¿Cómo funciona un motor de combustión interna?

Un motor de combustión interna mezcla aire con combustible y quema la mezcla resultante para producir movimiento. Su rotación realiza entonces un trabajo valioso, como hacer girar las ruedas de un coche. En este artículo se explica todo sobre el funcionamiento de estos motores, empezando por su definición.

¿Qué es un motor de combustión interna?

Un motor de combustión interna es un motor térmico en el que combustión (combustión del combustible para liberar energía) se produce en su interior. Contrasta con el tipo de combustión externa, que quema la fuente de combustible externamente.

Los motores de combustión interna suelen constar de una sección superior, denominada culata, y una sección inferior, denominada bloque de cilindros. La culata contiene las válvulas y los componentes de encendido. La sección inferior alberga el cigüeñal, el pistón y los cilindros.

Los motores de combustión interna están disponibles en distintas configuraciones, basadas principalmente en el número de cilindros y su disposición. Pueden ser de tipo monocilíndrico y de hasta 8 cilindros o más. Por disposición de los cilindros, los tipos de este motor incluyen:

• En línea o recto - los cilindros se disponen formando una línea recta, uno detrás de otro
• V Diseño - tienen los cilindros dispuestos en forma de V
• Disposición plana - los cilindros están situados horizontalmente a cada lado del cigüeñal

¿Cómo funciona un motor de combustión interna?

El principio de funcionamiento del motor de combustión interna se basa en la conversión de energía química en energía mecánica. La energía química se almacena en el combustible, normalmente gasóleo o gasolina.

Cuando se quema en presencia de aire, el combustible libera energía en forma de calor, creando gases que se expanden rápidamente y mueven unos componentes mecánicos llamados pistones.

El movimiento ascendente y descendente de los pistones mueve las bielas y transfiere el movimiento al cigüeñal. El cigüeñal gira y su revolución se utiliza para accionar un mecanismo externo, como la transmisión del vehículo.

Para garantizar un funcionamiento suave, los pistones se disparan por turnos. Un sistema de sincronización garantiza que las válvulas de cada cilindro se abran en el momento adecuado.

El cigüeñal tiene contrapesos que equilibran los movimientos de los pistones, mientras que un volante de inercia montado externamente al bloque asegura unas revoluciones constantes. El volante también engrana con el motor de arranque para poner en marcha los cilindros.

Proceso del motor de combustión interna

En un solo ciclo de combustión, denominado carrera, el pistón sube o baja. La mayoría de los motores de combustión interna actuales son de cuatro tiempos. Su funcionamiento se divide en estos cuatro pasos: admisión, compresión, combustión y carrera de escape.

Carrera de admisión

La carrera de admisión se denomina así cuando los dos ingredientes más esenciales de la combustión - combustible y aire- entrar en los cilindros.

• El aire entra en el colector de admisión después de haber sido filtrado para eliminar los contaminantes.
• Aquí se mezcla con el combustible, que también ha sido filtrado para eliminar los contaminantes.
• Al mismo tiempo, el árbol de levas mueve piezas para abrir las válvulas de admisión
• El pistón desciende en el cilindro, creando una región de baja presión
• A continuación, la mezcla es aspirada por el cilindro

Carrera de compresión

El proceso de combustión puede comenzar con el aire y el combustible en el cilindro. Pero sólo después de comprimir la mezcla puede prepararse para una potente explosión.

• El árbol de levas cierra ahora las válvulas de admisión
• El pistón vuelve a subir, comprimiendo la mezcla y aumentando su temperatura
• Esto proporciona las condiciones óptimas necesarias para la compresión y la máxima liberación de energía.

Power Stroke

La mezcla ya está comprimida, calentada y lista para el encendido. Lo que ocurre a continuación depende de si el motor utiliza gasolina o gasóleo.

• En un motor diesel, la intensa presión que se crea en la mezcla al ascender el pistón provoca la autoignición de la mezcla de aire y combustible.
• En un motor de gasolina, unos componentes eléctricos llamados bujías encienden el combustible
• El combustible arde de forma agresiva, liberando energía y produciendo gases expansivos
• Los gases en rápida expansión empujan el pistón hacia abajo con una fuerza tremenda
• Una biela conectada al pistón transmite este movimiento al cigüeñal, haciéndolo girar

Carrera de escape

La mezcla gastada contiene ahora los productos de la combustión. Estos deben salir del cilindro para crear espacio y condiciones para el siguiente ciclo.

• Ahora el pistón vuelve a subir, empujando los gases hacia arriba.
• Mientras tanto, el árbol de levas ha abierto las válvulas de escape
• El colector de escape recoge el productos del proceso de combustión antes de su salida por un único tubo llamado tubo de escape, con un silenciador para reducir el ruido.

¿Cuál es la eficiencia de los motores de combustión interna?

No se puede decir que los motores de combustión interna sean eficientes. La mayoría apenas convierte 50% de la energía de la combustión en energía mecánica. Sin embargo, las tecnologías modernas han permitido fabricar motores con mayor eficiencia.

La electrónica integrada controla con precisión varios procesos, como la inyección de combustible y la sincronización de las válvulas, para que la combustión sea más eficaz.

Al mismo tiempo, se están incluyendo en el funcionamiento del motor tecnologías que aumentan la potencia al tiempo que reducen las emisiones, como la turboalimentación y la acción del catalizador. Éstas y un mantenimiento adecuado garantizan que tu coche funcione de forma óptima para ofrecer la máxima potencia.

Refrigeración de motores de combustión interna

La temperatura del motor de combustión interna puede elevarse mucho, lo que puede ser desastroso si no se controla adecuadamente. Por ello, todos los motores de combustión interna se fabrican con un material que no sólo soporta el calor extremo, sino que también lo disipa.

Y lo que es más importante, disponen de una red de canales por la que circula el líquido refrigerante, un líquido especial que contiene agua y anticongelante. Su función es absorber el calor de los distintos componentes y disiparlo en el radiador.

El radiador consta de una elaborada red de tubos finos y aletas de refrigeración. El refrigerante pasa a través de ellos, perdiendo calor en el aire antes de volver al motor. Un ventilador situado cerca del radiador sopla aire para acelerar la refrigeración.

Un dispositivo de bombeo llamado bomba de agua garantiza la circulación eficaz del refrigerante, mientras que un termostato ayuda a regular su temperatura en función de las necesidades del motor.

Lubricación de motores de combustión interna

Las piezas móviles requieren una lubricación constante, o la fricción podría hacer que se calentaran rápidamente y se agarrotaran o sufrieran un desgaste incalculable.

Unos conductos denominados galerías de aceite suministran aceite lubricante a las distintas piezas. Además de lubricar, el aceite cumple otras funciones, como sellar y refrigerar.

Una bomba de aceite mantiene el aceite circulando según sea necesario, mientras que el "filtro de aceite" lo libera de contaminantes. Cuando no circula, el aceite se deposita en el cárter, un depósito situado en la parte más baja del motor.

Conclusión

Ahora ya sabes cómo funcionan los motores de combustión interna, las distintas piezas que los componen y sus sistemas de refrigeración y lubricación. Como has aprendido, su funcionamiento depende de muchos componentes, algunos de los cuales se desgastan con el tiempo y es necesario cambiarlos.

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