COMO FUNCIONA UN MOTOR
Hay dos métodos populares de producción de potencia para el transporte terrestre: uno es el de combustión interna , que funciona con gasolina o diesel y el otro método , es el de combustión externa , que quema combustible que puede ser carbón o madera para producir vapor.
En un motor de vapor el vapor se produce calentando un quemador y, luego , se hace entrar a un cilindro a alta presión. La presión del vapor obliga a un pistón a desplazarse al interior del cilindro de modo que el motor funcione. El combustible para producir , calentando un recipiente con agua, se que va a fuera del motor. De ahí el nombre de motor de combustión externa. Este tipo de motor no se utiliza hoy en día en los automóviles .
El motor de combustión interna ha afectado el progreso rápido de los transportes modernos . el desarrollo de este tipo de motor ah sido responsable del uso extendido en los autobuses, los automóviles , tractores, aviones , etc...
Su popularidad se debe primordialmente a que se trata de una unidad auto contenida , capaz de funcionar durante un prolongado periodo de tiempo con una cantidad relativamente pequeña de combustible.
Este tipo de motor utiliza lo que se conoce como ciclo de volumen constante. En un ciclo de volumen constante , el cilindro se llena de combustible y aire a la presión atmosférica que , luego , se comprimen . A continuación se añade calor (combustión el carburador) a un volumen constante, para provocar un aumento de presión que va seguido por una dilatación, hasta que la carga escapa a la atmósfera . Por consiguiente el funcionamiento de un motor de combustión interna depende del hecho de que un gas se dilata cuando se calienta. Si la dilatación de un gas dilatado se confina, se desarrollara una explosión. El combustible genera energía que se requiere, el carburante mas popular es la gasolina. La energía potencial que genera la gasolina se debe liberar y convertirse en otra forma de energía, antes de que se pueda aplicar en forma mecánica.
Cuando entra a un cilindro una cantidad adecuada de carburante y se enciende, se produce una combustión instantánea. Y el calor de la combustión hace que s e dilaten los gases en el cilindro. El descenso del pistón se puede clasificar como energía mecánica.
Los motores de combustión interna tienen muchas piezas; pero solo veremos las mas importantes. Se puede utilizar de ejemplo un motor de gasolina de un cilindro. El cilindro esta abierto en su extremo inferior y lleva un pistón con un cabezal sólido. El pistón tiene libertad para ascender y descender en el cilindro, pero se debe ajustar herméticamente , para asegurar un buen para evitar el escape de los gases y paso de aceite a la cámara de combustión. El sello lo proporcionan los anillos del pistón. Debajo del cilindro se encuentran los puntos d e poyo que soportan al cigüeñal. Una biela que conecta al pistón con el cigüeñal , va fija al pistón mediante un pasador. La biela tiene libertad para avanzar o retroceder sobre el pasador del pistón y el pasador tiene libertad para girar en el cojinete d e la biela. El volante motriz va aun extremo del cigüeñal.
Si se pone en la cámara, en la parte superior del cilindro , una carga de gasolina que se enciende, los gases dilatados que se forman obligan al pistón a descender en el cilindro. Se dice que la acción del pistón es reciprocarte (ascenso y descenso) y se debe convertir en un movimiento rotatorio para proporcionar una forma de potencia. El cigüeñal y la biela llevan a cavo la conversión de la potencia. El movimiento descendente del pistón hace que la biela obligue a girar al cigüeñal y al volante sobre los cojinetes principales. La cantidad de movimiento adquirida por el cigüeñal y el volante motriz al girar, sirve para que el pistón vuelva a su posición original , si se libera la presión del cilindro.
Para producir potencia mediante la quema de combustible es necesario :
-obtener combustible
-prepararlo para combustión
-encender y quemar el carburante para producir la potencia y retirar los productos quemados y el deshecho de la combustión
en el motor de combustión interna esas cuatro operaciones, se logran mediante el cambio de presión del aire dentro del cilindro.
Para entender el funcionamiento del motor de combustión interna es necesario hacer una comparación de las presiones al interior del cilindro, en cada ciclo.
Cuando el pistón en si ciclo de admisión, se desplaza de arriba hacia abajo se amplia el volumen de la cámara del cilindro. Esto provoca un vacío parcial en el interior del cilindro, puesto que el movimiento del aire produce siempre de una zona de alta (en este caso, la atmosférica) presión a otra d e baja (en este caso un vacío parcial), es posible que la presión atmosférica obligue a la carga necesaria de combustible a entrar al cilindro para la combustión.
CICLO DE C OMPRESION
Cuando el pistón se desplaza de abajo hacia arriba, el volumen del cilindro disminuye. Puesto que la mezcla de aire combustible no puede escapar, s e comprime en un espacio menos. Esto hace que la presión se eleve por encima de la presión atmosférica . El nombre dado a esta presión en la industria automovilística , compresión y, dependiendo del tipo de motor, va habitualmente de 120 a 140 libras/pulgada cuadrada.
CICLO DE COMBUSTIÓN O DE POTENCIA
Cuando se enciende la mezcla de aire y combustible y se produce la combustión, los gases que arden se dilatan y se crea dentro del cilindro una presión mucho mayor . este presión , es de aproximadamente cinco veces mayor que la de compresión y se encuentre entre las 600 y 700 libras/pulgada cuadrada. Esta presión es la que hace descender al pistón dentro del cilindro , y crea el esfuerzo, necesario , para el funcionamiento del motor.
CICLO DE ESCAPE
Es necesario que los gases y residuos quemados sean expulsados de los cilindros. Esto se logra mediante la creación de una presión mas alta que la atmosférica, para obligar a los gases de deshecho a salir. Durante esta etapa, el pistón se desplaza de abajo hacia arriba y el volumen del cilindro vuelve a disminuir, aumentando la presión obliga a los gases quemados a salir del cilindro por una abertura de escape.
Se requieren 4 operaciones para completar un ciclo:
Admisión
Compresión
Fuerza
Escape
Puesto que el motor requieres un tiempo para cumplir con cada uno de esos 4 tiempos, se dice que es un motor de 4 tiempos o 4 ciclos (también hay motores de combustión interna de 2 tiempos ),
Para realizar estas funciones es necesario abrir y cerrar pequeños orificios en la cámara de combustión . A abrir esos orificios , se permite la entrada de combustible o la salida del combustible quemado del cilindro. Para abrir o cerrar esos ductos se emplean válvulas . para que los ductos se abran o cierren en el momento oportuno, se requiere de un mecanismo para accionar las válvulas en el momento de admisión y en el momento de escape.
El principio de cuatro tiempos se puede describir como sigue:
-durante la admisión , el cilindro se deslaza hacia abajo creando un vacío. La presión atmosférica obliga al aire a entrar al carburador donde se mezcla con la gasolina y de ahí entra al cilindro por el múltiple de admisión cuando la válvula esta abierta. En este momento la válvula de escape se encuentra cerrada y el cigüeñal tiene media revolución.
-la válvula de admisión se cierra y el pistón se desplaza hacia arriba , se comprime la mezcla de aire gasolina dentro de la cámara de combustión. Esta etapa es la de compresión. Las 2 válvulas permanecen cerradas durante esta etapa y el cigüeñal acomplejo una revolución.
-El combustible esta listo para encenderse, lo que se realiza por medio de una chispa proporcionada por una bujía. Se lleva acabo inmediatamente la combustión de la mezcla de aire combustible y el gas conforme se quema, se calienta y dilata instantáneamente. La explosión del gas hace que aumente con rapidez la presión en el cilindro y lo obliga a bajar, haciendo que gire el cigüeñal. Esto se conoce como etapa de fuerza o de potencia.. Las dos válvulas permanecen cerradas durante esta etapa.
-El cigüeñal ya a girado una revolución y media y el cilindro esta lleno de gases quemados que s e deben de retirar. La válvula de escape se abre y el pistón se desplaza hacia arriba expulsando a los gases quemados a salir del cilindro. Esto se conoce como etapa de escape. Durante esta etapa , la válvula de admisión esta cerrada. El cigüeñal concluye con 2 revoluciones. El piston se encuentra en su punto muerto superior y el motor esta listo para repetir el ciclo de 4 tiempos .
Un tiempo es igual a media revolución del cigüeñal, para acomplejar el ciclo de 4 tiempos es necesario que el cigüeñal de dos giros completos. Para que el motor funcione continuamente se utiliza el impulso del volante motriz para hacer que el motor pase por los tiempos de escape admisión y compresión.
Al aplicar el principio de la dilatación de los gases al ciclo de 4 tiempos, descubrimos que, durante la compresión, se comprimen entre si las moléculas que forman la mezcla de aire combustible. Esto hace que entren en colisión con las paredes del cilindro y el pistón, dando como resultado un incremento en la presión. También las moléculas chocan mas a menudo unas con otras. Esto a su vez, les imprime un movimiento mas rápido y hace que se eleve la temperatura. Por ende cuando se comprime la mezcla aire combustible, aumentan tanto la presión como la temperatura de la mezcla.
Al encenderse la mezcla de aire combustible, se quema con mucha mas rapidez . en el curso de la combustión, las moléculas de hidrocarburos se dividen violentamente en átomos de hidrógeno y carbono, que se unen al oxigeno del aire. Esta actividad imprime a las moléculas un movimiento muy rápido, hace que la temperatura y la presión se eleven. Esta presión se aplica a cada uno de los centímetros cuadrados de la cabeza del pistón. En un pistón con un diámetro de 7.62 cm da como resultado un impulso descendente sobre la biela de mas de 2 toneladas.
