Una guía del vendedor para comprender los motores de combustión interna…

¿Cuáles son los componentes que constituyen el motor de un automóvil? ¿Cómo funciona ese motor? Probablemente usted podrá brindar respuestas generales a ambas preguntas. No obstante, en este momento su éxito en el trabajo depende de que usted tenga los detalles específicos sobre los componentes del motor y sus funciones.

Cuando usted está en el negocio de los componentes automotrices, necesita no solo saber los nombres de los componentes, sino que también es importante entender lo que hacen y cómo interactúan unos componentes con otros. Quizás usted ya esté muy familiarizado con la forma en que funcionan los motores de gasolina y diesel.

Tal vez tenga apenas una idea general. De cualquier forma, entender los motores es una parte importante de su trabajo.

Este curso de capacitación ofrece una explicación detallada sobre el funcionamiento básico de un motor. En él encontrará los cuatro recorridos característicos de cada ciclo, qué significa "movimiento alternativo" y la diferencia entre los motores de gasolina y diesel.

También encontrará un Glosario Práctico que explica la terminología básica sobre motores. Y al final, se incluyen algunas preguntas de repaso, de modo que podrá examinarse usted mismo y darse cuenta de lo que ha aprendido.

¡Entonces, prepárese, es el momento de nuestro recorrido por el motor, ni siquiera necesitará una llave para arrancar!

EL PROCESO DE QUEMAR EL COMBUSTIBLE SE CONOCE COMO COMBUSTIÓN.

La combustión interna es el proceso de combustión dentro del motor.
Dado que el motor produce potencia al quemar el combustible dentro de él mismo, se le conoce como motor de combustión interna.

AIRE/COMBUSTIBLE + COMPRESIÓN + IGNICIÓN = COMBUSTIÓN

Como usted podrá observar, la combustión es el resultado de muchos elementos. La potencia se produce cuando el aire/combustible, la compresión y la ignición se llevan a cabo en una secuencia apropiada. Esto se conoce como el principio de la producción de potencia.
Veamos en detalle cada uno de los eventos que acontecen en el motor de combustión para producir
potencia.

COMPRESIÓN

Se lleva a cabo cuando la mezcla aire/combustible es forzada hacia un área más pequeña, haciéndola más compacta (comprimida).
Esta ilustración muestra la mezcla aire/combustible rodeada por un cilindro y un pistón móvil.
La compresión ocurre cuando el pistón móvil sube por el cilindro y empuja la mezcla aire/combustible hacia un espacio más pequeño.

IGNICIÓN

El primer evento, la compresión, prepara el camino para la ignición, el segundo evento del principio de la producción de la potencia. La ignición ocurre cuando la mezcla aire/combustible comprimida
se enciende bajo condiciones controladas.

COMBUSTIÓN

Una vez que la mezcla aire/combustible es comprimida y encendida, esta se puede quemar. El proceso de quemar la mezcla se conoce como combustión. Conforme la mezcla se quema, se liberan grandes cantidades de energía, la cual se transforma en energía mecánica para impulsar el vehículo.
En resumen, un motor de combustión interna impulsa un vehículo al encenderse el combustible dentro de él mismo.

Los cilindros, ubicados dentro del bloque del motor, son áreas cerradas donde se llevan a cabo la compresión, la ignición y la combustión.

Dentro de cada uno de estos cilindros se encuentra un componente cilindrico correspondiente llamado pistón. El pistón se desliza hacia arriba y hacia abajo en el cilindro para comprimir la mezcla aire/combustible. Los anillos sellan el pistón en el cilindro.

La cabeza de los cilindros o culata es la sección metálica atornillada en la parte superior del bloque de los cilindros. Esta parte cubre la parte superior de los cilindros y crea un área cerrada, o cámara, donde se quema la mezcla aire/combustible. Por lo tanto, la cabeza de los cilindros puede formar parte de la cámara de combustión.

Además de cubrir las partes superiores de los cilindros y formar parte de la cámara de combustión, la cabeza de los cilindros con frecuencia contiene las válvulas. Las válvulas son dispositivos que regulan el flujo que entra y sale del cilindro.

Normalmente, cada cilindro tiene dos válvulas. Una válvula permite que la mezcla aire/combustible entre en la cámara de combustión. Por esta razón se conoce como la válvula de admisión.

La otra válvula permite que los gases salgan. Esa es la válvula de escape. Los motores más nuevos de hoy en día pueden tener tres, cuatro o cinco válvulas por cilindro.

Por lo tanto, si cada cilindro tiene dos válvulas (admisión y escape) sucede que:

• La mayoría de motores de cuatro cilindros tendría ocho válvulas

• La mayoría de motores de seis cilindros tendría doce válvulas

• La mayoría de motores de ocho cilindros tendría dieciséis válvulas


VEAMOS CÓMO FUNCIONAN LAS VÁLVULAS EN CONJUNTO PARA HACER SU TRABAJO

Como se muestra en la Figura A, la válvula de admisión se abre para permitir que la mezcla aire/ combustible entre en la cámara de combustión. La válvula de escape debe estar cerrada para evitar que la mezcla se escape de la cámara de combustión.

Para que la combustión se lleve a cabo, la cámara debe estar sellada. De modo que durante la compresión y combustión tanto la válvula de admisión como la de escape deben estar cerradas, como se muestra en la Figura B.

La Figura C muestra cómo después de la combustión la válvula de escape se abre, de modo que los gases puedan escapar.

AHORA, VEAMOS LA FORMA EN LA QUE LOS COMPONENTES DEL MOTOR QUE HEMOS COMENTADO PRODUCEN POTENCIA:


• El pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro del cilindro. A cada movimiento del pistón hacia arriba y hacia abajo se le llama recorrido o carrera.

• En el motor de combustión interna, cada pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo cuatro veces, o cuatro recorridos, durante la producción de potencia. Cada juego de cuatro recorridos se conoce como un ciclo. Debido a que hay cuatro recorridos para un ciclo, este proceso se conoce como el ciclo de cuatro recorridos o cuatro tiempos.

• Cuando el motor está en funcionamiento, estos ciclos se llevan acabo en forma continua.

VEAMOS LO QUE SUCEDE DURANTE CADA RECORRIDO DE UN CICLO

ADMISIÓN

El recorrido hacia abajo del pistón crea un vacío que succiona la mezcla aire/ combustible hacia el cilindro. Este recorrido se llama recorrido de admisión.
El recorrido de admisión succiona la mezcla aire/combustible hacia la cámara de combustión. Como usted ya observó, para que esto ocurra la válvula de admisión debe abrirse. Como se muestra en la figura, la válvula de escape está cerrada y el pistón se mueve hacia abajo.





COMPRESIÓN


Una vez que la mezcla aire/combustible entra en la cámara de combustión, el segundo recorrido se lleva a cabo. El pistón se mueve hacia arriba dentro del cilindro y comprime la mezcla aire/combustible. Esto se conoce como el recorrido de compresión. USTED PUEDE OBSERVAR QUE AMBAS VÁLVULAS SE CIERRAN DURANTE EL RECORRIDO DE COMPRESIÓN.

 

POTENCIA

Ahora, veamos el tercer recorrido, donde participa la combustión de la mezcla aire/combustible. Durante el recorrido de compresión, ambas válvulas se cierran. La combustión se lleva a cabo cuando la mezcla aire/combustible se enciende por medio de una chispa generada por una bujía. Las bujías funcionan al convertir una carga eléctrica en una chispa.

La chispa enciende la mezcla aire/combustible, haciendo que se queme. Como se muestra, los gases, producto de la combustión, empujan al pistón hacia abajo, generando la potencia necesaria para mover el vehículo. Este recorrido se conoce como el recorrido de potencia.

La biela convierte el movimiento hacia arriba y hacia abajo, o movimiento alternativo del pistón, en el movimiento giratorio del cigüeñal.

ESCAPE

En este diagrama se muestra el último recorrido del ciclo de cuatro tiempos.

Como usted puede observar, cuando el pistón se mueve de nuevo hacia arriba, la válvula de admisión se cierra y la válvula de escape se abre. Estos movimientos combinados empujan los gases quemados hacia afuera de la cámara. Por esa razón este recorrido se llama recorrido de escape.

AHORA, VEAMOS LOS COMPONENTES QUE PARTICIPAN EN EL MOVIMIENTO DEL PISTÓN


La primera ilustración muestra el pasador del pistón que asegura el pistón a la biela. El extremo opuesto de la biela se une al cigüeñal en el muñón de la biela.

El cigüeñal, a su vez, se asegura en el motor por medio de otro tipo de muñón, el muñón principal.
Este se muestra en la siguiente ilustración.

Otro componente del cigüeñal es el contrapeso, el cual equilibra el cigüeñal y reduce las vibraciones. Veamos cómo el pistón, la biela y el cigüeñal trabajan juntos.

Como podrá recordar, el recorrido de potencia hace que el pistón se mueva hacia abajo en el cilindro. Este movimiento hacia abajo es transferido por la biela para girar el cigüeñal.

Cada vez que el pistón se mueve hacia arriba o hacia abajo, el cigüeñal gira la mitad de una vuelta. Como usted sabe, hay cuatro recorridos en un ciclo. Por lo tanto, al final de un ciclo, el cigüeñal habrá completado dos rotaciones.

La biela convierte el movimiento hacia arriba y hacia abajo, o movimiento alternativo del pistón, en el movimiento giratorio del cigüeñal.

 

Los muñones de la biela están dispuestos en tal forma que el pistón se encuentra en la posición correcta para cada recorrido. Usted ya sabe que durante los recorridos de admisión y potencia, el pistón se mueve hacia abajo en el cilindro. Como es de esperar, el muñón de la biela gira hasta su posición inferior al final de estos recorridos. Esta posición se conoce como el centro muerto inferior, o CMI (en inglés BDC.)



En los recorridos de compresión y de escape que se mostraron anteriormente, el pistón se mueve hasta la parte superior del cilindro. Al final de estos recorridos, el muñón de la biela gira hasta su posición superior. Esto se conoce como CMS, o centro muerto superior, (en inglés TDC.)

Hasta ahora, usted ha aprendido sobre el papel que juegan el cigüeñal, la biela y el pistón para impulsar un vehículo. Estos componentes se encuentran en el bloque de los cilindros.

 

Para prolongar la vida de estos componentes, es necesario enfriarlos. Esto se lleva a cabo al circular el refrigerante a través de las cavidades del motor llamadas pasajes de refrigerante. Como usted puede observar, los pasajes de refrigerante se ubican tanto en la cabeza como en el bloque.

Por lo general, las válvulas se encuentran en la cabeza, pero también pueden encontrarse en el bloque de algunos motores.

La ubicación de las válvulas, ya sea que se encuentren en la cabeza o en el bloque, afecta la eficiencia de admisión y escape.

VEAMOS LAS DIVERSAS DISPOSICIONES DE LAS VÁLVULAS

Aquí se muestra la disposición más común de las válvulas, válvulas en la cabeza, u OHV. Como su nombre lo indica, las válvulas de admisión y de escape se encuentran en la cabeza, directamente sobre el pistón.

Con la disposición de la válvula en la cabeza, el flujo de la mezcla aire/ combustible desde la admisión hasta el escape es un recorrido corto. Esta disposición hace que la admisión y el escape sean más eficientes.

Algunos de los componentes del mecanismo de válvulas se encuentran en la parte superior del motor, lo que los hace accesibles y fáciles de reparar.

Aquí se muestra otra disposición de las válvulas, la cabeza en L. A diferencia del sistema de válvulas en cabeza, las válvulas de admisión y de escape se encuentran en el bloque. La L invertida representa la dirección que sigue la mezcla de aire/combustible. Este diseño de motor se utiliza muy raras veces en los automóviles modernos.

MOTOR DIESEL BÁSICO

Algunos vehículos están equipados con motores diesel. Estos también son motores de combustión interna y por lo general también funcionan con un principio de cuatro recorridos.
Los componentes principales del motor diesel son muy similares a los de los motores de gasolina. La diferencia principal es que los componentes diesel son más pesados, debido a que necesitan soportar una mayor tensión y carga creada por presiones más intensas.

La compresión adicional se crea mediante las razones más elevadas de compresión, las cuales ayudan a que los motores diesel sean más eficientes. La velocidad de los motores de gasolina está controlada por la mezcla aire/combustible. Los motores diesel regulan su velocidad en base a la cantidad de diesel inyectado a la cámara de combustión.

Los motores diesel no utilizan bujías, sino que encienden la mezcla aire/combustible al aumentar la temperatura del aire en el cilindro. Esto se lleva a cabo en primer lugar comprimiendo el aire herméticamente, el cual se calienta, e introduciendo luego el combustible en el momento justo, casi al finalizar el recorrido de compresión. El combustible se mezcla con el aire caliente comprimido y se enciende casi instantáneamente.

Los motores diesel pueden tener dos tipos de inyección. Inyección directa «DI» la cual consiste en que el combustible es inyectado directamente a la cámara de combustión, la otra configuración consta de una precámara de combustión en la cual es inyectado el combustible y desde ahí se inicia la combustión hacia la cámara de combustión.

Muchos motores de trabajo pesado usan camisas (o una supeficie reemplazable sobre la cual funcionan el pistón y los anillos). Algunas de estas mangas entran en contacto con el refrigerante del motor y se conocen como camisas húmedas. El otro tipo de camisa es seca, y está instalada en el bloque del motor.

GLOSARIO BÁSICO SOBRE MOTORES

BLOQUE DEL MOTOR (ENGINE BLOCK)
El soporte estructural para la mayoría de los componentes de los motores. El bloque consiste en las camisas internas de los cilindros, los conductos de agua y aceite y las superficies de instalación.

CABEZA DE LOS CILINDROS (CYLINDER HEAD)
Un componente desmontable del motor hacia el cual las cámaras de combustión, los receptáculos para las bujías y las superficies de instalación para los componentes del mecanismo de válvulas son maquinados.

CÁRTER DEL MOTOR (CRANKCASE)
Depósito de aceite del motor de un vehículo.

CIGÜEÑAL (CRANKSHAFT)
Es el componente del motor que convierte la potencia alternativa o recíproca del pistón en potencia giratoria, la cual se utiliza para impulsar las ruedas. El movimiento alternativo de los pistones y las bielas hace girar el cigüeñal.

CILINDRO (CYLINDER)
Una cámara lisa y hueca que recibe al pistón.

COMBUSTIBLE DIESEL (DIESEL FUEL)
Una mezcla de combustible específicamente refinado para usarse en motores diesel.

COMBUSTIÓN (COMBUSTIÓN)
La combustión de la mezcla de aire/combustible en el motor. La combustión es el primer paso para convertir la energía del combustible en una fuerza mecánica que puede utilizarse para impulsar el vehículo.

EJE DE LEVAS (CAMSHAFT)
Un eje que consiste de un conjunto de levas (una para cada válvula), y controla la secuencia y el tiempo de abertura y cierre de la válvula. El árbol de levas es accionado por el cigüeñal mediante un engranaje y una cadena o una combinación de fajas.

EJE DE LEVAS EN CABEZA (OVERHEAD CAM)
Una configuración de motor en el cual el árbol de levas está montado sobre la cabeza de los cilindros del motor. El motor del árbol de levas en cabeza necesita menos componentes del mecanismo de válvulas. Se puede abreviar como "OHC" (por sus siglas en inglés).

EMPAQUE DE CABEZA (HEAD GASKET)
Un material de empaque que se coloca entre la cabeza de los cilindros y el bloque del motor para sellar la cámara de combustión. El empaque de cabezote debe mantener un sello para evitar que el

MOTOR DE CILINDROS EN V (V-ENGINE)
Un motor con dos juegos separados de cilindros con un ángulo entre ellos y montados en un cigüeñal común (el número de cilindros determina si el motor es un V-6 o un V-8).

MOTOR DIESEL (DIESEL ENGINE)

Un motor de combustión interna que enciende la mezcla aire/combustible al aumentar el calor y la presión.

MOTOR EN LINEA (IN-LINE ENGINE)
Configuración del motor en la cual los cilindros están ordenados en una sola fila.

MUÑÓN DE BIELA (CRANKPIN)
Muñón excéntrico del cigüeñal que sostiene la biela. Los muñones de biela del cigüeñal permiten que el cigüeñal transforme el movimiento alternativo en movimiento giratorio.

PASADOR DEL PISTÓN (PISTÓN PIN)
El pasador de acero que une el pistón con la biela. El pistón debe tener un fresado perfectamente liso para que pueda girar sobre el pasador.

PISTÓN (PISTÓN)

Un émbolo metálico redondo que se desliza hacia arriba y hacia abajo dentro del cilindro. El pistón está conectado al cigüeñal por medio de la biela.

RECORRIDO (STROKE)
El movimiento del pistón desde su posición más elevada en el cilindro (centro muerto superior) hasta la más baja (centro muerto inferior) o viceversa.

RECORRIDO DE ADMISIÓN (INTAKE STROKE)
El primer recorrido en el ciclo de cuatro recorridos, en el cual el movimiento hacia abajo del pistón succiona aire y combustible hacia el cilindro y la cámara de combustión.

RECORRIDO DE COMPRESIÓN (COMPRESSION STROKE)

El segundo recorrido en el ciclo de cuatro recorridos, en el cual el movimiento hacia arriba del pistón comprime la mezcla de aire/combustible hacia la cámara de combustión. Entre mayor sea la compresión, mayor será la potencia producida por el motor.

RECORRIDO DE ESCAPE (EXHAUST STROKE)
El recorrido final del ciclo de cuatro recorridos, en el cual el movimiento hacia arriba del pistón expele los gases de escape desde la cámara de la combustión.

RECORRIDO DE POTENCIA (POWER STROKE)
El tercer recorrido en el ciclo de cuatro recorridos, en el cual la mezcla comprimida aire/combustible es quemada en la cámara de combustión. El recorrido de potencia se considera el único recorrido "de trabajo" del motor.

RELACIÓN DE COMPRESIÓN (COMPRESSION RATIO)
El volumen de un cilindro con el pistón en el centro muerto inferior, en comparación con el volumen del cilindro con el pistón en el centro muerto superior. La potencia de un motor está relacionada con su razón de compresión.

TAPA DE LA BIELA (ROD CAP)
La parte inferior semicircular de una biela que une la biela con el cigüeñal. Las tapas de la biela tienen montados los cojinetes de casquillo dividido sobre los cuales gira el cigüeñal.

TORSIÓN (TORQUE)
Una fuerza de torsión. El motor produce una torsión para mover el vehículo.

VÁLVULA EN LA CABEZA (OVERHEAD VALVE)
Una configuración del motor en el cual las válvulas se localizan en la cabeza del cilindro. La cabeza y el árbol de levas están montados en el bloque del motor. Un vehículo equipado con un motor de válvulas en la cabeza tiene un tren de válvulas más complejo que uno equipado con un motor de árbol de levas en cabeza. Se puede abreviar como "OHV" (siglas en inglés)


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