El motor es la principal fuente de energía del vehículo. El motor utiliza combustible y lo quema para producir energía mecánica.
Energía química Convertido en Energía mecánica
El calor producido por la combustión se utiliza para crear presión que luego se utiliza para impulsar un dispositivo mecánico.
Interno versus externo
Antes del siglo XX, la quema o combustión del combustible se realizaba fuera del motor real. El combustible, a menudo carbón, se quemaba para producir calor. Luego, este calor se utilizaba para hervir agua y producir vapor. El vapor se mantenía bajo presión y luego se introducía en el motor, donde empujaba al pistón hacia abajo en el cilindro. Esto se conoce como motor de combustión externa o tradicionalmente llamado motor de vapor.
Los vehículos modernos de hoy utilizan un motor en el que el combustible se quema directamente en el interior, conocido como motor de combustión interna. A medida que la mezcla de aire y combustible se quema, se expande rápidamente provocando que aumente la presión dentro del cilindro. Este aumento de presión fuerza a los pistones a bajar por el cilindro, lo que hace que la biela haga girar el cigüeñal, proporcionándonos un movimiento de rotación continuo con el que impulsar el vehículo y otros componentes.
Reciprocante versus rotativo
Tanto los motores de combustión externa como los internos utilizan un pistón alojado en un cilindro que está unido a una biela y luego a un cigüeñal. El pistón es empujado hacia abajo por el cilindro, lo que empuja la biela y hace girar el cigüeñal. Este tipo de motor también se conoce como motor alternativo debido al movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón.
A diferencia de este motor, se encuentra el motor rotativo que utiliza un rotor de forma triangular. El rotor está alojado en una cámara de forma elíptica y conectado a un eje principal central (cigüeñal). A medida que el rotor se mueve alrededor de la cámara, aspira una mezcla de aire y combustible, la comprime, la quema y luego la expulsa. El movimiento del rotor fuerza al eje principal a girar.
4 tiempos frente a 2 tiempos
El motor quema combustible para producir energía mecánica. Para lograr esto deben:
- Aspire la mezcla de aire y combustible necesaria para quemarse.
- Comprimirlo para aumentar su potencial y permitir el posicionamiento del pistón.
- Enciéndelo y quémalo para liberar la energía.
- Expulse los desechos/quemados para permitir que entre más aire/combustible.
Estos cuatro (4) pasos o ciclos se denominan más comúnmente:
- Consumo
- Compresión
- Fuerza
- Escape
En un motor de 4 tiempos, cada ciclo se logra en una carrera separada del pistón a medida que sube y baja en el cilindro. Sin embargo, en el motor de 2 tiempos, estos 4 ciclos se combinan y a veces se superponen para proporcionar más golpes de potencia en la misma cantidad de tiempo.
El motor de 2 tiempos utiliza el cambio de presión debajo del pistón para aspirar la mezcla de aire y combustible. Luego se empuja hacia un puerto de transferencia hasta la parte superior del pistón, donde se comprime y quema. A medida que el pistón desciende, la mezcla de aire y combustible entrante expulsa los gases de escape quemados. Debido a que el motor aspira la mezcla de aire y combustible a través de la mitad inferior del motor, el aceite debe mezclarse previamente con el combustible para permitir una lubricación adecuada.
Gasolina vs Diésel
La gasolina es, con diferencia, el combustible más popular que se utiliza en la actualidad. Sin embargo, el combustible diésel se utiliza desde hace muchos años en vehículos y maquinaria industriales y está empezando a ganar popularidad en los turismos. El combustible diesel contiene más energía térmica que la gasolina, lo que lo hace mucho más económico, pero el combustible diesel es más espeso, más pesado y no se vaporiza tan fácilmente como la gasolina, y debe usarse en motores de alta presión.
Por esta razón, el combustible debe rociarse directamente en el cilindro. El combustible se introduce en el cilindro al final de la carrera de compresión y se enciende bajo el calor de la compresión, eliminando la necesidad de un sistema de encendido. Los gases de escape producidos también son muy pesados y sucios, como el hollín.
Clasificación del motor
El motor suele clasificarse en las tres (3) formas principales.
- Desplazamiento
- Número de cilindros
- Disposición del cilindro
El desplazamiento se refiere al volumen de espacio que recorre un pistón en un solo golpe. Se calcula multiplicando el área del pistón por la longitud de su carrera. La carrera se refiere a la distancia que recorre el pistón hacia arriba o hacia abajo en el cilindro desde la parte superior (TDC) hasta la parte inferior (BDC). La disposición de los cilindros de un motor se divide en tres (3) formatos principales.
En línea, tipo V u horizontalmente opuestos. Con el en línea, todos los cilindros están en una sola fila, uno detrás del otro. El tipo V tiene la mitad de los cilindros descentrados en un lado (banco izquierdo) y la otra mitad en el otro lado (banco derecho). La separación entre los dos (2) bancos puede ser de >0 grados a <180 grados. Cuando la separación es igual a 180 grados, la disposición se denomina horizontalmente opuesta.
También hay dos (2) formas de montar un motor dentro del vehículo. El método convencional consiste en que el cigüeñal y los cilindros están alineados con el vehículo de adelante hacia atrás. Transversal es donde el motor se ha girado hacia un lado para que el cigüeñal y los cilindros estén alineados de izquierda a derecha.
El sistema de lubricación
El motor también incorpora el sistema de lubricación y el sistema de refrigeración. El sistema de lubricación garantiza que todas las piezas móviles del motor se mantengan bien engrasadas para proporcionar una larga vida útil. El sistema de lubricación realiza cinco funciones importantes:
- Lubrica: reduce la fricción entre las piezas móviles proporcionando una fina película de aceite.
- Enfría: el calor se transfiere al aceite desde el motor.
- Limpia: a medida que el aceite pasa por el interior del motor, elimina la suciedad y otras partículas.
- Sellos: rellena cualquier pequeño espacio dentro del motor.
- Absorbe impactos: actúa como un cojín entre varias partes dentro del motor.
Los motores más pequeños utilizan un sistema simplificado en el que el aceite se arroja alrededor del cárter llamado método de inmersión y salpicadura. Los motores más grandes y potentes utilizan un sistema presurizado que incorpora una bomba, un regulador y un filtro.
El sistema de enfriamiento
La función del sistema de enfriamiento es mantener el motor a una temperatura de funcionamiento ideal. Hay dos métodos para realizar esta función.
- Enfriado por aire: las aletas están unidas al exterior del motor, lo que aumenta la superficie donde el calor se transfiere al aire circundante.
- Refrigeración por líquido: los cilindros están rodeados por una cámara llena de un líquido llamado camisa de agua. El calor se transfiere al líquido en la camisa de agua y luego circula a una unidad externa llamada radiador. Al igual que el sistema refrigerado por aire, el radiador dispone de aletas que realizan la misma función.
Los sistemas de refrigeración líquida son mucho más eficientes que los sistemas enfriados por aire, pero requieren muchas más piezas y un mantenimiento constante.
Términos y definiciones clave
- Mezcla de aire/combustible: La relación aire/combustible se refiere a la proporción de aire y combustible presente durante la combustión; aproximadamente 14,7 a 1 en peso.
- Ciclo de compresión: El movimiento del pistón desde BDC hasta TDC, donde se comprime la mezcla de aire/combustible; sigue la carrera de admisión.
- Biela: Componente que se utiliza para fijar el pistón al cigüeñal.
- Cigüeñal: Componente que cambia el movimiento alternativo de los pistones en movimiento giratorio.
- Desplazamiento: El volumen desplazado por los pistones al pasar del BDC al TDC.
- Elíptica: De forma ovoide, ovalada o redondeada como un huevo.
- Ciclo de escape: el movimiento ascendente del pistón que fuerza los gases quemados a salir por la válvula de escape abierta.
- Expulsar: Forzar a salir o mudarse. Ejemplos de gases de escape
- Motor de combustión externa: un motor que quema la mezcla de aire y combustible en una cámara fuera del cilindro del motor, como una máquina de vapor.
- Horizontalmente opuesto: un motor que tiene dos (2) bancos de cilindros colocados planos o separados 180 grados.
- Ciclo de admisión: carrera descendente de un pistón que aspira la mezcla de aire y combustible hacia el cilindro.
- Motor de combustión interna: motor que quema combustible dentro de sí mismo como medio para desarrollar energía.
- Pistón: pieza del motor que oscila en el cilindro y transfiere la fuerza de los gases en expansión a través del pasador del pistón y la biela al cigüeñal.
- Ciclo de potencia: La carrera del pistón, con ambas válvulas cerradas, en la que se produce la combustión, forzando al pistón de PMS a PMS.
- Alternativo: movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón dentro de un cilindro.
- Vaporizar El proceso de convertir un líquido, como la gasolina, en vapor a menudo se logra después de que el combustible atomizado sale del inyector de combustible.
Seguridad
Cuando trabaje en o alrededor de sistemas de motor, debe tomar las precauciones necesarias para garantizar su seguridad y la de las personas que lo rodean.
- No use ropa holgada. Estos artículos pueden enredarse en poleas u otras piezas móviles y provocar lesiones graves.
- Minimiza las distracciones mientras trabajas en tu motor.
- Nunca desconecte ni desenchufe ningún conector eléctrico mientras el motor esté en marcha o la llave esté en la posición «on».
- Use gafas de seguridad para evitar que la suciedad y los desechos caigan en sus ojos.
- Todos los motores y sus piezas tienen bordes muy afilados. Para evitar posibles lesiones, no apriete demasiado los componentes desconocidos.