Componentes y Funcionamiento del Motor de Combustión Interna

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Componentes Principales del Motor de Combustión Interna

Un motor de combustión interna se compone de varias piezas fundamentales que trabajan en conjunto para convertir la energía química del combustible en energía mecánica. A continuación, se describen los componentes más importantes:

  • Colector de admisión: Proporciona la mezcla de combustible y aire a los cilindros.
  • Colector de escape: Conduce los gases de la combustión y los dirige al exterior del vehículo a través del sistema de escape.
  • Árbol de levas: Controla la apertura y el cierre de las válvulas de admisión y escape. Posee tantas levas como válvulas tenga el motor.
  • Cilindro: Es el recinto por donde se desplaza el pistón.
  • Pistón: Constituye una pared móvil de la cámara de combustión, transmitiendo la energía de los gases de la combustión al cigüeñal mediante un movimiento alternativo dentro del cilindro.
  • Biela: Transmite la presión de los gases que actúa sobre el pistón al cigüeñal.
  • Cigüeñal: Transforma la energía liberada por las explosiones de combustible en los pistones y, a su vez, transmite esta energía a las ruedas del vehículo.
  • Cárter de aceite: Es el elemento que cierra el bloque, de forma estanca, por la parte inferior, protegiéndolo. Además, cumple la función de actuar como depósito para el aceite del motor.
  • Volante de inercia: Se utiliza para suavizar el flujo de energía entre una fuente de potencia y su carga.
  • Bujía: Es el elemento que produce el encendido de la mezcla de combustible y oxígeno en los cilindros, mediante una chispa.
  • Culata: Sella la parte superior de los cilindros de un motor de combustión, evitando así que haya pérdidas de compresión.
  • Segmentos: Regulan el consumo de aceite del motor.

Ciclo de Cuatro Tiempos: Admisión, Compresión, Combustión, Escape

El ciclo de cuatro tiempos es el proceso fundamental que ocurre dentro de un motor de combustión interna para generar energía. Se divide en cuatro fases:

1. Admisión

En el punto muerto superior (PMS), se abre la válvula de admisión y el pistón comienza su carrera hacia abajo. El aumento de volumen en el cilindro es ocupado por la mezcla de aire y combustible. Cuando el pistón llega al punto muerto inferior (PMI), se cierra la válvula de admisión. El cigüeñal da media vuelta.

2. Compresión

Con las válvulas cerradas, el pistón sube. Cuando llega al PMS, la mezcla se comprime en la cámara de combustión, alcanzando una presión entre 10 y 15 bar. Para realizar la compresión y elevar la temperatura de la mezcla, el volante de inercia aporta su energía cinética.

3. Combustión y Expansión

En el PMS, la bujía proporciona una chispa. La combustión provoca un aumento de temperatura y el pistón baja al PMI, transformándose así la energía calorífica en energía mecánica. A medida que el pistón baja, los gases se expanden más y la presión disminuye progresivamente.

4. Escape

En el PMI, los gases se han expandido, pero aún queda presión residual en el interior del cilindro. La válvula de escape se abre y los gases quemados salen a gran velocidad. La presión y la temperatura caen hasta igualarse con el exterior. El pistón empieza su ascenso y, cuando llega al PMS, ha expulsado todos los gases. La válvula de escape se cierra, completándose así la cuarta media vuelta del cigüeñal.

Cálculo del Volumen del Cilindro

La cilindrada o volumen del cilindro se calcula con la siguiente fórmula:

V = (π x D2) ÷ 4 x L

Donde:

  • V = Volumen
  • π = 3.1416
  • D = Diámetro del cilindro
  • L = Carrera del pistón

Ejemplo:

Para un motor de 4 cilindros con un diámetro de 75 mm y una carrera de 88.3 mm:

V = (3.1416 x 752) ÷ 4 x 88.3

V = (3.1416 x 5625) ÷ 4 x 88.3

V = 17671.5 ÷ 4 x 88.3

V = 4417.875 x 88.3

V = 389898.3625 mm3

V = 390.07 cm3 (aproximadamente, ya que 1 cm3 = 1000 mm3)

Cilindrada total = 390.07 cm3 x 4 = 1560.28 cm3

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