Para cualquier propietario de un vehículo, es recomendable conocer las partes y piezas que conforman un motor, así como su funcionamiento.
Principios Fundamentales del Motor de Combustión Interna
La mayoría de los automóviles modernos utilizan motores de combustión interna (ICE). Estos motores funcionan convirtiendo la energía química del combustible en energía mecánica, que luego se utiliza para mover las ruedas del vehículo. Este proceso se basa en la combustión controlada del combustible dentro de los cilindros del motor.
El Ciclo de Cuatro Tiempos: El Corazón del Motor
El ciclo de cuatro tiempos es la base del funcionamiento de muchos motores de combustión interna, especialmente los motores de gasolina. Estos cuatro tiempos son:
- Admisión: Durante la admisión, el pistón se mueve hacia abajo dentro del cilindro, creando un vacío. La válvula de admisión se abre, permitiendo que una mezcla de aire y combustible (en motores de gasolina) o solo aire (en motores diésel) entre en el cilindro. La cantidad de mezcla que ingresa es crucial para la eficiencia y potencia del motor, y se controla mediante el sistema de inyección y la mariposa de admisión.
- Compresión: Una vez que el pistón llega al punto más bajo (punto muerto inferior), la válvula de admisión se cierra. El pistón ahora se mueve hacia arriba, comprimiendo la mezcla de aire y combustible. Esta compresión aumenta la temperatura y la presión de la mezcla, preparándola para la combustión. La relación de compresión es un factor crítico en la eficiencia del motor. Una mayor relación de compresión generalmente resulta en una mayor eficiencia, pero también requiere combustible de mayor octanaje para evitar la detonación.
- Expansión (Combustión): Cuando el pistón alcanza el punto más alto (punto muerto superior), la mezcla comprimida se enciende. En los motores de gasolina, esto se logra mediante una bujía que genera una chispa eléctrica. En los motores diésel, la alta temperatura de la compresión hace que el combustible se encienda espontáneamente al ser inyectado. La combustión genera una rápida expansión de los gases, que empujan el pistón hacia abajo. Esta es la carrera de potencia, donde la energía química se convierte en energía mecánica.
- Escape: Después de la carrera de expansión, el pistón se mueve hacia arriba nuevamente. La válvula de escape se abre, permitiendo que los gases de escape salgan del cilindro y sean expulsados al sistema de escape. El diseño del sistema de escape, incluyendo el colector de escape, el convertidor catalítico y el silenciador, influye en la eficiencia y las emisiones del motor.
Componentes Clave del Motor
Para comprender el funcionamiento del motor, es fundamental conocer sus componentes principales y sus funciones:
- El motor: Es una máquina que transforma la energía química del combustible en energía mecánica, es decir, en movimiento. Es el elemento más importante, es decir el corazón del automóvil.
- Combustible: Los vehículos particulares funcionan mayoritariamente con gasolina (bencina), algunos para el trabajo funcionan con petróleo diesel como buses, camiones y camionetas y de forma excepcional existen vehículos que funcionan con gas, como algunos taxis.
Bloque del Motor
El bloque del motor es la estructura principal que soporta todos los demás componentes del motor. Generalmente está hecho de hierro fundido o aluminio y contiene los cilindros. El bloque motor contiene los cilindros y otros componentes como el cigüeñal y los pistones. Esta estructura puede ser de fierro o de aluminio, y también cuenta con ductos por los que pasa el líquido refrigerante para una óptima ventilación. Un calentón o incluso un golpe podrían romper el block o deformarlo, haciendo perder el lubricante y/o recalentando el motor hasta fundirse.
Cilindros y Pistones
Los cilindros son los espacios dentro del bloque del motor donde se produce la combustión. La mayoría de los motores tienen múltiples cilindros (por ejemplo, 4, 6 u 8) para aumentar la potencia y suavizar el funcionamiento. Los pistones van al interior de cada cilindro y son los que provocan el movimiento del motor tras recibir la compresión generada por la explosión de la combustión. Deben entrar justo dentro del cilindro para que la compresión pueda producirse. En caso de que exista alguna holgura se perderá compresión, haciendo que el motor pierda fuerza y en casos extremos casi no ande o se tranque.
Cigüeñal
Es el centro de giro del motor de un auto. El cigüeñal es el eje que recibe el movimiento de los pistones para enviar el torque del motor a través de su giro hacia la transmisión. Es decir, es un eje que soporta el movimiento de los 3, 4, 6 u 8 pistones que tiene un auto dependiendo de su número de cilindros. Cuando la bujía hace chispa y se mezcla con el aire y gasolina que viene de los inyectores se genera una explosión o combustión que empuja los pistones provocando su movimiento, que posteriormente es transmitido al cigüeñal. La tarea del cigüeñal se centra en transformar el movimiento lineal de los pistones en movimiento rotativo. Con esto, consigue que la potencia generada por la combustión llegue a las ruedas y que puedan comenzar a girar.
Bielas
Las bielas son el puente que une el cigüeñal con los pistones. Cada pistón es soportado por una biela. De esta manera la biela transmite el movimiento del pistón hacia el cigüeñal para producir el giro del motor.
Válvulas
Hay válvulas de admisión y válvulas de escape. Las de admisión permiten que entre la mezcla de aire y bencina, que terminan haciendo la combustión junto con la chispa de la bujía. En tanto, las válvulas de escape liberan los gases generados en la combustión a través del tubo de escape. Normalmente los autos pueden tener dos o cuatro válvulas por cilindro. El convencional es una válvula para admisión y otra para escape; en tanto, los motores multivalvulares tienen dos válvulas para cada tarea, completando cuatro por cilindro.
Árbol de Levas
El eje de leva es el encargado de abrir y cerrar válvulas mientras funciona el motor. El eje de leva va girando a la par con el cigueñal en relación 2:1; esto es que dos vueltas del cigueñal son una del leva. Ambos están conectados mediante una correa de transmisión. Mientras gira, las partes puntiagudas pulsan las válvulas para cerrarlas. Las válvulas son como unos resortes, entonces cuando la punta del eje de leva deja de pulsar la parte superior de la válvula esta se abrirá y se cerrará la siguiente, así hasta completar el ciclo.
Bujías
En los motores de gasolina, es el encargado de producir la chispa en las bujías para que se inflame la mezcla que se encuentra en el interior de los cilindros. Estas pequeñas piezas deben generar la chispa para encender la mezcla entre el aire y el combustible que ingresa a los cilindros. De esa forma, permiten que se active el proceso de combustión.
Cárter
En esta parte se almacena el aceite lubricante del motor, líquido fundamental para reducir la fricción entre sus piezas móviles. Igualmente, el cárter se encarga de ofrecer protección física ante impactos, y de evitar la acumulación de polvo o suciedad en distintos elementos mecánicos.
Sistema de Refrigeración
Este sistema mantiene el motor en su temperatura óptima de funcionamiento, 95 ºC. Los tipos de refrigeración empleados son: Por aire: el aire refrigera directamente el motor. Por líquido refrigerante: Es el más utilizado en todos los vehículos. El sistema de refrigeración es responsable de mantener la temperatura del motor dentro de un rango óptimo de funcionamiento. El refrigerante circula a través del bloque motor y la culata, absorbiendo el calor generado por la combustión. El refrigerante luego pasa a través del radiador, donde se enfría mediante el flujo de aire. Un termostato controla el flujo de refrigerante para mantener la temperatura del motor constante.
Componentes del sistema de refrigeración:
- Líquido refrigerante: Es una mezcla de agua y anticongelante.
- Radiador: Donde se enfría el líquido. Está situado, normalmente, en la parte frontal del vehículo.
- Ventilador: Enfría el líquido del radiador.
- Termostato: Abre o cierra el paso del líquido por el circuito.
- Bomba de agua: Mueve el líquido por el interior del circuito.
- Ventilador eléctrico: Los vehículos modernos cuentan con ventilador eléctrico, este funciona cuando sube la temperatura sobre todo al manejar a baja velocidad.
Sistema de Lubricación
El sistema de lubricación suministra aceite a las partes móviles del motor para reducir la fricción y el desgaste. El aceite también ayuda a enfriar el motor y a limpiar los residuos de la combustión. Es crucial cambiar el aceite regularmente para mantener el motor en buen estado.
ECU (Unidad de Control Electrónico)
La ECU o Electronic Control Unit es el computador y corazón de un auto. Es el cerebro que se encarga de enviar las señales para que el motor funcione, regulando cuánta mezcla de aire y combustible entra a la zona de combustión, entre varias otras funciones. Si la ECU presentase algún problema, la única vía de solución es hacer un scanner automotriz y así poder encontrar, diagnosticar y evaluar el problema. Dependiendo de la falla, la ECU se repara o se reemplaza.
Inyectores
Son el reemplazo del carburador; los encargados de inyectar combustible y aire a la cámara de combustión para que se junten con la chispa de la bujía y así hacer las explosiones internas con la que funcionan los motores. En general es un inyector por cada cilindro y su origen se explica porque, determinado por la ECU, es mucho más eficiente que el carburador, entregando mezclas más ricas, fluidas y constantes al motor.
Alternador
Es la fuente de poder de un auto. El alternador requiere de los giros del motor para ir recargándose mientras funciona; funciona como esa ruedita pequeña que gira con la rueda de la bicicleta para encender una luz, pero el alternador es un sistema muchísimo más complejo y determinante para el funcionamiento de un auto.
Batería
La función principal de la batería es almacenar la energía necesaria para poder dar arranque al auto.
Distribuidor
El distribuidor, como su nombre lo dice, debe distribuir la energía que recibe desde la bobina hacia las bujías a través de los cables de bujía.
Bobina
La bobina es como la pila. Es la que recibe la energía del alternador para enviarlas al distribuidor.
