Fundamentos del Motor de Combustión Interna: Ciclos Otto y Diesel, y Sistemas Esenciales

Ciclo Otto de Cuatro Tiempos (4T)

El motor Otto es un motor de combustión a volumen constante que requiere una chispa para la ignición. La apertura y el cierre de las válvulas deben estar sincronizados con el giro del cigüeñal; cada leva mueve una válvula.

Adelanto al Encendido: Son los grados del cigüeñal que faltan para que el pistón llegue al Punto Muerto Superior (PMS) en el momento en que salta la chispa.

Ciclo Otto 4T Teórico

• 0-1: Admisión. Baja el pistón y la válvula de admisión está abierta.
• 1-2: Compresión. El pistón se mueve desde el Punto Muerto Inferior (PMI) hasta el PMS.
• 2-4: Combustión y Expansión. Ocurre la ignición y la expansión de los gases (PMS a PMI).
• 4-1: Escape. El pistón se mueve desde el PMI hasta el PMS, expulsando los gases quemados.

Ciclo Otto 4T Práctico

En la práctica, los tiempos se ajustan mediante el calado de válvulas para optimizar el llenado y vaciado del cilindro:

• 0-1: Admisión. Válvula abierta.
• 1-2: Compresión. Válvula cerrada.
• 2-3: Combustión.
• 3-4: Expansión.
• 4-4': Escape.

Calado de Válvulas (Ciclo Práctico)

• 0'-4': Cruce de válvulas.
• 0-PMS: Adelanto a la admisión.
• PMI-1: Retraso a la admisión.
• 2-PMS: Adelanto al encendido.
• 4-PMI: Adelanto al escape.
• PMS-4': Retraso al escape.

Ciclo Diesel de Cuatro Tiempos (4T)

El ciclo Diesel se caracteriza por la inyección de combustible que arde por autoencendido debido a la alta compresión.

Fases y Calado (Práctico y Teórico)

• 0-PMS: Adelanto a la admisión.
• 2-PMS: Adelanto a la inyección.
• 2-3: Inyección.
• 4-PMI: Adelanto al escape.

• 0-1: Admisión. Válvula abierta.
• 1-2: Compresión. Válvula cerrada.
• Punto 2: Inyección de combustible (arde por autoencendido).
• 2-3-4: Combustión y expansión.
• 4-1-0: Escape. Válvula de escape abierta.

Ciclo Diesel de Dos Tiempos (2T)

En el motor Diesel 2T, el ciclo se completa en una sola vuelta del cigüeñal, utilizando lumbreras para la admisión y el escape (barrido).

• 4-5: Combustión.
• 5-6: Expansión.
• 6-3: Escape.
• 7-2: Admisión.

Movimiento del Pistón y Fases

• PMI a PMS: Admisión de aire / Escape de gases / Compresión / Combustión.
• PMS a PMI: Combustión / Expansión / Escape (barrido) / Admisión.

Calado de Inyección y Admisión

• 4-PMS: Adelanto a la inyección.
• La admisión se realiza por la lumbrera, pero el escape puede ser por lumbrera o por válvula.

Sistemas Auxiliares del Motor de Combustión

Lubricación

El sistema de lubricación es crucial para el funcionamiento y la durabilidad del motor. Sus funciones principales son:

• Lubricar las partes móviles para evitar el desgaste.
• Refrigerar las zonas a las que no llega el agua de refrigeración, disipando el calor.
• Aumentar la estanqueidad de los acoplamientos mecánicos.
• Amortiguar y absorber los choques en los cojinetes.
• Limpiar al arrastrar impurezas.
• Proteger válvulas, juntas y filtros.
• Filtrar el aceite (función del sistema).

Refrigeración

La combustión genera calor en las paredes de los cilindros. Si no se refrigeran, se producirían daños graves en el motor.

Refrigeración por Agua

Este sistema es común tanto en motores Otto como Diesel. La refrigeración se realiza en un circuito cerrado donde el agua circula impulsada por una bomba a través del bloque y la culata. El agua debe ser enfriada posteriormente mediante un radiador.

Componentes del Circuito

El sistema consta de un doble circuito (principal y auxiliar) que incluye:

• Bomba de agua.
• Válvula termostática.
• Enfriador de aceite.
• Enfriador de aire (intercooler, si aplica).

Escape

El sistema de escape conduce fuera del motor los gases residuales producidos durante la combustión. Su circuito incluye:

• Cámara de combustión.
• Válvulas de escape.
• Colector de escape.
• Turbocompresor (si aplica).
• Circuito de salida de los gases de escape (incluyendo silenciadores y catalizadores).

Sistema de Combustible (Inyección Diesel)

El objetivo del sistema de inyección es suministrar en cada cilindro y en cada ciclo la cantidad de combustible necesaria, cumpliendo con los siguientes requisitos:

• Iniciar la inyección en el instante preciso.
• Atomizar el combustible.
• Lograr una buena penetración.
• Difundir las fracciones de combustible en el aire de la cámara de combustión.
• Mantener una temperatura óptima.

Componentes Principales

El sistema está compuesto por:

• Bomba de alimentación.
• Filtros.
• Bomba de inyección.
• Tubos de inyección.
• Inyectores.
• Válvula de descarga.

Sobrealimentación

Para obtener mayor potencia, es necesario aumentar el volumen de mezcla aspirado por los cilindros. Esto implica que debe entrar más aire. En el caso de los motores Diesel, se inyectará una mayor cantidad de combustible en los momentos adecuados.

Al aumentar la potencia, aumenta el volumen de aire que debe ser suministrado.

Admisión

El sistema de admisión aspira el aire necesario para la combustión en el interior del cilindro (en motores Diesel), o bien la mezcla de aire-gasolina (en motores Otto).

Requisitos del Filtro de Admisión

• Elevada eficiencia filtrante.
• Gran superficie filtrante.
• Baja pérdida de carga cuando funciona a su presión nominal.