIX la mquina de vapor funcionaba bien, per o tena el p r oblema d e su g r an volumen para la a p licacin en vehcul o s. Se necesi taba un motor qu e combin ase el hornil lo, la caldera y el cilindro d e la mq uina de vapor en una unidad pequea y ligera. La mquina de combustin inte rna en la cual el combustib l e inyectado, mezclado con aire, se hace estallar para mover un pistn dentro de un cilindro, r e sult ser la soluc i n ms ade c uada.

La patente ms antigua registrada para un motor de explosin se remonta al ao 1800, cuando Philippe Lebon propuso e ide un motor cuya mezcla de a i re y ga s a l u m brado se quemara dentro de un cilindro con el objetivo de mover un pistn.

Aunque L e bon no llevo a la prctica su idea, sta fue aprovechada en 1807 po r Rivaz. Au nque el motor de Rivaz progr e s notab l emente, an no renda lo sufic i ente como para lle varlo a la prctica. En 185 2, el Francs de origen Belga, Ettiene Lenoir, construy u na mquina equipada con un motor de explosin de dos t i empos con autoencendido capaz de moverse por si sola, el cu l consigui con xito un viaje de diez mil l a s entre Pars y Joi nville-le-P o rt a la pobre velocidad de 3 quilmetros a la ho ra. An as era muy poco potente para competir con la mquina de vapor de Watt. En 18 62, Alpho nse Beau de Rochas, mejor no tablemente esta mquina, comprimiendo la mezcla antes de su combusti n e ide un ciclo de cuatro tiempos.

La idea d e Rochas fue adapt ada por e s a poca por el ing e niero ale m n Nikolaus August Otto, quien fabric eficientes m o tores fijos de gas, y enunci con clarida d sus p r in cipios de f uncionamiento.

(En la iz quierda vemos a Nikolaus August Otto, n o m b r e a l q u e s e l e d a t a m b i n a l m o t o r d e explosin, gracias a su aportacin sobre los principio s bsicos y la construccin de motores)

Nikolaus August O tto, que dej su t r abajo co mo comerciante para dedicarse a los motores de combusti n interna, construy en 1861 un motor de combusti n intern a, que consuma gas de alumbrado , para su comercializacin se asoci con el indust rial Eugen Langen y fundaron juntos una fbrica en Colonia en 1864.

En 1876 perfecci on el motor construido en 1861 mediant e los conocimientos estudiados por Alphonse Beau de Rochas sobre el ciclo de cuatro tiempos.

Este motor, logr superar la eficacia del m o t o r de com b u s ti n ex t e r n a a vapor de Watt, por lo que se empezaban a montar estos motores en la industria. A pesar del xit o econm ico inicia l de sus motores, Otto perdi la patente en 188 6, al descubri r s e la ante rioridad d e l invento del ciclo de cuatro tiempos por Alphonse Be au de Rochas.

Entre los colaboradores de O tto se enc o ntraba G o ttlieb Da imler, qui e n sera el q u e sust ituy el mot o r de gas construido por Otto, por un motor alimentad o con gasolina.

Antes que l, en 1875 el aust raco Sieg fried Marcus constru y un motor de gasolina lento de cuatro tiempos con un disposit ivo magntico de encendido. Infortunadamente para l y para el progreso de la tcnica de esa poca, su moto r haca u n ruido ta n desagra d able al f uncionar que las autor i dades de Viena le p rohibieron seguir co n sus e x p e rimentos.

Siete aos mas tar d e, en 1 883, Daimler, en compaa de Maybach, empez a ensayar lo s primero s motores de gasolina. Su construccin era tan comp acta que resu ltaron adec uados para vehculos ligeros, y alcanzaro n rgimenes de novecientas revoluciones por minuto.

En 1885 f ue montado uno de estos motores en una especie de bicicleta de madera, y al ao siguiente en un ca rr uaje de cu atro rueda s . En 188 9, Daimler, d i o otro pa so fundamental al construir el motor de finitivo pa ra automvil. Al mi sm o tiempo, otro al emn, el mecnico Karl Benz, de Mannheim, estaba t r abajando en el mismo sent ido, y en 1885 pate nt un automvil con u n motor d e cuatro tiempos y estructura de tubos, lo cual representaba un peso total ms conveniente en relacin a la capacidad del motor.

Tanto l o s inve ntos de Daimle r como de Benz lla maron extraordin ariamente la atencin en Fr ancia, nacin que hizo todo lo posible p o r poseerlos. La p atente de Daimler fue comprada por los ingenieros galos Re n Panhard y Emile Levasso r, cuya ambicin e r a construir un autntico vehculo equipado con un motor de explosin.

Estos do s hombres e m pezaron sus p rime ros ensay o s entre 1 890 y 1 89 1. Una vez acabado su primer vehculo, realizaron un viaje de ida y vuelta entre la Porte dIvry y el viaducto de Auteuil, en Francia, el cul se realizo co n total xito. Juntos, dieron comienzo entonces a la industri a del automvil con l a fundacin de la primera e m presa d e automviles del mundo , Panhard- Levassor.

Primer vehculo construido po r la prime r aempresa d e automviles, Pa nh ard-Levassor equipado con un motor de gasolina.

El motor de gasolin a desarrollado por Daimler e n aquel entonces era el ms eficaz y el que dominaba toda la maquinaria industrial y de la industria automovilstica, pero por ot ra parte, otro ingenie ro trabaja b a con el fin de superar el motor ideado por Otto.

Ese ingen i ero francs, lla mado Rudolf Diesel, patent en 1892, lo que iba a se r la mqu i na trmic a ms ef i c iente de todos lo s tiempo s, el motor Die s el.

Rudolf Diesel naci el 18 de marzo de 1858 en Pars, hijo de inmigrante s bvaros. En 1870 tuvieron que aban donar Francia a l estallar la guerra f r anco-prusiana, y se dirigieron a Inglaterra. Desde Londres, Rudolf fue enviado a Augsburgo (Aleman i a), donde continu con su formacin acadmica hast a ingresar en la Technisch e Hochsch ule de M unich, donde estud i ingeniera bajo la tutela de Carl von Linde.

En 1 875, a la edad de 17 ao s , fue d i sc pulo de su antiguo tutor e inventor de la nevera Carl von Linde en Munich, con lo que le dio cierta experiencia a la hora de inventar cosas. Ms tarde, regres a Pars como representante de la empresa de mqu in as frigor fi c as de su maestro.

En 1890, se traslad a Berln para ocupar un nuevo cargo en la empresa de Von Linde. All estudi la idea de disear un motor d e combust i n interna, con la cap acidad de superar al motor de Otto, y acercarse lo mximo p o sible al rendimien t o energtico teric o ideal e nunciado por Carnot.

En 1892, obtuvo la patente alemana de su motor, y un ao despus public, con el t tulo The o rie und Konst ru k tion ein e s rat i onellen Wremotors , una de tallada de scripcin de su mot o r. Entre 189 3 y 1897 estuvo llevando a cabo en MAN (perteneciente al grupo Krupp), el desarrollo y construccin de sus motores D i esel.

El primer motor que construy, expl ot durante la primera p r ueba, pero Rudolf so brevivi y continu su traba j o, hasta 18 97, despu s de vari os estudios y mejora s, cuando construy u n motor D i esel, con una potencia de 25 caballos de v apor y un rendimiento del 10%.

Al a o s i guiente, mejor e s te mo tor, alcanzan do un re ndimiento del 18%, donde super con cr eces la eficacia del motor de Otto, fue entonces cuando se imple m entaron sus motores a la indu str i a.

(Uno de los primeros motores Diesel construido en el ao 1906)

Aos ms tarde, otro ingeniero alemn, ide o tro tipo de motor d e combusti n interna, el motor rotativo, aunque aos ante s ya se haba propuesto de hacer, nunca se haba lle vado a ca bo, pero ese ingen i ero alemn en 1936, Flix Wankel, patentara el dise o de un motor rotativo que llevar a su nomb re, el motor rotativo Wankel.

Flix Wan kel naci el 13 de agosto de 1902 en Lahr, en el bosque negro en Alemania, hijo nico de Rudolf Wankel, el cual muri durante la pri m era guerra mundial.

Wankel sali de la escuela en la edad de 19 aos, pero l gan el reconocimiento ac admico dentro de su propio tiempo en que le concedieron un grado honorario del Doctorado de Technische Univ ersit 5at Munchen en 1969. Su primer trabajo fue de a prendiz de ventas para un editor en Heidelbe rg, pero le dedic poco esfuerzo, perdiendo el trabajo de las ventas en 1924.

Wankel, que ya dominaba e n el estud i o de los motores de combustin interna, p r esent en 1926 u n diseo de un tipo de turbina que quiso patentar, pero no se la concedieron porque ya haba sido e s tudiada en un diseo de Enke en 1886.

Los motor e s rotativ o s, ya ha ban s i do ideados d e sde hac a cientos de aos, Ago s tino Ramelli en 1588 fue el primero, p e ro no se llebo a cabo en los mot o res de combustin i nterna.

Tambin, en 1759 Vatio de James fabric un motor de vapor de pistn rotatorio, en 1903 J uan Coole y hizo un motor t i po Wankel, y en 19 08 Umpleby lo aplic a la combustin in tern a, pero nunca se lle v a cabo.

Fue hasta el ao 1 933 cuand o , Flix W ankel, solicit una p atente para un motor rotativo aplicado a la combustin interna, que l recibi en 1936.

En los a os sigu ientes, Wankel trabaj para BMW, DVL, Junker, y Daimler-Benz. Durante este tiempo l desarroll varios prototipos de motores rotativos y tamb in bombas y c o mpresore s rotatorios .

Despus al fina l d e la segu nda guerr a mundia l en 1945 en que su desarrollo fue inte rrumpido, posteriormente ingreso en N.S.U. Esto conduce a la colaboracin con Walter Froede, jefe del programa y en 1951 desa rrolla ron u n motor de motocicleta.

El primer motor rotatorio verdaderamente funcional de Wankel se ejecut en febrero de 1957. Por mayo disearon un protot ipo capaz de funcionar durante d o s horas y producir 21 caballos de vap o r. El primer motor rotativo tipo Wankel re almente e f icaz y capaz de aplicarlo en la indstr i a se ejecut el 7 de Julio de 1958 .

Finalment e , Felix W ankel mur i el 9 de octubre de 1988 en Heidelber g, Aleman ia.

Desde entonces han trabajado en es te motor imp o rtantes e m presas q ue adquiriero n licencia s de aplic acin: Cu rtis s-Wrig ht, en Es tados Uni d os (en aplica c iones par a motores de avia cin); en Alemania, Mercedes Benz (para auto mviles y aplicacion e s Die s el) ; Fitchels- S ans (para motores de motocicletas) y en Japn Toyo-Kogyo (fabricant e de Mazda). Adems empresas como Perkins, Rolls-Royc e, Fiat, Renault, Citron y Volkswage n, se interesaron en una u otra forma.

En la act ualidad, sigue governando lo s motores de combustin int e rna ideados por Otto y Diesel, aunque la empresa japonesa Mazda siga fomentando y fabricando motores Wankel, ya que los rotativos t i po Wankel presentan v arios inconvenientes a mejorar, que lo s mant ien e nlejos de los motores alternativ os a pist n.

Mazda RX-8, vehculo de la actualidad e quipado con un motor rotativ o tipo Wankel. PRINCIPIOS BSICOS

En este apartado se darn los conceptos bsicos nec e sarios p ara entender el funcionamiento fsico de los motores de combu s tin interna, tanto a nivel termodinmico, como a ni vel de trabajo final realizado por el motor. En este apartado tambin explicaremo s como funciona el ciclo de cada m o tor de combustin interna (Otto, Diesel, Wankel y turbina de gas).

PRINCIPIOS TERMODINMICOS

La finalid a d de un m o tor es la de realiza r un trabajo lo ms eficazmente posible, p ara eso varias pe rsonas id earon el motor de combustin interna q ue remplazara a la mquina de vapor, de esta manera optimizar an el mun do del motor.

En el caso de los motores de combustin interna, el trabajo a realizar se consigue gracias a una explo s in, esa explosin se consigu e gracias a la energa interna del combustible que se enciende.

Todo combustible tiene una e n erga interna que puede ser transformada en trabajo , entonces, en los motores de combusti n interna, la energa utilizad a para que el motor realice un trabajo es la energa interna del combustible.

Esta energa intern a se manifiesta con un aumento de la presin y de la temperatu r a (explo sin), que es lo que realizar un trabajo .

Supongamos que tenemos un cilind r o dentro del cual hay un combustib l e mezclado con aire repartido por todo su volumen, en el momento que lo calentamos, hacemos reaccionar dicho combustible con el oxigeno del a i re y , por tant o, aument a la p r esin y la temperatura d e l gas, exp andindose y presionando al pistn con un a fuerza F y desplazndolo hacia abajo.

Esa fuerz a F hace desplaza r al p i st n una di stancia, p o r lo tan t o tendramo s un traba j o realizad o.

Este seria el funcionamiento bsico de un motor de combu s tin interna, donde un combustib l e reacciona dentro de un cilindro y hace desplazar un pistn para realizar un tra bajo.

CICLO T ERICO DEL MOTOR DE C OMBUSTI N INTERNA

Para que ocurra esa explo s i n, como ya hemos dicho antes tiene que haber un combustib l e mezclado con ai re para que pueda reaccionar y explotar.

Por lo tanto, no sol o basta con un proceso de ex plosin del combustible, sino que hace falta un proceso de ad misin para que este carburante (aire y co mbustible) entre en el cili ndro . Tambin para pod e r realiza r el ciclo hace falta un proceso de escape , para pod e r vaciar el cilindro y que pueda volver a entrar el c arburante.

Con estos tres procesos ya podemos seguir un ciclo (admisi n expansin escap e ). Aunq ue fue Alphonse Beau de Rochas quin optimiz notableme nte el mo tor de combustin interna a adiendo otro proceso al ciclo, el proceso de compresi n .

Con el proceso de compresi n cons eguimos que el aumento de presi n en el momento de la e x plo s in sea mucho mayor, ya que antes de explotar, l o s gase s r e activos y a estn pr esionados. As se ha quedado el ciclo del motor de combusti n interna hasta hoy, con 4 procesos por ciclo (admisin compresin expansin escape).

Como vemos en la figura, podemos ver el cic l o terico del moto r de combustin interna. En 1 te nemos el proceso de admisin ya acabado, con una presi ninicia l (Pa ). De 1 a 2 vemos el proceso de compresin donde el supuesto pistn se desplaza para reducir el volumen y aumentar la presin de l carburante. De 2 a 3 es el momento donde ocu rre la explosin del gas, el sistema abso rbe calor y aumenta la presin y la temperatu ra del gas. Ese gas a alta pre s in y temperatura se expande y desplaza el pist n realizando un traba j o til (3 a 4). Finalmente de 4 a 1 los g a ses que m ados salen del cili ndr o dejando a este li mpio para volver a empezar el ciclo.

PRINCIPIOS F SICOS

Para poder seguir e l ciclo, hace falta un mecanismo capaz de producir cuatro carreras de pistn par a realizar los cuatro procesos del ciclo, el mecanismo biela-manivela ut ilizado ta mbin en la mqu in a de vapor es el ms adecuado.

En la i m agen observamos en que se basa el mecanismo biela- manivela. En e l proceso de expansin es cuando realizamos el trabajo del ciclo, en este instante los gases em pujan al p i stn con una fuerza F hacia abajo, esa fuerza del pistn es transmitid a a la b i e l a, que es la pieza encargada de convertir el mov i miento r e ctilneo del pi stn en rotativo. La biela le da la fuerza al cigeal, que es la pieza que girar sobre si mismo reg i d o a la fuerza que le su mini stra l a biela.

La fuerza suministrada al cig eal que esta en movimiento realiza un trabajo. El traba j o que realiza el mo tor por cada vuelta que el cige al da sobre si mismo lo definimo s como par motor.

Por tanto, el par motor es proporcional a la fuerza de la e x plosin, ya que no int e rvienen las vuelta s del cige al por unidad de tiempo.

Donde si que intervienen la s vueltas del cigeal es en la potencia desarrolla da, que la definimos como la cantidad de trabajo (par motor) por unidad de tiempo.

La potencia es p r oporcional al par motor y las vueltas que da el cig eal por unidad de tiempo (rpm):

Potencia = Par moto r x rpm

El par mot o r como y a hemos dicho depende de la fuerza de la explosin. La fuerza de la explosin no es constante p ara cada velocidad del motor. En una cierta velocidad del motor tenemos el punto de mxi mo par, que es donde se consigue la mxima fuerza suministrada y por tanto la mxima aceleracin del vehiculo. Por eso, interesa mantener el par motor lo ms alto y constante posib l e.

La potencia se ve reflejada en la aceleracin media m xima y e n la velocidad punta, es decir, contra ms potencia menos tiempo para alcanzar una velocid ad y una v e locidad mxima mayor del v e hiculo.

MOTOR DE 2 TIEMPOS

El motor de dos tiempos fue el primer motor de combusti n interna que se constru y. La fabricacin, manten imi e nto y funcionamien to es mucho ms sen c illo que el mot o r de cuatro tie m pos, a continuacin explicare m os su s p artes bs i cas y el ciclo de funcionamien to.

Para la construccin de un motor de dos tiempos nos podemos basar en dos ciclos, el Otto y el Diesel. En es te apartado solo citare mos el mo tor de dos tie m pos de Otto, ya que el Diesel no se u tiliza hoy en da.

(Motor de 2 tiempos: Aqu vemos la e s t r uctura bsica de un motor de dos tiemp o s con el nombre de todas la s piezas b sicas de l motor) Ciclo Otto de 2 ti empos:

1er ti empo: Admisin compresin : Cuando el pist n est en el punto ms bajo, es decir en el Punto Muerto Inferior (PMI ), empieza el proceso de admisi n. La lumbrera de admisin deja pasar el carburante (aire y combustib l e) hacia el cilindro. U na vez aspirado el carburant e el pistn va ascendien do mientr as compri me la mez c la.

2 ti emp o: Exp a n s in - escap e de gases: En el mo mento que el pistn est en el punto ms alto, es decir, el Punto Muerto Superior (PMS), la buja (e n caso d e l ciclo O tto) hace salta r u na chispa que enciende la mezcla, incrementando la presin en el cilindro y hace desplazar al pistn hacia aba j o. Cuando est a la altura de la lumb re ra de escape, la p r opia presin de lo s g ases t i en de a sali r del ci lin dro, dejando al cilindro v aco para volver a empezar un nuevo ciclo.

Este moto r como podemos observar hac e un trabajo en cada revolucin, es decir una explosin en cad a vuelta del cigeal. Esto crea una mayor potencia frente a los mot o res de cuatro tiempos qu e hacen una explosin cada dos vueltas de l motor. Tambin, el motor de dos tiempos incorpora menos pie z as mvi les como la s vlvulas, levas, rbol de levas, etc, y su funcionamiento es ms senc illo. En contrapartid a el motor de cuatro tie m pos hay ms fac i lidades a la hora de modificarlo, rin d e mucho m s, consumiendo mucho menos y contaminando menos.

Este tipo de motor, hoy en da an se utiliza, aunque siempre en motores de pequea cilind r ada co mo: ciclomotores, cortacsped, motosierr as, etc.

El combustible utiliz ado en el motor Otto de dos tiempos, al igual que en el ciclo Otto de cuatro tiempos es la nafta o llamado comnme n te gasolin a.

MOTOR DE 4 TIEMPOS

El motor de 4 tiempos fue toda una revolucin en el mund o del motor, desde que Alphonse Beau d e Rochas ide est e ciclo y ms tarde Nikolaus August Otto lo mejor, ha habido muchos ms cambios que han mejorado su rendimi e nto y hasta hoy en da es utilizado. A continuacin explicare m os en que se basa el ciclo de 4 tiempos.

(Motor de 4 tiempos: Aqu vemos la e s t r uctura bsica de un motor de cuatro tiempos con el nombre de todas las p i ezas bsicas de l motor) Ciclo Otto de 4 tiempos

1er ti em po: Admisin: En el momento que el pistn est en el p unto ms alto (PMS), la v lvula de admisin se abre y el propio pistn por el vaco que se crea dentro del cilindro aspira la mezcla (aire y combustib l e) hasta llegar al p unto ms bajo del cilindro ( P M I ).

2 tiempo: Compr e sin: Despus del ciclo de admis i n, el pistn se encuentra en el punto ms bajo (PMI ), en este momento la vlvula de admisin se cierra y el pistn empieza a ascender comprimiendo la mezcla ha sta l l egar al punto ms a l to del cilin dro (PMS)

3er tiempo: Exp a nsin: Un a vez que en la carrera de compresin se ha compri mido la mezcla, la buja hace salta r un a chispa y enciende la mezcla, aumentand o la presi n en el cilindro y haciendo descender el pistn hacia el punto ms bajo (PMI). En esta carrera de expansin es donde se realiza el trabajo t il.

4 tiempo: Escape de gas e s : Cuando el pistn llega al punto ms bajo (PMI), se abre la vlvula d e escape y el pistn empieza a ascender empujand o los gases quemados hacia el exterior. En el momento que llega al p u nto ms a l to (PMS) la vlvula de escape se cierra.

Ciclo Diesel de 4 tiempos

1er ti empo: Admisin: En el momento que el pistn e s t en el punto ms a l to (PMS), la vlvula de admisin se abre y el pist n asp i ra a i re fresco (a diferencia del ciclo Otto d e 4 tiempos) hasta llegar al punto ms ba jo del cili ndr o (PMI).

2 tiempo: Compr e sin: Despus del ciclo de admis i n, el pistn se encuentra en el punto ms bajo (PMI ), en este momento la vlvula de admisin se cierra y el pist n empi eza a ascender comprimiendo el aire hasta lleg ar al punt o ms alto del cilind ro (PMS)

3er tiempo: Exp a nsin: Un a vez que en la carrera de compresin se ha comprimido la mezcla, el inyec t or se encarga de inyectar el combustib l e dentro del cilindro. La propia presi n del aire enciende la mezcla, aumenta la presin e n el cilind ro y desciende el pistn hacia el punto ms bajo (PMI). En esta carrera de expansin es donde se realiza el traba j o til.

4 tiempo: Escape de gas e s : Cuando el pistn llega al punto ms bajo (PMI), se abre la vlvula d e escape y el pistn empieza a ascender empujand o los gases quemados hacia el exterior. En el momento que llega al p u nto ms a l to (PMS) la vlvula de escape se cierra.

El motor Diesel de 4 tiempo s es la mquina trmica ms eficiente de todos los tiempos, s uperando al cicl o Otto con creces. Ese rendimient o tan alto se consigue que al entrar so lo aire, la carrera d e compresin puede ser mucho m s eficaz comprimie ndo mucho ms sin problemas de detonacin y realizando ms trabajo. En cont rapartida la velocidad mxima d e l motor est muy limitada, ya que para que se encienda la mezcla ha ce falta un volumen mni mo d e aire.

El combustible utilizado en el motor Diesel es el aceite pe sado o ms comnmente llamad o gasoil.

Ciclo Wankel d e 4 ti empo s

El cic l o Wankel es un proceso muy si milar al motor Otto de 4 tiempos, aunque en este caso la n ic a pieza mvil dentr o del mot o r (sin contar vlvula s ) es el rotor, es una p i eza con forma de t r ingulo equiltero que va girand o constantemente (a diferencia del mo tor a pist n que tien e puntos muertos) y por lo tanto es la pie z a que realiza el trabajo.

1erti e m po: Admisin: La entrada de admisin permanece constantemente abierta. Cuando cualquiera de los tres lados del rotor pasa por e s a apertura, ste aspira la me zcla de carburante.

2 tiem po: Com presin: La parte del estator donde ocurre el proceso de compresin ( l uga r donde ocurren los procesos) es m s e s trecha q ue todas las dems. El rotor trae la mezc la que ha cogido en el proceso de admisin donde aqu al ser ms estrech o se comprimir.

3er tiempo: Expansin: Una vez comprimida la mezcla, la buja hace saltar una chispa q ue empujar el rotor para q ue siga su recorrid o . En este tiempo de expansin es dond e se realizar e l trabajo t il.

4 tiemp o: Escap e de gas e s: Aqu, al igual que en el tiempo d e admisin, la apertura de escape permanece constantemente abierta. Una vez que ha explotad o la mezcla, los ga ses estn a alta p r esin. Entonces al encontrar esta apertura los gase s quemado s salen por su pro pia presin. A partir de aqu vuelv e a empezar el ciclo.

El rotor d e este motor como vemos es idntico en todas sus partes, la nica pieza que no es de forma igual es e l estator o carcasa. P o r lo tanto, como el rotor es simtrico, los cuatro procesos (admi sin, compre sin, expansin y escape) ocurren tres veces en cada revolucin. Esto quiere decir que da tres explosiones por revolucin a diferencia del motor Otto o Diesel de 4 tiempos q ue solo da una explosin cada dos revoluciones. Este motor adems de tener como ventaja frente al motor Otto o Diesel de 4 tiempos, 3 explosiones por re volu cin, dando una potencia mu ch o ms elev ada para la misma capacidad, tiene otras muchas ve ntajas como: 40% menos de piezas, la mitad de volumen con un peso similar alos motor e s de pist n, un dis e o ms simple, con pocas vibraciones y n o hay proble mas de disipacin d e calor.

En contrapartida el motor W a nkel tiene desventajas muy importantes como son los problemas de estanqueidad que presenta en la parte saliente del rotor, pudiendo comparti r gases de diferentes fases y esto provoca un gran problema q ue lo hac e n estar lejos de los motores alternativ os a pistn. Tambi n como contrapartida tiene un diferencial de temperatura muy grande. La par t e donde ocurre la admisin y compresi n son fas e s fra s donde la temperatura no pasa de los 15 0C, en cambio las fases de expansin y escape llegan a sobrepasar temperaturas de 1000C, creando esta diferencia de temperatura y es un proble ma a la h o ra de refrigerar.

El motor rotativo Wankel aun que por el momento no est en auge, hay algunas marcas q ue utiliza n su s mo tores para la vent a al u s ua rio eincluso equipan sus motores en competiciones muy impo rtantes co mo las 24 horas de Le Mans . Est a marca que patrocina tanto este motor es Mazda.

El combu s tible uti liz ado en este motor es el mismo que se utiliza e n el motor Otto o motor de exp l osin, la nafta o comnmente lla mada gasolin a.

Turbinas de gas y turborreactores

Las turb inas de g as y lo s turborreactores son tambin consider ados motores de combustin intern a. Est e motor es mucho ms sencillo que cualquier otro motor de combustin int e rna y su funcionamiento tambin lo es. Es considerado un motor de combustin interna porque la combusti n ocurre dentro del motor y porque la s fases so n parecidas alos dem s motores.

Primerame nte el compresor recoge el aire del exterior (fase 1 de admisin). El compresor (movido por la turbina 1 -T1-) presiona el aire par a meterlo en la cmara de combustin (fase 2 de compresin). D e spus se enciende el combustible mezclado con aire que ha enviado e l compresor y eso s gases se expanden por la primera tu rbina y ms tarde p o r la segu nda turbin a. La presin de esos gases hac e mover a las dos t urbina s y stas l ti mas muev en un cig eal o eje mo tor (fase 3 de e x pansin). Final m ente los ga ses salen al exterior (f ase 4 de e s cape de gases).

El fu ncionamiento de la t urbina de gas e sidntico a los tu rbo-compresores uti liza dos en los motores alternativos a pistn para comprimir el aire d e admisin. La turbina de gas tiene un alto re ndimiento trmico, es decir con poco combustible es capaz de entregar una gran potencia. Con una pequea turbina de gas podemos entregar potencias mucho mayores que cualquier otro motor de combusti n intern a. En contrapartida, la turbina de gas para que entregue esa gran potencia, necesita un rgimen de giro muy alto, por lo tanto en arrancadas es un motor muy dbil. Tambin a estas tu rbinas les cuesta mucho cambiar de rgimen lo que no dejara efectuar grandes aceleraciones a pequeas velocidades. Eso la deja lejos de l mercado de los en a utomvile s.

Es util izad a para mover hlic es en la antigua a v iacin, a c tualment e se utiliza n pa ra la prop ulsin de aviones a reaccin, es decir para impu lsar el avin a ntes de v o lar. En a utomoci n se han hecho algunos prototipos como el Volvo ECC, aunque no se llevo a la venta. Donde ms se ut iliz an estos motores es en generadores de corriente en centrales trmicas.

Otro tipo de motor de combustin interna es el turborreactor, donde su funcionamiento es muy parecid o a la turb ina de gas.

Primer ame nte, al igu al que en la turbina de gas, el compresor recoge el aire de l exterior (f ase 1 de admisin). El compre sor (movido por la turbina 1 -T1-) presiona el aire para entrarlo en la cmara de combustin (fase 2 de compresin). D e spus se enciende el combustible mezclado con aire que ha enviado e l compresor y eso sgases se expanden parcialmente por la prime r a turbina. La turbina al moverse hace mover al compresor que va fijado a ella mediante un eje, esto provoca poder s e guir con la compresin. Los gases cuando salen de la turbina se acaban expandiendo en el exterior, transf ormando esa energa e n energa cintica de los gases que provocar una g r an potencia de reaccin (fases de expansin y de escape). El principio de funcionamiento del tu rbo rreactor es el famo so fenmeno fsico de accin r e accin, es decir, al sal i r lo s gases de l a turbina se expanden en el e x terior pro vocando una fuerz a contraria de igual de mdulo qu e la que ellos hacen , por lo tanto impul s an el avi n.

Los turbo rreactores o motor e s a rea ccin son los mot o res que se utiliza n hoy en da en la aviaci n, sobretodo en avi o nes supersnicos, es decir avio nes capaces de traspasar la v e locidad del sonido.

CURVAS DE POTENCIA Y PAR

En el momento de construir un moto r, es muy importan te hacer una estimaci n del comportamien to de es te motor en diferentes regmen e s, de esta manera a partir de las ca ractersticas de cada motor podemos deducir el comportamiento que tendr y lo podremos ajustar lo ms posible al trabajo que haya de rea lizar o al mercado del usuario (en caso de automvile s).

El comportamiento del motor en diferentes regmenes se representa en las curvas de poten c ia y par, por lo ta nto, dicho de otra manera, las curvas re presentan la potencia y el par que da para cada rgimen que en cada motor es distinta.

Estos gr f icos se obtienen en ensayos prcti cos en un banco de potencia. Se utiliz a un mt o do donde al mot o r se le implant a un a resistencia a vencer (resisten c ia al fren o) y a partir del comportamie nto del motor contra una resisten cia a ve ncer se dibujan estas grficas.

Las curvas de pote ncia y par, estn re presentad as por t r e s parmet r os distintos: la potencia generad a , generalmente en caballos d e vapor (Cv) o Kilowatt s (Kw), el par motor o trabajo realizad o por vuelta del motor en kilogramos fuerza por metro (kgm) o Newton por metro (Nm), y por ltimo tenemos las revoluciones o vu eltas por minuto del motor (rpm). Los dos grficos re presentad o s son: la curva de potencia (curva roja) yla curva de par motor (curva amarilla). Las revoluciones del mo tor (rpm), e s el parmetro por el cual pod e mos ver como evoluciona el par motor y la potencia.

Tal y como vemos en la grf ica, pode mos di stingu i r 3 puntos disti ntos, A, B y C:

-El punto A representa el mximo par de este motor (BMW M3 3.0 V6 343 cv ) y podemos observ ar que lo obtiene alrededor de las 5000 rp m. El m ximo par como hemos citado en el apartado anterior, se obtiene por el mximo rendimiento volumtrico del motor (lle nado del cilind r o), p o r lo tant o la explo s in es ms violenta y la fuerza t r ansmitida al pistn y al cige al se efe c ta con ms f uerza. ste ser el punto de mxima ac eleracin del vehculo.

-El punto B representa la mxima potencia del mot o r, podemos observar que la potencia mxima se obt i ene a alt as rpm de l motor ya que est a va en funcin del par motor y de las rpm. La potencia es la cantidad de par motor (t rabajo) qu e realiza p o r rpm (tiempo).

-El punto C representa la mxima revolucin de este motor. Este punto viene dado porque el par decrece tanto que la potencia tambin e m pieza a decrecer. Si pa sse mos de esta velocidad del motor no solo la ac eleracin del vehicu lo seria mucho menor sino que, el consumo se ria muy ele vado (dado que el rendimiento es mucho menor) y ser i a muy fci l averia r el motor. Normalme nte el usuario al co mprar un vehiculo nicamente tiene en cuenta la potencia mxi ma d e l motor, pero ahora veremos como estas curvas rep r esentan muy bien que la potencia mxima del motor no es lo nico que hay que tener en cuenta a la hora de comprar un automvil.

Como evoluciona la curva de potencia e s l o q u e r e a l m e n t e i m p o r t a , h a de ser una evolucin lo ms lineal po si ble, es decir, sin ca mbios bru s cos de pendiente. Esto se consigue a pa rtir de la curva de par, dond einteresa que sea constantemente lo ms pro x ima a su mximo . Los motores utilizado s en vehculos ( 4 tiempo s), pueden tener 3comportamientos d i ferentes:

Este comportamiento es el ms comn en motores de vehculos de 4 tiempos, esta grfica en concreto pertenece a un Seat Ibiza GTi, con un m o tor de ex plosin de 4 cilindro s de 2 l i tro s de ci lin drada y d e 2 vlvulas por cilind ro. Podemos obse rvar en esta grfica donde el mximo par se obtiene en un rgimen medio (18,4 Kgm a3400 rpm) y el incremento de potencia es muy elevado desde las 2000 rpm hasta las 4000 rpm, donde a 4000 rp m ya obtiene 105 cv de potenci a. A partir de ah, la potencia y el par empieza a decrecer considera b lemente hasta lleg ar a l as 5 400 rpm que es donde se obtien e 120 cv, su mxi ma p o tencia. A partir de ah el pa r, ypor lo tanto la potencia decrecen demasiado hasta alcanzar su mxi mo rgimen a las 6100 rpm. Est o significa que este motor es un moto r preparado para trabajar a un rgimen medio, donde no vale la pena subirlo d e las 4000 rpm. De esta grfica tambin podemos deducir que el mximo rendimiento volumtric o lo o btiene a regme nes ms bien bajos. Este comportamiento es producto de di ferentes caractersticas del mo tor (vlvula s por cilindr o, caracterst i cas de l colector, etc) que se expl icarn en los pr x imo s temas.

Esta grfica de potencia y par pertenece al motor equipado por el Peugeot 206 GTi, con un motor de explosin de 4 cilindros, de 2 litro s d e cilindra d a y de 4vlvula s por cilind ro. Esta grfica, a diferencia de la otra, podemos observar que el mximo par (18 kgm) lo obtiene a un rgimen muy elevado, alrededor de las 5500 rp m. Antes de ese nmero de vueltas, el motor se queda algo e s caso de potencia por debajo de las 4000 rp m (90 cv a 4000 rpm). Se puede observar como este motor es un motor preparado para trabaja r a altas rp m, el par es muy b ajo por d e bajo de las 4000 rpm y se mantiene bien hast a la s5500 rpm. A part ir de ah el par empie z a a decrecer hasta las 6500 r p m donde el par ya decrece muy rpido y alcanza la mxima potencia del motor (140 cv a 6500 rpm). A partir de ah la pot e ncia y el par decrecen considera blemente hasta alca nzar su mximo rgimen a las 6800 rpm. A partir de esta grf ica podemos deducir que el lle nado de los cilindro s abajo y me dio rgimen es muy pobre, aunque a alt as rpm el rendimiento volumtric o es efectivo. Est o sign ific a que al trabajar bien a alto rgimen, posible m ente equipar ms de 2 vlvula s por cilindro (efectivamente este en concreto equipa 4 v lvula s p o r cilind r o), colectores de gran dimetro y de corta longitud.

Esta grf ica pertenece a u n Honda Civ i c Type R, equipad o con un motor de explosin d e4 cilindro s con 2 litros d e cilindr ada y de 4 vlvula s por cilindro. Este comportamien to es el comportamiento que ms se acerca a la mxima efectividad para cualquier motor de combustin interna, donde podemos observar que el par es casi constante desde las 3 000 rpm hast a las 7 40 0 rpm. Esto quiere d e cir, que el trabajo re alizado por el motor ser pote nte y constante e n regmenes bajos, medios yaltos. Podemos ver que el mximo p ar lo obtie ne a la s 5 900 rp m ( 20 kgm), aunque lo obtenga a un nmero alto de rpm, lo mant iene muy bien hast a la s 7400 rpm qu e es donde obtiene su mxima pot e ncia (200 cv). A p a rtir de ah el par y la potencia empiezan a decrecer considerableme nte hasta alcanzar el mximo r gimen de revoluciones que es capaz de alcanzar (8000 rp m). A part ir de esta g r fica tambin po demos de ducir las caracterst i cas tcnicas del motor: para mantener el par desde regmenes bajos hasta altos va e quipado con un sistema de distribuci n variable (2 vlvulas por cilind r o para bajas rpm y 4 vlvul as para alta s rpm) y posibleme nte equipe un si stema de colectores var i ab les (var ia la longit u d y dime t ro del colector).

Hemos comparado 3 motores de explos in de cilindrada s iguales (2 000 cm3) y he mos analiz ado como puede variar el comportamiento del moto r a partir de modifi car difere ntes par metros (v lvula s p o r cilind r o, colectores, etc) y de que manera se comportarn.

Hemos ob servado que el Honda Civic Type R p ara el mismo moto r (2 litros de c ilind r ada) es capaz de generar 200 cv d e potencia con un p ar mximo de 20 kgm. Este par tan elevado frente a los otro s motores lo obtiene porque tiene un gran rendimien t o volumtrico gracias al si ste m a muy logrado de distribucin y aliment acin. No solo el par es ms elevado que los otr o s motores, sino qu e la potencia es muy superior, lo consigue gracias a l incremen to de rp m que tiene respecto al ibiza y al 206.

Con todo esta comp aracin lo que quiero llegar a dar a ente nder es q u e en un mot o r no solo importa su capacidad cbica o cilindr ad a que pueda llegar a te ner, sino que depende de muchos ms factores como en este caso muy claro es el nmero d e vlvula s por cilind r o. PARTES DEL MOTOR

En el motor de combustin interna, tanto en los motores d e 2 tiemp o s y4 tiempos, la finalidad de cada sistema general de alimentacin, distr i buci n, encendido, refrigeracin y lubricaci n es acabar en una de las 3 p a rt es sigu ien t es:

Bloque mo tor Culata Crter

Esta s tres partes del motor, son la s partes vit ales, porque como ya hemos dic ho antes, cualquier sistema su objet i v o es acabar aqu p ara realizar su funcin.

BLOQUE MOTOR

El bloque es la parte ms grande del motor, en el se instalan los cilindro s donde aqu los p i st ones sube n y bajan . Tambin por aqu s einstalan los esprragos de unin con la culata y pasa el circuito de lubricaci n y el circ uito de refrigeracin .

Los materiales ut ilizados para la construccin del bloque han de ser materia l es capaces de resisti r las altas temperaturas, ya que aqu se realizan ta mbin lo s procesos de expansin y escape de gases.

Generalme nte el blo que motor est co ntruido e n aleacio nes de hierr o con aluminio, con pequeas porciones de cromo y nquel. Con esta aleacin conseguimos un ma terial de los cilindros nada p o roso y muy resi stente al calor y al desga s te.

PARTES DEL BLOQUE MOTOR

En el bloq ue motor se encuentran los d i stintos co mponentes:

Junta de culata Cilindros Pistone s Anil los Bulones Biela s

1. Junta de culata

La junta de culata es la enc argada de sellar l a unin entre la culata y el bloque de cilindros. Es una lmin a muy fina fabric ada generalme n te de acero aunque tambin se le unen diversos materia l es como el asbesto, lat n, caucho y bronce.

La junta de culata posee las mismas perforaciones que el bloque motor, la de los p i stones, los esprrag o s de su je cin con l a culata ylos conductos de r e frigeracin y lubricacin, para poder enviar a stos a la culata.

2. Cilindros

En los ci li ndros es donde los pistones realizan t o das sus carreras d e admisin, compresi n , expansin y escape. Es una cavidad de forma cilndr ica.

En el inte rior de lo s cil i ndro s las pared e s son tot almente li sas y se fabrican c o n fundiciones de acero aleadas con nquel, molibdeno y cobre. En algunos casos se les a l ea con cromo para u na mayor resi stenci a al desga s te.

En el cil i n dro se adaptan una s cami sas colocadas a pres in entre el b l o q u e y e l c i l i n d r o , l a c u a l e s e l emento de recambio o modificacin en caso de una reparacin. De esta manera conseguimos que el bloque este ms separado del calor y podemos utilizar materia l es ms l i gero s como el alumi nio p ara la su c o nstrucci n.

3. Pistones

El pistn es el encargado de darle la fuerza generada por la explosin a la biela, para que ella haga el resto.

Debido a los esfuerz o s tanto de friccin como de calor a los que est sometido el pistn, se fabrica de materiales muy resi stentes al calor y al esf u erzo fsico pero siempre e m p l ea n d o m a t e r i a l es l o m s li g e r o sposible s , para as aumentar su velocidad y poder alcanzar regmenes de rotacin elevados. Los pistones se acostumbran a fabricar d e aleaciones de alumi n io-sil icio, nquel y magnesio e n fundici n.

Para me jo rar el rendimiento del motor y posible s fallos y averas, se construyen pistones sin falda, es decir, se reduce el roza miento del pistn co n el cilindro gracias a q u e la parte que roza es mucho menor.

(Pistn co nvencional)(Pist n sin fa ld a)

4. Anillos

Los anillo s van montados en la parte superior d e l cilindro , rodeando completamente a ste para mantener una buena compresin sin fugas en e l motor.

Los ani llo s, tamb in lla mado s seg m en tos, son los encar g ados de mantener la estanqueidad de compresin en la cmara de combusti n, debido al posib l e escape de los vapores a presin tanto de la mez c la como de los pro ductos de la combustin.

Tambin se monta un anillo de engrase, para poder lubricar el cilindro co rrectamen te.

Los anil lo s o segm entos sue l en fabric arse de hierro ale a do con silicio, nquel y manganeso.

5. Bulones

Es el e l e m ento que se utiliza para unir el pistn con la biela, permitien do la artic ulacin de esa unin .

El buln n o rmalment e se construye de acero cementado y templado, con proporciones de carbono, cromo, manganeso y silicio . Para que el buln no se salga de la unin pist n/biela y ralle la pared del cilindro, se utilizan disti ntos metodos de fijacin del buln.

(Buln)(Conjunto de pistn, anillos y buln)

6. Biel as

La biela e s la p i eza que est encargada de tran smit ir a l cigeal la fuerza recibida del p i stn.

Las bie l as estn so metidas e n su trab a j o a esfue rzos de compresin, traccin y tambin de flexin muy duros y por ello, se fabrican con materia l es muy resi stentes p e ro a la vez han de ser lo m s ligero s posible s . Generalmente estn fa bricadas de acero al cromo- molibdeno con silicio y manganeso, acero al cromo-vanadio o al cromo-nquel o tambin podemos encontrar bielas fabricadas de acero al carbono ale a do con nquel y cromo.

Aunque e s una sola pieza e n ella se diferencian tres p artes pie, cuerpo y cabeza. El pie de la biela es el que la une al pistn por medio del buln, el cuerpo asegura la rigidez de la pieza y la cabeza gira sobre el codo del cigeal.

Generalme nte las bielas estn perf oradas, es decir, se les crea u n conducto por donde circula el aceite bajo presi n desde la cabeza hasta el p asador, con el fin de lograr un a buena lu bricacin.

(Biela)(Unin pistn / b i ela)

CULATA

La culata es la parte superior del mo tor en donde se encuentran las vlvulas d e admisi n y de escape, el eje de levas, las bujas y las cmaras de combustin. En la culata es donde encontramos todo el siste m a d e distribucin, aunque antiguamente el eje de levas se encontraba en la pa rte inferio r del moto r.

La culata tambin t i ene conductos de re frigeraci n y lub r ic acin al ig ual que el bloque motor, para que por aqu pase n los correspondie ntes lquido s.

La culata es la parte es ttica del motor que ms se calient a, por eso su construccin ha de ser muy c uidadosa. Una culat a debe se r resistent e ala presin de los gases, ya que en la c m a r a d e c o m b u s t i n s e p r o d u c e n grandes p r esiones y temperaturas, poseer buena conductividad trmica para mejo rar la refr igeracin, ser re si st ente a la corrosin y poseer un coeficiente de dilat acin exactamente i gual al de l bloque motor.

La culata, al ig ual que el bloque motor, se contruye de aleacione s de hierro con aluminio, con pequeas porciones de cromo y nq u el.

(Culata : vista exterior motor)(Cula ta: vista interior mo tor) PARTES DE LA CULATA

En la cu la ta encontramos lo s siguientes componentes:

Cmara d e combustin Vlvulas Guias y asientos de vlvulas rbol de levas Bujas

1. C ma ra de c o mbustin

Es un espacio vaco que est ubicado en la culata donde tiene lugar la combusti n de la mezcla de aire y combustib l e.

En la c mara de combustin tambi n van ubicas las vlvulas de admisin y escape, la buja y en algunos casos el inye ctor de combustible (en caso de inyeccin directa).

Las tempe r aturas alcanzadas en la cmara de combustin son muy elevadas, por eso mismo se ha de mantener siempre bien refrigerad a.

El volume n de la cmara de c o mb ustin tiene que venir determinado por la re lacin de compresin , es decir, la re laci n entre el volumen del cilindro y el volumen de sta.

2. V lvula s

Las vlvu l as van ubicadas en la cmara d e combusti n y son l o s eleme ntos encargados de abrir y cerrar lo s conductos por donde entra la mezcla (v lvula s de admisin ) y por d o nde sale nlos gase s de escape (vlvulas de escape).

Normalme nte la vlvula de admisin suele ser d e mayor dimetro que la de esc a pe, debido a que la dificultad que hay e n entrar los gase s de admisin es ms elevada que evacua r al exter i or los ga ses de escape.

Debido a las altas t e mperaturas que alcanzan las vlvula s ( s obretodo las de escape), se fabrican de ma teri ales muy resi stentes a l calor como ace r os al cromo-nquel, al tungsteno-silicio o al cobalto- molibdeno . En vlvulas de admisin, debido a que no alcanzan temperatu r as tan elevadas se ut ilizan aceros al carbono con pequeas proporciones de cromo, silicio y nquel. 3. Guias y asientos d e l a s vlvulas

Las gua s son casquillo s en forma al argada, i ntroducidos en los agujeros r e alizados en la cula ta para a l ojarla s, d e ntro de l o s cuales se desl iza n las v lv ulas. Los asientos e s donde se coloca la vlvula en el momento que est cerrada para que haya una buena estanqueidad.

Generalme n te estn fabricad as de ac ero al cromo-vanadio o al cromo-nquel. La construccin de las guias de las vlvulas suele ser de forma cnica, de esta manera no se acumula e l aceite que puede ser int r oducido por error dentro del cilindro.

4. rbol de levas

El rbol de levas o tambin llamado eje de levas es el elemento encargado de abrir y cerrar la s vlvula s en el momento preciso.

El rbol d e levas se construye de hierro fundido aleado con pequeas proporciones de carbono, silic io, ma nganeso, cobre, cromo, fsforo y azufre.

En el apartado de sistema de dist ribuci n, se darn ms det alles de l y de su funcionamiento.

5. Bujas

La buja e s la pieza encargada de dar una chisp a alcanzar la temperatura suficie n te para encender el carburante (solo en motores Otto).

La buja v a situada en la cmara de combustin muy cerca de las v lvul as. En el apartado de si stem a de encendido se d arn ms detal l e s de sta .CRT ER

El crter es la parte inferior del motor donde se encuentra el cigeal, los cojinetes del cig eal y el volante de inercia.

En el crter est depositado el aceite del sistema de lubricacin, y en su parte inferior tiene un tap n para el vaciado de st e . El crter generalme nte esta provisto de aletas en su parte externa para me jorar la refrigeracin de ste y mantener el aceite a una buena temperatura de funcionamiento, que oscila generalmente entre los 80 C y los 90 C .

El crter debido a que no se calienta demasiad o, debe de tener una buena ref r igeracin para mantener el aceite a una temperatura ptima como ya hemos dic ho antes, por eso se construye de materiale s muy ligeros pe ro con una buena conductividad trmica. El material ms utilizado es el alu m inio, a u nque se l e mezclan pequeas porciones de cobre y de zinc.

PARTES DEL CRT ER

En el crter encontramos lo s siguientes componentes:

Cigeal Cojinetes Volante motor 1. Cigeal

El cigeal es el encargado de tran sfor mar el mo vimiento de la biel a en movimiento rotatorio o circ ular. Junto con el pistn y la biela, se considera la pieza ms impo ra nte del motor.

El cigeal es un eje, provisto de manivelas y contrapesos, dentro de los cuale s generalmente se encuentran orificios d e lubricaci n.

El cigeal es una pieza que ha de soportar grandes esfuerzos, por eso se co nstruye de materiales muy resistente s para que pueda n aguantar cualquier movimiento sin rompe r se. Los cigeales normalme nte se fabrican de acero al Cromo-Molibdeno con cobalto y nquel.

2. Cojinetes

Los cojine tes son los encargados de unir la biela con el cigeal para evitar que haya rozamiento entre ellos, p ara evit ar perdi d as de potencia y averias.

Tienen forma de media luna y se colocan entre el cigeal y la cabeza de las bielas. Normalmente se fabrican de acero, revestido s de un metal antifriccin conocido co mo metal Babbitt.

Los cojinetes tienen que estar co nstruido s con gran exactitu d, cualquier poro o mala construccin de ste pue de hacer funcionar m a l e l m o t o r , p o r e s o e n c a s o d e a v e r a s e h a d e c a m b i a rinmediata m ente. 3. Vola nte m o tor

El vo lante motor o v o lante de inercia e s el encargado de mantener al motor estable en el momento que no se acelera.

En el vo lante motor se suelen acoplar distintos elementos del motor para rec i bir movimient o del mot o r median te correas o cadenas (rbol de levas, bomba de agua y aceite, etc).

El vola nte motor es una pieza circular q ue ofrece un a resisten cia a ser acelerado odesacelerado. En el momento en que el motor no se acelera, es decir (fase de admisin, compresin y escape) se ha de mantener l a velocidad del motor para que no haya una caida d e rpm.

El volante motor puede estar construido de materiales distintos, dependiendo si queremos un volante motor muy pesado o ligero. El volante motor pesado mantendr mejo r la velocidad del motor, pero perderemos algo de aceleracin. Si el volante motor es ms ligero, tendir a caer ms de rpm, pero la aceleracin d e l mi smo ser m s rpido, p o r eso lo s volantes ligeros se montan en motores con un nmero considerab le de cilindr os.

ARQUITECTURA DEL MOTOR

A la ho ra de construir un mo tor de combustin i nterna de cilindro s , hay que disear primero como ser la const r uccin del motor.

En ese d i seo se ha n de tener en cu enta muchos factores, los factores internos d e l motor, el comportamiento de este, etc. Aunque no solo se han de tener en cuenta estos ltimos, sin que se han de tener en cuenta como van a ir colocadas todas las p i ezas y de que forma, para as poder ahorrar espacio en su colocacin.

La colocacin de las piezas influir en el comporamiento del motor, sobretodo en las vibraciones y ruidos que ste dar.

Un factor muy importante a la hora de construir u n motor es la disposici n de los cilind r os cuando queremos construi r un moto r de varios cilindros.

La disposi c in de los cili ndros es la manera de como estarn colocado s estos mismos. Los cilindro s p ueden est ar colocados en l i ne a, opuest os, en V, en W o en estrella. A continuacin c i taremos los tipos de disposicio nes para l a colocacin de los cilindro s y ms adel ante algu nos factores que se han de tener muy en cuenta a la hora d e disear un motor. Cilindros en lnea:

La disposi c in de los cilind r os en ln ea se basa en montar un n ico cigeal, donde todos los c ilind ros e s tn en el mi smo plano pl ano vertical uno al lado de otro.

Esta d i sp osicin es la ms utilizad a hoy en di a en los motores d e 4 tiempos d e los turi smos. Nor m almente solo se utiliza est a di sposic in con motores de 2 a 4 cilind r os.

Ventajas:

-Bajo coste de construccin y produccin. -Tamao reducido -Simp licid ad de construccin -Posibi lida ddeinstalare l ementosexternos(turbo s,etc) fcilmente .

Desventajas:

-El motor v i bra considerableme nte -El motor n o funciona tan suave m ente

(Motor de 6 cilind r os en linea)

Cilindros opuestos:

La dispo s i c in de l o s cil i ndr o s opuest os, tambi n llam ad o s Boxer, se basa en montar un nico cigeal, c o mo en la dispo s ic in en linea , donde todos los ci li ndros est n colo cados horizon talmente y opuestos.

Esta di sp osicin d e cili ndro s no e s muy ut iliz ada, aunq ue lo ut il izan algunas marcas de turismos (Subaru, Porsche...), aunque no es uno de los ms u t ilizado s . Tambin se util izan en alguna s motocicl etas de d o s cilindro s .Ventajas:

-Excelente refrigeraci n del motor -Ausencia de vibraciones -Ruido del motor mu y peculiar

Desventajas:

-Es m s d i ficil y cost oso realiz ar alguna reparacin -Construcci n ms co stosa que los motor e s en line a

(Motor de 4 cilind r os opuestos)

Cilindros en V:

La disposicin de los cilindros en V se basa en montar un n ico cigeal, con todos los cilindros en este mismo cigeal. Cada dos cilindro s f o rman un a V entre ellos.

En la actualidad, se uti liza mucho esta di sp osicin p ara vehic ulos deportivos, tanto en turismo s como en vehiculos de comp eticin. Esta disposici n de los cilind r os la po de mos encontrar en motores de 5 cilindro s h asta lo s 1 2 cilind ros.

Ventajas:

-Ahorro en espacio pa ra motore s de ms de 4 cilind r os -Suavidad -Baja sonoridad -Pocas vibraciones -El par motor a bajas rp m es muy alt o , debido a las fuerzas conjuntas que actuan en el cigeal

Desventajas:

-El peso e s mayor qu e en la disposicin e n linea -Construcci n ms co stosa que los motor e s en line a

(Motor de 8 cilind r os en V)

Cilindros en W:

La disposicin de los cilind r os en W se basa en montar un nico cigeal, con todos los cili nd ros en este mismo. Se montan 4 cilind ros conjuntos en el mismo plano formando un W.

Este motor se est empezando a utilizar en algunos turismos de grandes cilindr ada s con un nmero al to de cilin dros. Esta dispo s ici n se uti l i z a en motores de 8 a 1 6 cilind r os.

Ventajas:

-Es un motor muy compacto y robusto -Comportamiento muy parecido a los motores e n V, aunq ue son ms progr e sivos y c o n mejo ras de par e n bajas rp m

Desventajas:

-Cuenta con 4 rboles de levas, lo que hace que sean ms costosos y con un mayor peso. -Anchura d e l bloque excesiva -Bloque mo tor muy complejo

(Motor de 12 cilindro s en W)

Cilindros en estr el la:

La disposicin en estrella, t ambin l l amada ra dial, se basa en un nmero d e cilindro s colocados en estrell a todos en el mi smo cigeal.

Esta d i spo s icin ya no se mo nta actualmente. Se mont mucho en los aviones ut ilizado s e n la Segu nda Guerr a Mundia l, o en barc os equipa dos con un motor Diesel. Permite d i spos icion e s de 5 cil i ndros o ms.

Ventajas:

-Buenaref r igeracindebidoaqueto doslo scilindro sestan colocados en el mismo plano -Ocupa poco espacio de profundidad -Grandes cifras de par motor en bajas vueltas

Desventajas:

-Susdi m e nsionessond e masiadograndes(excep tola profundid ad) para ser montad o en algun turismo -No permit e montar fcilmente ningn tipo de sobrealiment a cin como un turbo-compresor

(Motor de 6 cilind r os en estrella )Cilindrada

La cilindrada la d e finimos como el volumen del cilind r o, es decir, el volumen de gases que podemos llegar a meter en el interio r del cili nd ro.

La cilindrada de un motor viene dad a por el di m etro del cilindro y la carrera de ste, es decir, las dimensiones del motor. La carrera d e l cilindro , es decir, la superfi c ie por donde se desplaza el pistn se mide desd e el PMI al PMS.

La cilindr ada en motores de varios cilindro s , es la suma de cilin dradas de todos los cilindro s .

Siconstr uimosu nmotorconmscilind r ad a,podremosl l eg araintroducir ms ai re en el ci li ndro, y p o r consig uiente podremos meter ms comb ustib l e y las pre s io nes gener adas ser n mayore s. De esta manera po dremos alcanzar nd i ces de par y de potencia may o res.

Relacin de compre sin

La relaci n de compresin la definimo s como la relacin que hay entre el volumen total del motor (cilindrada + cmara d e combust i n) y el volume n de la cmara de c o mbustin.

consumo. Es un factor muy importante a la h o ra de construir un motor. Aumentando sta, mejoramo s la potencia y el par del motor gracias a que la explosin es ms potente y aumentamos el rendimien t o, es decir, aumentamos la potencia sin aumentar el

Esta rela cin de compresi n se pu ede aum e ntar s i n sofi stica c in ninguna, aunque no se puede elevar indefinid amente, ya que puede llegar a se r un probl e ma si se aumenta d e masiado.

En motore s Otto aumentando demasiad o la relaci n de compresin si e l combustib l e utilizad o no es de un octanaje muy elevad o (capacidad antidetonante) podemos causar la detonacin, causando problemas muy graves. L a relacin de compresin en motores Otto suele ser de ha sta 12:1. Por eso los motores Diesel tienen un rendimiento muy alto, debido a que tiene n relaciones de compresin muy altas (hasta 30:1). Este motor no tiene el problema de detonacin, aunque no se puede aumentar ms debido a otros imp e dimentos en el si st ema de alimentaci n y el posible sobrecale ntamiento .

(En esta imgen podemos ver como aumenta el rendimient o del motor - barra vert ical- con la relacin de compresin en un motor Otto)

DIMENSIONES DEL MOTOR

Como ya hemos cit ado antes, la cilind r ada se d e fine a p artir de las dimension e s del di m etro del cilindro y de su carr era.

Si nos fija mos una c i erta cilin d rada (2000 cm3 por ejemplo), para variar las d i men s iones del motor solo pode mos operar con el dimetro del cilindro y con la carrera del pi stn.

Si ponemos una carrera del cilindro de ms larga longitud que el dimetro del cilindro, estamo s hab l and o de un motor alargado. Sin embargo, si la carr era del cilindro es corta que el dime t ro estamos hablando de un mo t or superc uadrado. En el caso que la lo ngitud de la carrera corresponde con el di m etro est amos ante un motor cuadrad o .

La potencia y el par desarrollados tant o en un motor para las mismas dimensiones alargad o y otro supercuadrado, son muy parecidas, aunq ue uno frente a otro tiene distintas ventajas. A continuacin las diferencia remos: Los motor e s cuadra dos o sup e rcuadrados ofrecen las sigu ie ntes venta j as frente a los motores alargados:

Posibilidad de colocar ms vlvulas d e admisi n y escap e y de ampliar su dimetro para mejorar el llenado y la evacuacin de gases.

Bielas ms cortas, por lo tant o ms rgidas.

Disminuye el rozamiento entre el pi stn y el cilind ro debido a que sereduce la veloc i dad med i a del pistn (respecto al motor alargado) y la carrera es ms corta. Esto tambin provoca que la cabeza de la biela no sufra tanto en el momento que llega al PMS.

Codos del cigeal ms cortos, es decir, menos sal i entes, lo qu e provoca que sea ms rg i do y que se reduzcan las fuerz as de inercia.

Se reducen todas l as fuerza s cent rfugas del motor, eliminando vibracione s.

Los motores alarga dos prese ntan las sigu ientes ventajas frente a los motores cuadrados o supercuadrados:

La combustin se realiza de una forma m s perfecta, lo que ocasiona menos gases txicos de la combustin.

Ms capacidad de disipaci n del calor, debido a la mayor superficie exterior d e l cilin dro .

(Motor cuadrado o supercuadrado)(Motor alargado)

(Motor de un Peugeot 309 1.9 GTi, const a de un motor de 4 cilindro s e n linea con todos sus componentes ya cita dos) SISTEMA DE DISTRIBUCIN Y ALIMENTACIN

Los siste m as de distribuci n y alimentacin son los encargados de enviar el aire y el c o mbustible al in terior del cilindro corre ctamente y en el momento que se precise.

El fin de los sistemas de dist ribucin y de alime ntacin del aire es la de entrar la mayor cantidad d e aire posible, a p artir de ah podremos quemar ms combustible, y por tanto la potencia del motor ser mayor.

Estos do s siste m as han de tener una estructura muy precisa. Para h acer llegar el a i re y el combustib l e en el cilin dro podramos util iz ar si stema s muy sencillo s, aunque la complejida d de estos hace aumentar el rendimien t o del motor considerablemente, lo que los siste m as de distribuci n y de alimentac i n nos deja una puerta abierta p ara modificaciones para aumentar la potencia del mot o r.

Estos dos si stema s van rela cionados, el s i ste m a de al i m entacin se encarga de sumin i st rar el combustib l e necesario , de enviar la cantidad de aire al cilindro y de conducir los g ase s quemad os hacia e l exter i or, y el sistema de distribucin es el que se encarga de entrar el aire y el combustib l e en el cilindro y evacuar los gases quemados en el momento que se re quiera; a continuacin explicaremos co mo funcio nan estos dos siste m as.

SISTEMA DE DISTRI BUCIN

El si stema de dist ri bucin es el en cargado de accionar las vlvulas de admisin y escape en el momento preciso para dejar entrar el aire dentro del cilindro y evacuar l o s gases q uemados.

El si stem a de dist ribucin s o lo lo en contramos en los motores de combusti n interna de cuatro tiempos O tto y Diesel, mientras que en los motores de dos tiempos la e ntrada de aire fresc o y la evacuacin de los gases que m ados se efecta mediante unas lu mb reras o or ificios en el motor.

La vlvula de admisin se ha de accion ar en el momento que empieza la admisin, es decir, cuando empieza el ciclo despus de la fase de escape y el pistn est en el PMS. La vlvula de escape se acciona en el momento que se ac aba la e x pansin y empieza la carrera de escape, el pistn se encuentra en el PMI .

Para me jo rar el rendimiento del motor , se uti liz an si stem as de ava nce de admisin y de escape que explicare m os a continuacin. Avanc e d e admisi n y esc a pe

El avance de admisin es un sistema que adel anta la apertura de la vlvula de admisin para mejorar el lle nado de los cilindro s y por tanto aumentar el rendimiento del motor.

En el mo mento que el motor est efectuando la carrera de escape, la vlvula de escape e s t ab iert a para evacuar lo s gases. Cuando el p i stn est a punto de lle gar al PMS, es decir, ha evacuado casi todos lo s gases que m ados y el volumen y la presi n de stos es mnimo, entonces se abre a la vez la vlvula de ad misin. Estos gases frescos van entrando en el cilin dro mientr as que los de escape se van evacuando de l sin int e rferir en tre ellos, a esto se le lla ma avance de admisin o cruce de vlvulas.

Con esto conseguimos que la vlvula de admisin est abierta un may o r tiempo, ya que no solo est abierta en la carrera de admisin sino que tambin e s t abiert a parte de la carrera de escape como hemos citado en el prrafo anterior. De esta manera el llenado del cilind r o es mucho ms ef icaz y po demos conseguir p o tencias y regme nes de giro superiore s .

Para evacuar los ga ses de escape de una maner a ms efi c az se utiliza un avance de escap e . Este principio es el mismo que para el avance de admisin, es decir, se regula la apertura de la vlv ula.

Cuando re aliza la carrera de e x pansin y est a p unto de llegar al PMI se abre la vlvula de escape pa ra que empiecen a salir los gase s quemados.

De esta manera conseguimo s un mayor tiempo p ara la salida de gases de escape, mejorando esto conseguimo s que la entrada de gases fre s cos en la admi sin sea ms eficaz .

Disposici n del r bol d e l e vas

Como ya hemos d i cho antes, el si stem a de di str i bucin se encarga de comandar las v lvu l as de ad misin y escape mediante un eje de levas accionado directame n te por el motor.

El rbo l d e levas lo podemos encontrar situado en dos lugar e s dist into s:

rbol de levas en bloque rbol de levas en culata

Antiguamente el rbol de levas estaba situado en el bloque. De esta el siste m a o c upaba menor espa cio debido a que estab a situado en un pue s to donde no hay grand e s piezas, mientras que en la culata nos encontrbamos con el carburador. En co ntrapartida, para pode r accionar las levas desde el eje situado en el bloque, hacia falta unos empujad o res y unos balancines que hac an a e s te si stema ms costo s o de construir.

Hoy en da, el e j e de le vas est situado e n la cabeza de la culata (de ah la den o minacin rbol de levas en cabeza), lo que supone una mayor sencillez de funcionamiento y construccin y un mejor acceso al rbol de levas. Est e si stema hoy en da no tiene nin guna desventaja debido a que en la cabeza de la culata hay espacio suficiente, ya que se utiliza n si stemas d e ali m ent acin de combustib l e por iny e ccin y se prescind e de un carburador. En motores de ms de dos vlvulas por cilindr o se montan dos rboles de levas como vemos en la i m agen, a este si ste m a se le d e nomina DOHC.

Funcionamiento d e l a distr i bucin

Primerame nte, el motor acciona el rb o l de levas (con relacin a dos vueltas del motor, una vuelta el eje de levas) mediante una correa o una cadena engranada entre ellos, en e s te eje van situada s l as leva s d e admisin y escape. Estas levas en el momento que su salient e choca con la vlvu l a , la acciona, y st as son la s que dejaran pasa r los ga s e s frescos (e n caso de la s de ad misin), y evacuar n los gases quema dos (en caso de las de e s cape).

En el caso de que el rbol de levas e s t situado en el bloque, las levas accionan primerame n te unos empuja d o res verticales, est o s lt i mo s accionarn unos balancines, y stos finalmente accionarn las v lv ulas de admisin y escape.

(Disposicin de las levas fijad as en el e j e)

(Accionamiento de las vlvu l a s en un sistema de distribuci n con el bol de levas en la c ulata)

(Accionamiento de las vlvu l a s en un sistema de distribuci n con el rbol de le vas en el bloque) ALIMEN TACIN DE AIRE

El sistema de alimentacin de aire es e l encargado de coger el aire de la atmsfera y conducirlo hasta el cilin dro .

La base de cualquier motor trmico, y en es te caso, del motor de combusti n interna alternativ o de 4 tiempos a pistn, es la de mezclar el aire exterior con el combustible, para que el oxigeno existente del aire reaccione con el combustible. Por lo tanto el o bjetivo de l sistema es el de lle nar lo mximo po sible los cilindro s , para as quemar ms combusitble. Por esto, este sistema es muy simple y muy poco extendido pero es realmente importante .

La estructura de este sistema es real me nte importante, esto es debido a que la configuracin de este sistema puede afect ar mucho al rendimien t o y a la p o tencia del motor.

La alimen tacin del aire est regula da bsicame nte por los siguient es dispositiv os.

Filtro de a i re Vlvula de maripo sa Colector de admisi n

1. Filtro de aire

El filtro de aire es el encargado de limpiar el aire que proviene del exterior q uitandole todas la s imp urez as que p uedan haber en la atmsfera (polvo, arena, etc).

E l f i l t r o d e a i r e c o n s t a d e u n a l m i n a generalme nte fabric ada de papel que de ja pasar e l aire pero no las par t culas lq uidas y s lida s .

Con esto conseguimos que al motor solo le llegu e aire puro, y de esta manera conseguiremos un funcionamiento del motor ms limp io, duradero y factible.

Cuando el motor aspira e l aire de la atmsfera, ese aire que entra directame n te de un tubo que proviene d e l exterior, pasa por el filtro d e aire co mo podemos apreciar en la imgen, donde ste, como hemos dicho ant e s l i mp iar las impure zas exi s te ntes. Ese aire que h a pasado p o r el filt ro, ser enviado al colector de admisin comandado siempre por la vlvula de mariposa.

El inconv eniente del filtro de aire es que obstruye la fluidez del paso del aire, c o n lo cual, a ese aire que proviene del exterior le cuesta ms ser ch upado por el moto r, ya que est el filtro que impide que se e f ectue tan rapid a mente. Por esto, se fabrican f i ltros que obstruyen minimamente el paso del aire, con lo que aumentaremos ligeramente la potencia del motor debido a que aumentamos el lle nado de los cilindros, como contrapartida, estos filt ros de air e no quitan tantas impurezas en el aire con lo que es ligeramente ms perjudic ial para el motor.

2. Vlvula d e mariposa

La vlvula de marip o sa de gases es el c o mponente que se encarga de regular el volumen d e aire que va entrar dentro del cilindro.

La vlvula de mariposa consta de una lmina fina que per m ite girar sobre el eje del centro para abrir o cerrar el conducto de aire. Esta piez a regula el caudal de aire que entrar en el cilind r o, por tanto es la piez a que accionamos nosotros en el momento que pisamos el acelerador, para que entre ms aire o me nos.

En los m o tores de 4 tiemp o s Diesel esta vl v ula no hace falta equiparla, ya que siempre est abierta completamente, el acelerador no acta para la entrada de aire en el motor sino que, acta simp lemen t e en la in yeccin de combusti ble.

En lo s mo tores Otto con carburacin, est lmina esta situada en la entrada del carbur ador igua l que como vemos en la i m agen, si n embargo, en los motores con inyeccin de gasolina la mariposa de gases se s i tua en el colector de admis i n.

3. Colect or de admis i n

E l c o l e c t o r d e a d m i s i n e s e l componente que se encarga de distribuir el aire a cada uno de los ci lind r os por igu al, va f i ja do en la culata tocando con el cilindro y las vlvula s de admisin fluyen po r el interior de l. Este componente tiene que estar perfectamente diseado, ya que su funcin bsica es la de enviar el aire de admisin a cada uno de lo s cilindro s y a todos por igual. Para eso se requie re una ar quitectura del colector simt r ica, sin grandes curvas siguiend o siempre recorridos lo ms cortos posible s para mejorar el llenad o de los cilindro s .

El colecto r de admisin pue de tener una estructura para trabajar optimame nte en bajas /med i as re vo luciones, o en medias/altas revolucion es. Para motores d o nde la potencia mxima no importa se utiliza la primera estructu ra (baja s /media s). ste consta de colectores de la rga longitud con un dimetro del turbo no muy elevado. Sin embargo, para motores rpid o s o motores de competicin se ut ilizan col e ctores de corta l o ngitud y grandes dimetros de tubo.

Toda esta misma estructura de los cole ctores de admisin tambin es vlida para la estructura de los colectores de escape, es decir, los encargados de evacuar los gases quemados hacia el tubo de escape.

SISTEMA DE ALIMENTACIN DE COMBUSTIBLE

El s i stem a de alim entacin de comb ustible es el tiene como objetivo traslad ar el combustib l e hasta el c ilind r o y mezclar el aire y el combustible en las proporciones adecuadas.

Sin este siste m a d e aliment acin de combustible, adems de que n o podriamosenviar el combustible a l cilindro, la mezcla de air e y combustible no estara medida, por lo que afect ara al re ndimiento del motor y al consumo, y provocara un mal funcionamiento del motor en conjunto.

Para mezc lar el a i re con el combustib l e en las p o rciones n e cesarias se utiliza n dos sistema s disti ntos:

Alimentacin por carburador Sistemas de inyeccin

ALIMENTACIN POR CARBURADOR

Este sistema de alimentacin es purame nte mecnico, se basa bsicamente en u n compo nente mecnico llamado carburador. El carburador es el encargado de mezcla r el aire y el combustible en las porciones necesarias.

Este siste m a solo es util izado en lo s motores Otto, debido a que en los motores Diesel la re lacin de mezcla aire/combust ible no es constante porque la cantidad de aire q ue entr a al cilindro siempre es la mxima posible.

E l f i n d e l c a r b u r a d o r e s d e p u l v e r i z a r e l combustible y de llegar a mezclarlo c o n el aire con una proporcin de 14,7 Kg aire por cada 1 Kg de gasolin a, o lo que es lo mismo 1000 0 litros de aire por cada 1 litro de gasolina, para tener una buena relacin este quiomtric a en la re accin de combusti n y optimizar el funcionamiento del motor.

Para el ar ranque en fro se utiliza una mezcla ms rica, es decir, para la misma ca ntidad de aire se mezcla ms ga solin a, permit i e ndo que la mezcla se encienda ms facilmente y vencer el problema. Esta mez c la ms r i ca tambin se utilizan e n moto res de competicin par a desarrol l ar potencias ms eleva d as, aunq ue como contrapartida los ga ses sn m s contaminantes y se eleva el consumo.

A continu acin explicaremos el funcionamiento b sico del carburador y como acta en el sistema de alimentac i n del motor.

El carburador consta bsicame nte de la cuba, el surtidor y el difusor. La cuba es un pequeo depsito donde almacena gasolina que proviene del depsito principal para enviarse lo al su rtid or princip al. Esta cuba tiene un flotador que ser el que regule su nivel de almacenamiento.

La maripo sa del acelerador esta controlada por el acelerado r , es decir, regulara la cantidad de aire que pasar al motor. Supongamos que aceleramo s , entonces la mariposa se ab re y el motor aspira aire. El aire aspiradopor el motor que viene del filtro de aire pasa por el estrechamiento( dif usor), creando un efecto Venturi, es decir, aumenta la velocid ad del aire debido al est r e c hamiento y asp i ra la gasolina que hay en el interio r del surt idor pulverizandola, y por tant o mezclando