MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Lois Mosquera González

1º apartado, diferenzas dos motores de combustión interna en relación ós de combustión externa:

Un motor, segundo a definición da RAG (Real Academia Galega) é: "aparello que transforma unha enerxía calquera en movemento". Unha definición un pouco máis completa sería: "Un motor é unha parte sistemática da máquina capaz de facer funcionar o sistema transformando calquera tipo de enerxía (eléctrica, de combustible fósil, etc.) en enerxía mecánica capaz de realizar un traballo.

O termo de motor é moi amplo, hai moitísimos tipos, que transforman variadas formas de enerxía en movemento, pero neste traballo ímonos centrar nos motores de combustión interna. Os cales diferéncianse dos seus irmáns, os de combustión externa precisamente no lugar onde ocorre dita combustión. Nunha máquina de vapor, o combustíbel quéimase nuha caldeira, que fai evaporar auga. Este vapor exerce unha forza contra un pistón que cando se eleva até certo punto, fai retornar a auga evaporada á caldeira de novo. Producindo así movemento mediante un mecanismo biela-manivela.

Nun motor de combustión interna, é a propia explosión producida pola queima do combustíbel a que impulsa o pistón, sen ter que quentar auga de por medio para movelo. O movemento é transmitido do mesmo xeito, mediante un mecanismo biela-manivela.

2º apartado, clasificación dos motores de combustión interna:

Aclaradas as diferenzas principais entre os motores de combustión externa, fronte ós de combustión interna, indaguemos nos segundos.

Os motores de combustión interna varían no seu tipo dependendo da situación dos cilindros, o combustíbel empregado, a forma de ignición coa que prendemos a mistura (cantidade óptima de aire misturado con combustíbelque garante un maior rendemento) o número de ciclos... pero neste caso imos a clasificalos segundo a forma de ignición e o número de ciclos de traballo.

Como podemos observar no esquema, segundo a forma de ignición, atopamos motores Otto e Diesel (os máis comúns), diferenciándose en que os segundos empregan inxectores (aparellos que introducen o combustíbel no cilindro nunha cantidade regulable). Esta forma de ignición ten unha vantaxe fronte aos Otto, xa que a mezcla é máis homoxéneae variable, o que garante unha maior eficiencia mellorando a relación entre osíxeno e combustíbel (que cando é perfecta, dise que λ=1).

Dependendo do número de ciclos de traballo que realizan, distinguimos motores de dous tempos e motores de catro tempos. A diferenza radica no número de voltas que da o cigüeñal para que se complete unha carreira de traballo (denomínase así ao seguinte conxunto de pasos: admisión, compresión, explosión e escape), se o cigüeñal realiza este ciclo nunha soa volta, o motor será de dous tempos, polo contrario, se o realiza en dúas; de catro tempos.

Podemos engadir coma extra aos motores de catro tempos os motores de ciclo Atkinson e Miller:

Atkinson: Varía en que durante a fase de compresión, as válvulas fican abertas un pouquichiño máis de tempo; gañando así eficienza a expensas de potencia. Isto sucede porque ao deixar abertas ditas válvulas, "fuxe" un pouco de combustíbel, aprovetando así máis o mesmo; pero perdendo algo de potencia, coma xa se mencionou.

Miller: Consiste básicamente nun ciclo Atkinson, no que hai sobrealimentación (meter máis aire no cilindro co fin de aumentar a potencia).

3º apartado, función das pezas máis destacadas:

O funcionamento dun motor de combustión interna basease en aproveitar o impulso que produce a explosión dun combustíbel para obter un determinado tipo de movemento.

Un motor está composto por moitísima pezas que desempeñan moi diversas funcións, polo que nombralas todas pretendendo elaborar un texto algo curto é imposíbel. Por iso obviarei na mención ás xuntas, arandelas e aquelas pezas relacionadas co cambio de marchas. De todas formas, a función da meirande parte das pezas non nombradas é estrutural ou para manter o percorrido de diversos fluídos estanco.

Colector de admisión: É unha caixa da que saen tantos tubos coma número de cilindros teña o motor. A súa función é a de dirixir e conter o cumbustíbel até que as válvulas abren e permiten o paso.

Polea do árbore de levas: É a peza encargada de transmitir movemento á árbore de levas.

Árbore de levas: É un mecanismo formado por un eixo no que se colocan diferentes levas, de variada forma e tamaño, e ten coma función activar ou desactivar un mecanismo en intervalos de tempo axustábeis (grazas, en efecto, ás variacións de forma e tamaño; que manterán máis ou menos tempo a presión que ativará o mecanismo). Poderíamos dicir lo, que consiste nun temporizador mecánico cíclico, ou programador mecánico.

Tapa de balancíns: É a parte máis alta do motor, que pecha a parte superior da culata. A súa misión é a de protexer e facilitar o engrase do conxunto de distribución. Poderíase dicir que é o teito do motor e que con normalidade leva incorporada a boca do cárter (depósito de aceite, falaremos máis adiante del.

Culata: É un bloque de ferro ou de aleación de aluminio, ubicado na parte superior dos cilindros. Evita que se produzan perdas de compresión.

Bloque do motor: É o elemento do vehículo que aloxa no seu interior os cilindros, cos pistóns e as suas bielas, serve tamén de soporte para o cigüeñal e para os condutos de auga que refrixeran o aceite.

Colector de escape: Fórmase por todos os tubos ou condutos que saen do bloque do motor. A súa función é a de recoller os gases que expulsa o motor durante o seu funcionamento e conducilos a todos cara o tubo e escape. O colector terá tantos tubos, coma cilindros teña o motor do que esteamos a falar.

Bomba de auga: A bomba de auga forma parte do sistema e refrixeración dun motor, e é unha parte esencial neste, xa que é a encargada de que o líquido refrixerante do motor circule por todo o seu interior, e polos condutos de refrixeración do mesmo.

Correa de distribución: A correa de distribuciónsincroniza os catro tempos domotor eamaispon en funcionamento a bomba de aceite, a de agua ea inxectora no caso dos motores Diesel.

Bomba de auga: Trátase dunha turbina que fai circular o refrixerante por todo o circuíto.

Bomba de aceite: A súa función consiste en succionar o aceite do cárter e impulsalo a través do filtro de aceite e os condutos en dirección ao cigüeñal e á árbore de levas.

Cárter: É un simple depósito de aceite.

Cigüeñal: Transforma o movemento lineal dos pistóns nun circular que poida ser aproveitado para mover as rodas.

Pistón: Constitúe unha parede móbil na cámara de combustión, que servirá para aproveitar a enerxía da combustión dos gases que aí terá lugar.

Cilindro: Permite o movemento do pistón e axuda na transferencia de calor (importante para a refrieración). Amais, forma a cámara de combustión no seu extremo superior, que é onde se comprime a mistura.

Buxía: Aparello atopado na cámara de compresión, que serve para prender a mistura na fase de compresión.

4º apartado, funcionamento dos motores de combustión interna:

Agora que xa coñecemos as pezas, entender o funcionamento en si debería ser doado... de todos os xeitos, apoiareime neste gif para mostrar de forma gráfica o proceso:

Coma podemos observar, na primeira fase, admisión. A leva da nosa dereita ábrese e permite o paso do combustíbel, que aquí é ese líquido azul. De seguido, a leva volve a pechar, dando así comezo á fase dúas: compresión. O pistón presiona a mistura contra as paredes do cilindro e a buxía prende a mistura; aquí comeza a terceira fase, a de explosión. Por último, cando o pistón regresa até o seu punto máis baixo, a leva da nosa esquerda abre e deixa saír os fumes producidos pola explosión, esta fase é a cuarta e derradeira, e coñécese coma fase de escape. 

Este segundo GIF representa o funcionamento dun motor de explosión, pero de dous tempos. Os motores de explosión de dous tempos son bastante máis "simples" ca os de catro e carecen, por exemplo de levas (é o mesmo pistón o que tapa os orificios necesarios), polo que tampouco precisan de árbore de levas, nin sistemas de accionamento...

Cabería destacar que nun motor de dous tempos, a mistura xa leva o aceite que nun de catro tempos debería atoparse no cárter.

Quizáis algo curioso dos motores de dous tempos é dicir que o depósito de aceite/combustíbel precisa estar herméticamente pechado, pois é o propio cilindro o que fai o vacío.

5º apartado:Par/Torque ou potencia?

Dependendo das características do motor, este ofreceranos unha serie de vantaxes ou desvantaxes, e coma en todo, non hai cousas mellores nin peores; senón cousas máis ou menos axeitadas a cada situación determinada. Neste terceiro apartado definiremos o que é o par e a potencia, facendo ademais incisión en cal nos convén utilizar dependendo do traballo que queiramos levar a cabo.

Par: Coñécese con moitos nomes (par, torque, momento...) pero ven a expresar o mesmo. Poderíamos definir ó torque (do latín, torquere, xirar) coma o produto dunha forza pola distancia a un eixo de xiro.

É moito máis sinxelo entendelo cun esquema gráfico:

Potencia: coñecemos coma potencia á cantidadede traballo que se realiza por unidade de tempo. A pesar de poderse definir en tan só unhas poucas palabras, é un concepto que pode resultar algo máis complexo de entender; de maneira que para explicalo, vou botar man dun exemplo:

Supoñamos que alguén da túa familia che manda gardar os sacos das patacas no soto, así que sen moita gana, poste a traballar. Botas unha hora, dúas, tres... e tras unha tarde de moito traballo porfín podes descansar. Á mañá seguinte, mentres almorzabas, botaches unha ollada pola xanela e viches ao veciño, que mercara un chimpín. Carga os sacos de patacas e gárdaos no soto en tan só media hora. Claro, ao veciño dáballe a risa ao verte cargar cos sacos toda a tarde, pero ti sabes ben que o traballo realizado é o mesmo, e por iso estás moi orgulloso da forma da na que fixeches a tarefa. A diferenza está no tempo, canta máis potencia; menos tempo se tarda en facer o traballo.

No caso do motor dun coche, o torque determina as aceleracións e recuperacións, mentres que a potencia relacionaríamola coa velocidade máxima que é capaz de alcanzar. O feito de que o vehículo presente máis torque ou potencia, indicará cal é a súa función..

Se o que buscamos é un vehículo con aceleración e capaz de arrancar e recuperarse dos cambios de marcha rapidamente (unha moto de enduro, por exemplo, que necesitará par para subir por empinadas colinas, ou un camión enorme destinado ao transporte de pedras nunha canteira, por exemplo) debemos seleccionar unha máquina que aporte o torque necesario para cumprir dita función. Pola contra, se nós o que procuramos é un coche capaz de entregar unha alta potencia, capacitado para acadar velocidades de vértigo (un choche de carreiras) será máis axeitado que dito vehículo estea dotado de menor par e máis potencia.