En un artículo anterior de Auto for Dummies, explicamos la diferencia entre un motor diésel y uno de gasolina. Hoy nos enfocamos específicamente y al mismo tiempo en general en el funcionamiento del motor de combustión interna en sus partes principales. Este tipo de motor, utilizado en las primeras máquinas térmicas de finales del siglo XIX, permite aplicar una cadena de transformación energética a través de varios componentes bien diseñados en sinergia entre sí.
Una de las visiones que ayudan a comprender el funcionamiento de un automóvil y su corazón palpitante, el motor, se da al imaginar cada componente como un elemento capaz de desempeñar un papel específico. Gracias a esta premisa será muy fácil concebir cómo el motor de combustión interna es capaz de transformar la energía química del combustible en energía mecánica transmitido a las ruedas.
Bloque de motor y desplazamiento
Como se anticipó en la introducción, antes de entender cómo en la práctica el motor es capaz de transformar el combustible, ya sea diésel o gasolina, en movimiento, analicemos los principales elementos con los que trabaja el motor de combustión interna. El bloque del motor representa la parte más maciza y robusta de lo que se encuentra debajo de cada capó. La base de esta "caja", fabricada en hierro fundido o aluminio, tiene evidentes orificios cilíndricos en los que se alojan los pistones. Estos últimos son libres de moverse hacia arriba y hacia abajo, para ser más precisos que el movimiento alternativo, gracias a la química de la combustión que discutiremos más adelante. Pero lo que regula el movimiento de los pistones dentro de la llamada cámara de combustión?
Comencemos a dar algunas definiciones inmediatas. Cuando escuchas acerca de V6, V8 o V12 se refiere al número de cilindros presentes dentro del bloque del motor. Entonces, si vamos a analizar un motor de 4 cilindros, uno de los más habituales en los coches de todos los días, tendremos que lidiar con cuatro agujeros acoplados con cuatro pistones en movimiento. Allí desplazamiento en cambio, representa el tamaño, en litros o cm3, de los orificios cilíndricos que contienen los pistones; para ser precisos, sería el volumen barrido por el pistón dentro del cilindro a lo largo de su carrera pero nos limitamos a analizar los conceptos principales. Un cuatro cilindros de 1000 cm3, correspondiente a 1 litro, será por tanto un motor en el que cada cilindro podrá contener aproximadamente ¼ de litro, el equivalente a un vaso lleno de agua, de la mezcla explosiva de aire y combustible. .
Analicemos un solo pistón por simplicidad. En la parte superior del cilindro hay dos orificios: uno por donde entra la mezcla y otro por el que salen los gases quemados al final del ciclo termodinámico. Aquí es donde el válvulas, elementos mecánicos capaces de cerrar y abrir estos agujeros con una sincronización fundamental. Dentro de la cámara de combustión de un motor de cuatro tiempos, las fases de admisión, compresión, expansión y escape. Exactamente en la primera y última de estas fases las válvulas, respectivamente de entrada y salida, se abren y cierran permitiendo la entrada de la mezcla y la salida de los gases de escape. Técnicas como el tiempo de encendido te permiten optimizar todo.
El árbol de levas y las válvulas
Entiendes bien que ajustar estas diferentes fases para todos los cilindros presentes no es nada fácil. Esta magia, además de la configuración electrónica, está regulada por elárbol de levas: un cilindro largo que recorre toda la cabeza del motor y mecánicamente "tira" y empuja el válvulas para abrir y cerrar los orificios de admisión y escape en el momento perfecto. La rotación de este eje, pequeña en comparación con el cigüeñal del que hablaremos más adelante, viene dada por la cinturón . El árbol de levas es puesto en rotación por este componente que aprovecha el movimiento del propio motor en rotación constante.
Suena complicado, pero piénselo así: el propósito del motor es hacer girar las ruedas. Los pistones generan un movimiento alternativo ("arriba y abajo") que se transforma mediante una cinemática adecuada (palabra complicada para definir elementos mecánicos en movimiento) en la rotación de una "rueda" (volante). Esta rueda está conectada al eje de transmisión que, al girar sobre sí mismo, lleva el movimiento a las ruedas a través de todo el transmisión del que no hablaremos en este artículo.
Parte de la rotación se "roba" del movimiento de las ruedas para hacer que el árbol de levas gire a la derecha a través de una correa, una cadena o un conjunto de engranajes. Ahora ya sabes cómo nuestro motor, una vez generado el movimiento "vertical", lleva la rotación alcigüeñal y al mismo tiempo abre y cierra las válvulas que regulan la entrada y salida de mezcla y gases de escape.
La parte térmica: cómo se genera el movimiento
Mecánicamente, el motor de combustión interna debe estar bien diseñado en cuanto a dimensiones (geometría) y resistencia de los componentes: cada elemento debe trabajar en sinergia. Pero ¿Cómo se produce el movimiento alternativo del pistón? La cuestión, siempre en parte mecánica en lo que respecta al desplazamiento físico de este componente, avanza bajo un plan de energía. Cada cilindro puede acomodar una cantidad precisa de mezcla de aire y combustible y literalmente hacer que explote inmediatamente después de la fase de compresión. El movimiento del pistón viene dado precisamente por este explosión que al expandir la mezcla genera un efecto de presión sobre la cabeza del propio pistón, empujándolo hacia abajo.
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En el caso de un motor de gasolina, la explosión es generada por velas, componentes pequeños y resistentes capaces de producir una chispa y capaces de encender la mezcla. Respecto a un motor a diesel, la explosión viene dada por la propia compresión dentro de la cámara de combustión. Para obtener más detalles sobre esto, lo remitimos a un artículo anterior de Auto for Dummies. Así como la pólvora empuja una bala hacia el cañón de una pistola, la explosión de combustible empuja el pistón hacia abajo. Pero, ¿cómo vuelve a "subir"? Aquí vuelven a entrar en juego un poco de mecánica y anticipación. mecanismo de biela-manivela (cinemática).
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Tienes que saber eso los cilindros no están todos alineados; es decir, si consideramos un motor de cuatro cilindros, en el mismo instante dos están todavía arriba en la fase de compresión mientras que los otros dos acaban de alcanzar el llamado punto muerto inferior. La inercia de estos componentes móviles (con una masa específica) y la diferente posición de los pistones ayudan a devolver naturalmente los pistones a su punto de partida. El ciclo termodinámico cuatro veces por tanto, puede empezar de nuevo aspirando, comprimiendo, expandiendo y descargando todo lo que entra en los cilindros. Componentes adicionales como los conductos de admisión y escape, inyectores, sistema de enfriamiento y el turbocompresor Estos son solo algunos de los otros componentes sinérgicos del motor de combustión.
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