Motores de combustión

Motores de coches y motores de motos

Motor de coche y motor de motocicleta

Motores de coches

Coches usan motores de combustión interna, y hay muchos tipos de motores usados, como: motores diesel, motores de explosión/gasolina, motores de gas natural, motores hibridos, hibridos enchufables, y coches eléctricos. Los coches usan motores de 4 tiempos. En los primeros años después de la invención del coche, probaron motores de vapor y motores eléctricos, pero sin mucho éxito. En el siglo XX, el motor de combustión interna convirtió en el más usado, y hoy en día, sigue siendo así, pero el eléctrico está resurgiendo por la preocupación creciente por emisiones gaseosas.

Tipos:

Motor en V - Se denomina así porque los cilindros forman una letra V, y convergen en el mismo cigüeñal. En este motor, el aire de admisión está succionado por dentro del V y los gases de escape están expulsados por los laterales L y R. Hay muchos motores de V; V2, V3, V4, V5, V6, V8, V10, V12, V14, V16, V18, V20, y V24. El más comúnmente usado es el V6. 

Tres tipos de configuraciones, a: un diseño lineal, b: motor en V, c: motor VR6

Motor SV - Es un motor de 4 tiempos con válvulas laterales (SV = side valves en inglés). El cilindro tiene forma de un L al revés, y por eso también se denomina motor en L. Las válvulas se encuentran al lado del pistón en vez de en la cabeza del cilindro. 

Motor SV

Motor en W - Los bancos de cilindros están ubicados en una manera que parecen una letra W, y este motor tiene 3 implementaciones diferentes: una con tres bancos de cilindros, una con cuatro bancos, y una con dos bancos de cilindros y dos cigueñales. 

Motor en W

Motor bóxer - Es un motor con pistones que se encuentran dispuestos horizontalmente. Los cilindros están en dos bancos en ambos lados de un único cigüeñal.     

Motor boxer

Motor en H - Los cilindros están alineados de tal forma que producen una letra H de vista del frente. Un motor en H semeja dos motores boxer, uno sobre el otro. Cada uno de los dos tiene su propio cigüeñal, y ambos cigüeñales tienen un eje de transmisión común. 

Motor en H

Motor radial - Es un tipo de motor en lo cual los cilindros van ubicados radialmente alrededor del cigüeñal, en forma de una estrella. Los pistones están conectados por un mecanismo de biela-manivela, y uno de los pistones está conectado a la biela principal, que es más grande que las demás, y está conectada directamente con el cigüeñal.

Motor radial

Motores de motos

Las motos tienen motores de combustión interna también, de 2 o 4 tiempos. Las primeras motocicletas usaban motores de vapor, igual que los coches. El motor Otto/de gasolina/de explosión fue usado en una moto creado por Gottlieb Daimler, un ingeniero alemán, en 1885. En años recientes, un interés en energía limpia ha hecho motos y patinetes eléctricos más populares. La majoria de motos hoy en dia tienen motores pequeños con un cilindro.

Tipos:

Motor monocilíndrico -  Es básico y compacto, y refrigeración es más simple que un motor de varios cilindros.  

Motor de Stirling monocilíndrico

Motor bicilíndrico - Este tiene variaciones, pero todos comparten una característica; tienen 2 cilindros. El motor en línea bicilíndrico tiene sus cilindros organizados de manera que están lado a lado y sus pistones están conectados por un cigüeñal común. El motor en V bicilíndrico tiene dos cilindros organizados en forma de una letra V, conectados por un cigüeñal común. El motor bóxer bicilíndrico tiene sus cilindros en lados opuestos del cigüeñal. Finalmente, el motor en U bicilindrico está hecho con dos motores en línea separados, cada uno con su cigüeñal, unidos por una cadena. 

   

 

Motor en línea bicilíndrico

Motor en V bicilíndrico

  

Motor boxer bicilíndrico 

Motor en U bicilíndrico

Motor tricilíndrico - Este motor tiene tres cilindros, y normalmente están puestos transversalmente. El único tipo de esta categoría es el motor en línea tricilíndrico, que tiene sus tres cilindros organizados en una línea recta, lado a lado.

Motor en línea tricilíndrico

Motor de cuatro cilindros - Este es otro con variaciones, todos con cuatro cilindros. El motor de cuatro cilindros en línea tiene los cuatro cilindros en una sola fila, y puede ser longitudinalmente o transversalmente. El motor bóxer de cuatro cilindros tiene sus cilindros organizados de forma que hay dos bancos de dos cilindros en cada lado de un cigüeñal común. El motor V4 es un motor de explosión de cuatro cilindros en forma de la letra V. Últimamente, el motor en U de cuatro cilindros es un motor con dos cilindros en cada lado, en forma de la letra U.

Motor de cuatro cilindros en línea

Motor boxer de cuatro cilindros

Motor V4

Motor en U de cuatro cilindros

Motor de cinco cilindros - Este tipo tiene 5 cilindros, en forma de una letra V.

Motor V5 

Motor de seis cilindros - Hay dos tipos: el motor de seis cilindros en línea, que tiene sus cilindros organizados en una fila recta, con todos los pistones en cigüeñales que van a la misma velocidad, y el motor bóxer de seis cilindros, con sus cilindros organizados horizontalmente en dos bancos de tres cilindros en cada lado de un cigüeñal central.

Motor de seis cilindros en línea 

Motor boxer de seis cilindros

Motor V8 - Es un motor de 8 cilindros organizados en dos grupos de 4 y compartiendo un cigüeñal, situados en un ángulo recto entre sí, formando la letra V. 

Motor V8

Motores de combustión

Diferencia entre un motor de 4 tiempos y un motor de 2 tiempos

Motor de 4 tiempos y motor de 2 tiempos

Motor de 4 tiempos

Este motor se define por los cuatro tiempos: admisión, compresión, explosión/combustión, y escape. El tercer tiempo es diferente dependiendo en cual motor es, si es el motor de gasolina o el motor diesel. Hay cuatro tiempos porque el pistón completa cuatro carreras y el cigüeñal completa dos vueltas para acabar el ciclo termodinámico de combustión. Motores de 4 tiempos tienen más partes que mueven y por eso normalmente son más grandes y pesan más. 

Motor de 4 tiempos

Motor de 2 tiempos

A cambio del motor previo, este realiza los cuatro fases del ciclo en solo 2 tiempos, es decir, en dos movimientos del pistón. El primer tiempo es compresión y admisión, el segundo tiempo es explosión y escape. Hay dos tiempos porque el pistón hace dos movimientos lineales y el cigüeñal da una vuelta. Existe en el ciclo Otto y en el ciclo Diesel, igual que el motor de 4 tiempos. Este motor es más ligero y compacto, por tanto es el más usado en motocicletas, mientras el motor de 4 tiempos se usa más en automóviles. Los dos tiempos funcionan así:

Admisión y compresión - El pistón asciende, comprimiendo la mezcla aire-combustible en el cilindro, y creando un vacío en el cárter, para dejar libre la lumbrera de admisión que llena el cárter con mezcla carburada. 

Explosión y escape - Se enciende la mezcla aire-combustible mediante una chispa y crea una explosión que empuja el pistón con gran fuerza. La mezcla en el cárter es pre-comprimida por el pistón descendente, y el pistón deja libre el canal de escape en el cilindro y escape la mezcla aire-combustible. Mientras tanto, la mezcla pre-comprimida pasa y llena el cilindro, preparando el cilindro para un nuevo ciclo. 

Motor de 2 tiempos

En conclusión, las diferencias importantes son:

- Cuantas vueltas hacen el pistón y el cigüeñal

- El tamaño y peso del motor 

- La hora en que hacen cada paso/tiempo

- El uso del motor (si se usa en coches o motos)

Motores de combustión

Motor diesel

¿Qué es?

El motor diesel es un tipo de motor de combustión interna alternativa que funciona mediante el autoencendido del combustible, producido por las altas temperaturas derivadas de la compresión del aire en el cilindro. Usa el ciclo de diesel. Diferencia del motor de explosión / gasolina con su uso de gasóleo como combustible en vez de gasolina. Es similar a este en que también es uno de los mas utilizados, desde su creación en 1893 hasta hoy en dia. 

Motor diesel vs. motor de explosión

¿Quién lo inventó?

El motor diesel fue inventado en 1893 en Augsburg, Alemania por Rudolf Diesel, un ingeniero de Francia con nacionalidad alemán. Un año antes, un inventor inglés, Herbert Akroyd Stuart, creó un prototipo del motor diesel, pero Diesel recibió el crédito por la invención. Stuart inventó el motor de bomba caliente en 1886, y patentó una máquina de combustión interna que utilizó una bomba caliente en 1891. Diesel recibió un patente para maquinas de combustion interna en 1892, y escribió un ensayo sobre motores de combustión en 1893.

                              

                                    Rudolf Diesel

              

                 Herbert Akroyd Stuart

¿Cómo funciona?

Como el motor diesel es un motor de combustión interna, puede ser de 2 o 4 tiempos. Sin embargo, los 4 tiempos varían un poco de los del motor de explosión. Los tiempos son casi los mismos, pero lo que pasa en cada uno es diferente del motor de gasolina:

Admisión - El pistón desciende hasta PMI, manteniendo la válvula de admisión abierta. 

Compresión - El pistón alcanza PMI, y la válvula de admisión se cierra. El pistón completa su recorrido hasta PMS, comprimiendo el aire dentro de la cámara y manteniendo las dos válvulas cerradas. La compresión causa una elevación de temperatura, hasta 400/600 grados celsius. 

Combustión - Cuando el pistón casi llega a PMS, comienza el inyector a soltar combustible dentro de la cámara de combustión. El combustible se inflama al momento que entra en contacto con el aire caliente.

Escape - La presión hace que el pistón mueve hacia abajo con mucha fuerza, y la energía derivada de la combustión se aprovecha para devolver el pistón al PMS.

Motores de combustión

Motor de explosión

¿Qué es?

El motor de explosión, también conocido como el motor de gasolina, es un tipo de motor de combustión interna que funciona mediante la explosión de un combustible, producido por una chispa. Usa el ciclo Otto. Su tercer nombre es motor de gasolina, y es uno de los motores más utilizados hoy en día para vehículos de transporte. 

¿Quién lo inventó?

En 1860, Jean Joseph Etienne Lenoir, un ingeniero belga, quien más tarde mudó a Francia, creó el primer motor de explosión / motor de combustión externa. Este era de 2 tiempos, y en 1863 Lenoir inventó el primer motor de explosión de 4 tiempos. Nikolaus August Otto, un ingeniero alemán, ayudó a Lenoir a crear el motor de explosión y hizo el diseño para un motor de explosión de 4 tiempos oficial en 1876. Además, este señor fue el primero en convertirlo en algo práctico, y el inventor del motor Otto y el ciclo Otto, lo cual usa el motor del mismo nombre.

Motor de Lenoir y Otto 1960

                                          

                                                      Jean Joseph Etienne Lenoir

Nikolaus August Otto

¿Cómo funciona?

Los motores de explosión (y todos los motores de combustión interna) pueden ser de 2 o 4 tiempos. Los motores de gasolina/explosión de 4 tiempos son los más comúnmente utilizados en los automóviles. Los cuatro tiempos son:

Admisión - El pistón se encuentra en el PMS (Punto Muerto Superior) y la válvula de admisión se encuentra abierta. El pistón mueve hacia abajo, creando un vacío dentro de la cámara de combustión a medida que alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior). El vacío creado por el pistón provoca que la mezcla aire-combustible entra en la cámara de combustión a través de la válvula de admisión.

Compresión - El pistón alcanza el PMI y el árbol de leva cierra la válvula de admisión. En ese momento el pistón sube, comprimiendo la mezcla de aire y gasolina adentro de la cámara.

Explosión - Cuando la cámara de combustión alcanza el PMS y la mezcla aire-combustible alcanza el máximo de compresión, salta una chispa y hace que explote. La fuerza de la explosión baja el pistón y ese movimiento se convierte en movimiento giratorio y trabajo útil.

Escape - El pistón, que se encuentra ahora de nuevo en el PMI, comienza a subir. El arbol de leva abre la válvula de escape y los gases en la cámara atraviesan la válvula de escape y salen hacia afuera.

 

¿Qué son sus partes?

El motor de explosión tiene muchas partes, pero hay 8 que se destacan - 

Árbol de levas: Eje parecido al cigüeñal, pero más pequeño, compuesto de las levas - válvula de admisión y válvula de escape, y se encuentra sincronizado de forma tal que hace medio giro por cada giro hecho por el cigüeñal

Biela: Una pieza metálica alargada que une el pistón y el cigüeñal para convertir el movimiento lineal del pistón en el movimiento giratorio del segundo, y tiene un punto de rotación en cada uno de sus extremos para soportar el bulón que la une con el pistón y para soportar los cojinetes que la articula con el cigüeñal 

Bujía: Un electrodo con la función de hacer saltar una chispa eléctrica dentro de la cámara de combustión y provocar la explosión de la mezcla aire-combustible

Cámara de combustión: Espacio dentro del cilindro entre la culata y la cabeza del pistón, donde pasa la combustión de la mezcla aire-combustible

Cigüeñal: Un eje con manivelas, que gira con la fuerza de los pistones durante el tiempo de la explosión

Pistón: Consiste de un cubo invertido, vaciado, con 3 ranuras en su exterior para los aros de compresión y el aro rascador de aceite, y 2 agujeros para el bulón que conecta el pistón con la biela

Válvula de admisión: Válvula idéntica a la de escape, que se abre en el momento adecuado durante la admisión para permitir que la mezcla aire-combustible entra en la cámara de combustión

Válvula de escape: Pieza metálica cuya función es permitir la expulsión de los gases de escape de la cámara de combustión al exterior

Las otras partes son - el filtro de aire, el carburador, el distribuidor, la bomba de gasolina, la bobina de ignición, el filtro de aceite, la bomba de aceite, el cárter, el aceite lubricante, la toma de aceite, los cables de alta tensión de las bujías, el balancín, el muelle de válvula, la lumbrera de admisión, la varilla empujadora, los aros del pistón, el bulón, el multiple de escape, la refrigeración del motor, la varilla medidora del nivel de aceite, el motor de arranque, y el volante.