EL MOTOR
El motor del automóvil es el encargado de transformar la energía térmica que le
proporciona un combustible (gasoil,
gasolina, etc.) en energía mecánica que
posteriormente utilizará para poder desplazarse. Estos motores se llaman de
combustión interna porque realizan su trabajo en el interior de una cámara cerrada
mediante la aportación del calor producido al quemarse el combustible. En este caso,
la presión de los gases de la combustión y el calor generado en su interior, provocan
el movimiento de un mecanismo que se aprovechará como fuente de energía. Este
principio, utilizado desde hace ya muchos años, continúa siendo el mismo que en la
actualidad, aunque lógicamente mucho más avanzado en cuanto a diseño y
tecnología.
Características
Los motores de combustión interna vienen determinados en función de una serie de
características constructivas y de funcionamiento que las podemos clasificar:
1) Según el combustible empleado
Podrá ser líquido (gasolina, gasóleo) o gaseosos (hidrógeno, gas natural).
2) Según la forma de realizar la combustión
En el caso de los motores de gasolina, la combustión se realiza cuando el émbolo o
pistón se encuentra en el punto de máxima compresión de una mezcla de
airegasolina. En este momento, la chispa que proporciona una bujía produce una
deflagración con el consiguiente aumento de temperatura y presión en el pistón que
será el encargado de realizar el trabajo motriz.
En los motores diésel, se introduce previamente aire en el cilindro y se comprime
hasta que llega a un punto de máxima temperatura; a continuación, se inyecta a
presión y pulverizado el combustible, con lo que se consigue la combustión con la
fuerza necesaria para realizar su trabajo.
3) Según el número de carreras del pistón en cada ciclo
De 2T (dos tiempos), cuando el pistón sube y baja una vez en cada ciclo.
De 4T (cuatro tiempos), cuando lo hace dos veces por ciclo.
4) Según el número de cilindros.
Diremos que es monocilíndrico si lleva uno o policilíndrico si lleva varios. Los más
utilizados son los de cuatro, seis, ocho y doce cilindros.
5) Según la disposición de los cilindros.
6) Según la disposición del cigüeñal y orden de encendido de los motores
policilíndricos.
7) Según el número de válvulas por cilindro y su disposición en la cámara.
Los hay de 2, 3, 4 y hasta 5 válvulas por cilindro que por el número de cilindros del
motor diremos que el motor en cuestión tendrá 8, 12, 16, etc... válvulas.
8) Según el sistema de alimentación
Motores de aspiración natural (atmosféricos);
Motores sobrealimentados (turbo, compresor).
PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR BÁSICO
1.La
culata, situada en la parte superior del motor donde aloja a las válvulas y los
conductos que canalizan la admisión y el escape. Cierra los cilindros.
2.Las
válvulas, que al abrir y cerrar se encargan de dar paso a la entrada de los
gases (admisión) y dar salida a los gases quemados de la combustión (escape).
3.El
árbol de levas, que es el encargado de abrir y cerrar las válvulas. Está situado
en la culata y es doble (en este caso).
4.Los
cilindros, donde suben y bajan los pistones. Pueden ir mecanizados en el
bloque o encamisados.
5.El
bloque, es la estructura principal donde están los cilindros, se ubica la bancada
y se asienta el cigüeñal.
6.Los
pistones, que se deslizan por los cilindros con movimiento rectilíneo alternativo.
7.Los
segmentos, que se encargan de conseguir un cierre hermético de la cámara
de combustión y ayudan a disipar el calor.
8.Las
bielas, que transmiten el movimiento de los pistones al cigüeñal.
9.El
cigüeñal, que recibe la fuerza de los pistones por medio de la biela y la
transforma en movimiento giratorio.
10.Los
cojinetes de bancada, sobre los que gira el cigüeñal dentro del bloque de los
cilindros.
11.El
volante, que está unido al cigüeñal y proporciona la inercia necesaria para que
el pistón vuelva a subir después del tiempo de explosión.
12.La
correa de la distribución, encargada de unir en giro sincronizado el movimiento
del cigüeñal y árbol de levas.
13.Colectores
de admisión, son los que canalizan los gases de entrada a los
cilindros.
14.Colectores
de escape, conduce los gases quemados de la combustión desde la
culata el exterior.
15.Cárter
de aceite, es el recipiente donde se aloja el aceite de engrase y está
situado en la parte inferior del bloque.
DISTRIBUCIÓN VARIABLE
Los avances experimentados por los motores de combustión en los últimos años han
sido impulsados por la necesidad de reducir las emisiones de contaminantes si
disminuir las prestaciones de los motores. Las normativas sobre gases de escape en
los vehículos han sufrido importantes modificaciones tanto en EEUU y Japón como en
Europa y en el resto de países. Han modificado no tan solo la cantidad de elementos
nocivos, sino también los parámetros de medición sobre el motor y de funcionamiento
del mismo. Los desarrolladores de motores se han encontrado así entre
consideraciones importantes: materias nocivas, consumo de combustible, potencia y
par del motor, suavidad de funcionamiento, confort de marcha y tendencia a la
detonación. Por ello trabajan sobre ciertos aspectos importantes sobre los motores de
gasolina, algunos desarrollados anteriormente y otros completamente nuevos:
Relación
de compresión
Estratificación
de la carga.
Modificación
de conductos.
Distribución
variable.
Adopción
de sistemas EGR.
Relación de compresión
El rendimiento de un motor viene determinado esencialmente por la relación de
compresión. Por el contrario, una elevada relación de compresión induce una alta
tendencia a la detonación y una elevada emisión de contaminantes. Un elevado
aumento de la relación de compresión provoca un aumento de temperatura de la
cámara de combustión, lo que induce, por un lado, a una alta tendencia a la auto
inflamación de la mezcla y, por tanto, a la auto detonación. Por otro lado el aumento
de la temperatura provoca también un mayor número de Nox.
Forma de la cámara de combustión
La forma de la cámara de compresión es un factor decisivo sobre la cantidad de HC
no quemados en los gases de escape. Modificando la forma y superficie del pistón, la
posición de la bujía y utilizando la tecnología multiválvula, es posible aumentar la
compresión y, por tanto, el rendimiento del motor con una mezcla pobre, sin
incrementar ni los HC producidos ni los Nox.
Estratificación de la carga
Mediante controles electrónicos es posible producir motores que no funcionen con
mezclas homogéneas como los habituales. Es posible dividir la cámara de combustión
en dos fases, por un lado una mezcla homogénea en la que pueda inflamarse la
mezcla, mientras que en el resto de la cámara de combustión la mezcla sea pobre. Es
también utilizado en los motores de inyección directa de gasolina.
Variación de los tiempos de válvulas
La renovación de aire en el interior del cilindro, el cambio de gases de escape por
mezcla fresca, es producido por la apertura y cierre de las válvulas de admisión y
escape. El tiempo que determina la apertura y cierre de la válvula es determinado por
la forma de la leva e influye decisivamente en el proceso de renovación de aire. Este
intervalo de tiempo es el que se conoce como solape de válvulas.
La cantidad de mezcla que entra en la cámara de combustión determina el par y la
potencia del motor. La cantidad de gases de escape que quedan en el cilindro influye
decisivamente en la inflamación y la combustión. Una apertura de la válvula de
admisión antes del cierre de la válvula de escape nos provoca un mejor llenado del
cilindro con gases frescos desde admisión. Según la presión obtenida nos pueden,
también, introducir gases de escape en el conducto de admisión, lo que provoca un
incremento de temperatura de los mismos y una reducción de Nox.
Desgraciadamente los tiempos de distribución solo pueden optimizarse para un
determinado número de revoluciones. Esto significa que a un régimen elevado de
revoluciones, una apertura de la válvula de admisión más prolongada repercute sobre
la potencia del motor, incrementándola.
El aumento del solapamiento de válvulas provocado en este caso produciría en ralentí
a un incremento de hidrocarburos, un bajo nivel de vueltas del motor y un giro
desigual, como consecuencia de un aumento excesivo de gas residual. Es por ello
necesario que el control del tiempo de apertura y cierre de las válvulas se realice en
función de las revoluciones y la carga del motor. En los motores con doble árbol de
levas se produce a girar el árbol de levas de admisión en función de lo determinado
por la unidad de control del motor. Así conseguimos a altas vueltas un incremento de
la potencia mediante el aumento del solapamiento de válvulas, mientras que a bajas
vueltas y a ralentí un menor solapamiento de válvulas nos induce un buen
comportamiento de los hidrocarburos.
Válvula EGR
Debido a las características constructivas de los motores modernos se produce un
incremento de los índices de Nox producidos. Las elevadas relaciones de compresión
y de temperatura que existen en la cámara de combustión hacen que el nitrógeno
contenido en el aire de admisión reaccione con el oxígeno, produciendo Nox. La
solución adoptada en los motores diesel, los sistemas EGR, se adoptan también en
los motores gasolina. El sistema EGR se basa en incrementar la temperatura de los
gases de admisión para conseguir que la diferencia de temperatura sea menos
elevada y así poder reducir los Nox. Al igual que los motores diesel en los motores
gasolina se introducen parte de los gases de escape en la admisión, a través de la
válvula EGR.
La válvula EGR consta de un bobinado eléctrico que acciona un vástago. En el
extremo del vástago se encuentra la válvula que comunica la zona de admisión con la
de escape. La unidad de control del motor acciona el bobinado de la electroválvula
con una señal de frecuencia fija y ancho de pulso variable, aumentando el ancho del
pulso en función de la apertura necesaria de la válvula. Un potenciómetro electrónico
solidario al vástago informa de la posición del mismo a la unidad de control.
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