Motores

Colocacíón y arquitectura del motor

En los automóviles modernos la colocación del motor se situa en la parte delantera del vehículo en la mayoria de los casos, salvo automóviles deportivos que llevan el motor de forma central hacia atrás. En los vehículos con motor delantero, este puede estar dispuesto de forma transversal o longitudinal.

El motor transversal: es el más utilizado debido a que la tendencia actual es hacer los coches cortos de la parte delantera para conseguir que el interior del vehículo sea lo más habitable (grande) posible.

Resultado de imagen para motor transversal

El motor longitudinal: se usa actualmente en vehículos con tracción trasera.Tambien este motor se ha utilizado con tracción delantera como se ve en la figura.

Los motores pueden tener formas diversas dependiendo de la disposición de los cilindros. Se construyen tres tipos de motores:

– Motores con cilindros en linea.

– Motores con cilindros en V.

– Motores con cilindros horizontales opuestos.

Motor en linea: tiene los cilindros dispuestos en linea de forma vertical en un solo bloque. Este motor se puede utilizar desde 2 a 8 cilindros, el motor de 4 cilindros es el mas utilizado hoy en dia. El motor en linea es el mas sencillo constructivamente hablando por lo que su coste es mas economico asi como sus reparaciones.

Resultado de imagen para motor en linea

Motor en V: tiene los cilindros repartidos en dos bloques unidos por la base o bancada y formando un cierto angulo (60º, 90º, etc). Se utiliza este motor para 6 cilindros en adelante. Esta forma constructiva es ventajosa para un numero de cilindros mayor de 6, ya que es mas compacta, con lo cual el cigueñal, al ser mas corto, trabaja en mejores condiciones. Tiene la desventaja de que la distribucción se complica ya que debe contar con el doble de arboles de levas que un motor en linea, lo que trae consigo un accionamiento (correas de distribucción) mas dificil y con mas mantenimiento.

Resultado de imagen para motor en v

Motor con cilindros horizontalmente opuestos (motor boxer): es un caso particular de los motores de cilindros en V. Los cilindros van dispuestos en dos bloques que forman un ángulo de 180º colocados en posición horizontal y en sentidos opuestos que se unen por su base o bancada. La ventaja de esta disposición es que reduce la altura del motor, por lo que se puede utilizar motos de gran cilindrada, en coches deportivos y autobuses que disponen de mucho espacio a lo ancho y no en altura.

Resultado de imagen para motor con cilindros horizontalmente opuestos

2.2. Diferencias en los motores según la distribución utilizada

La distribución comprende el grupo de elementos auxiliares necesarios para el funcionamiento de los motores de cuatro tiempos. Su misión es efectuar la apertura y cierre de las válvulas en los tiempos correspondientes del ciclo de admisión y escape, sincronizadas con el giro del cigüeñal, del cual recibe movimiento.

Según la distribución utilizada la forma constructiva de los motores cambia. Hay tres tipos de distribuciones: SV, OHC y OHV.

El sistema SV no se utiliza desde hace tiempo ya que las válvulas no están colocadas en la culata sino en el bloque motor, lo que provoca que la cámara de compresión tenga que ser mayor y el tamaño de las cabezas de las válvulas se vea limitada.

El sistema OHV (OverHead Valve): se distingue por tener el árbol de levas en el bloque motor y las válvula dispuestas en la culata. La ventaja de este sistema es que la transmisión de movimiento del cigüeñal a el árbol de levas se hace directamente por medio de dos piñones o con la interposición de un tercero, también se puede hacer por medio de una cadena de corta longitud. Lo que significa que esta transmisión necesita un mantenimiento nulo o cada muchos km (200.000). La desventaja viene dada por el elevado numero de elementos que componen este sistema lo que trae con el tiempo desgastes que provocan fallos en la distribución (reglaje de taques) .

Resultado de imagen para sistema ohv

El sistema OHC (OverHead Cam): se distingue por tener el árbol de levas en la culata lo mismo que las válvulas. Es el sistema utilizado hoy en día en todos los coches a diferencia del OHV que se dejo de utilizar al final de la década de los años 80 y principio de los 90. La ventaja de este sistema es que se reduce el numero de elementos entre el árbol de levas y la válvula por lo que la apertura y cierre de las válvulas es mas preciso. Tiene la desventaja de complicar la transmisión de movimiento del cigüeñal al árbol de levas, ya que, se necesitan correas o cadenas de distribución mas largas que con los km. tienen mas desgaste por lo que necesitan mas mantenimiento.

 

Hay una variante del sistema OHC, el DOHC la D significa Double es decir doble árbol de levas, utilizado sobre todo en motores con 3, 4 y 5 válvulas por cilindro.

Resultado de imagen para sistema ohc

Tres válvulas por cilindro                                        Cuatro válvulas por cilindro

Accionamiento de la distribución según el sistema utilizado.

Resultado de imagen para sistema ohv
Resultado de imagen para sistema ohc
Resultado de imagen para sistema ohc

Sistema OHV                                                   Sistema OHC                                                                     Sistema DOHC

Dentro del sistema OHC hay diferentes formas de accionar las válvulas

 

Arbol de levas actuando sobre el balancín                                    Arbol de levas por debajo del balancín                              Arbol de levas actuando directamente sobre la válvula

 

2.3. Cilindrada, relación de compresión, motor cuadrado, supercuadrado y alargado

Términos utilizados para el estudio del motor

Los términos teóricos mas importantes a la hora de estudiar un motor son:

Punto muerto superior (PMS): es cuando el pistón en su movimiento alternativo alcanza la punto máximo de altura antes de empezar a bajar.

Punto muerto inferior (PMI): es cuando el pistón en su movimiento alternativo alcanza el punto máximo inferior antes de empezar a subir.

Diámetro o calibre (D): Diámetro interior del cilindro (en mm.)

Carrera (C): Distancia entre el PMS y el PMI (en mm).

Cilindrada unitaria (V): es el volumen que desplaza el pistón del PMI al PMS.

Volumen de la cámara de combustión (v): Volumen comprendido entre la cabeza del pistón en PMS y la culata.

Resultado de imagen para camara combustion

Relación de compresión (Rc): Relación entre la suma de volúmenes (V + v) y el volumen de la cámara de combustión. Este dato se expresa en el formato ejemplo: 10,5/1. La relación de compresión (Rc) es un dato que nos lo da el fabricante no así el volumen de la cámara de combustión (v) que lo podemos calcular por medio de la formula de la (Rc).

La Rc para motores gasolina viene a ser del orden de 10/1. Con motores turboalimentados desciende este valor.

La Rc para motores diesel viene a ser del orden de 20/1.

Calculo de un ejemplo real: Volkswagen Passat 1.9 TDi.
Diámetro por carrera (mm)= 79,5 x 95,5.
Cilindrada= 1896 cc.
Relación de compresión= 19,5 : 1.
– Calculo de la cilindrada a partir del diámetro y el calibre.

– Calculo del volumen de la cámara de combustión (v) a partir de la relación de compresión (Rc).

En función de la medida de la carrera y diámetro diremos que un motor es:

D>C = Motor supercuadrado.
D=C = Motor cuadrado.
D\C = Motor alargado.

 

Actualmente se tiende a la fabricación de motores con mayor diámetro que carrera, con objeto de que al disminuir la carrera se reduzca la velocidad lineal del pistón y el desgaste de este y el cilindro provocado por el rozamiento entre ambos. Ejemplo Fiat 1.9 TD. Diámetro por carrera 82 x 90,4, Opel 1.6 i. diámetro por carrera 79 x 81.5, Citroen 2.0 16V diámetro por carrera 86 x 86, como se ve las medidas son muy dispares.

Las ventajas de los motores cuadrados y supercuadrados son:

a) Cuanto mayor es el diámetro (D), permite colocar mayores válvulas en la culata, que mejoran el llenado del cilindro de gas fresco y la evacuación de los gases quemados.
b) Las bielas pueden ser mas cortas, con lo que aumenta su rigidez.
c) Se disminuye el rozamiento entre pistón y cilindro por ser la carrera mas corta, y, por tanto, las perdidas de potencia debidas a este rozamiento.
d) Cigüeñal con los codos menos salientes, o sea, mas rígido y de menor peso.

Los inconvenientes son:
a) Se provoca un menor grado de vació en el carburador, con lo que la mezcla se pulveriza peor, y, por tanto, se desarrolla menor potencia a bajo régimen.
b) Los pistones han de ser mayores y por ello mas pesados.
c) Menor capacidad de aceleración y reprise.

 

2.4. Funcionamiento de los motores

El motor Otto de cuatro tiempos

Resultado de imagen para motor otto de 4 tiempos

Un motor de combustión interna convierte una parte del calor producido por la combustión de gasolina o de gasoil en trabajo. Hay varias formas de éstos motores. Las mas conocidas son las de gasolina, un invento del ingeniero y comerciante alemán Nikolaus August Otto 1876 y el motor diesel.

El funcionamiento del motor Otto de cuatro tiempos:

Cada cilindro tiene dos válvulas, la válvula de admisión A y la de escape E . Un mecanismo que se llama árbol de llevas las abre y las cierra en los momentos adecuados. El movimiento de vaivén del émbolo se transforma en otro de rotación por una biela y una manivela.

El funcionamiento se explica con cuatro fases que se llaman tiempos:

1. tiempo (aspiración): El pistón baja y hace entrar la mezcla de aire y gasolina preparada por el carburador en la cámara de combustión.

2. tiempo (compresión): El émbolo comprime la mezcla inflamable. Aumenta la temperatura.

3. tiempo (carrera de trabajo): Una chispa de la bujía inicia la explosión del gas, la presión aumenta y empuja el pistón hacia abajo. Así el gas caliente realiza un trabajo.

4. tiempo (carrera de escape):
El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape.

El árbol de manivela convierte el movimiento de vaivén del pistón en otro de rotación. Durante dos revoluciones sólo hay un acto de trabajo, lo que provoca vibraciones fuertes. Para reducir éstas, un motor normalmente tiene varios cilindros, con las carreras de trabajo bien repartidas. En coches corrientes hay motores de 4 cilindros, en los de lujo 6, 8, 12 o aún más.

Motor diesel de cuatro tiempos

Resultado de imagen para motor diesel 4 tiempos

El motor de gasolina al principio tenía muy poca eficiencia. El ingeniero alemán Rudolf Diesel estudió las razones y desarrolló el motor que lleva su nombre (1892), cuya eficiencia es bastante mayor.

Hay motores diesel de dos y de cuatro tiempos. Uno de cuatro tiempos se explica aquí:

1. tiempo (aspiración): Aire puro entra en el cilindro por el movimiento retrocediente del pistón.

2. tiempo (compresión): El pistón comprime el aire muy fuerte y éste alcanza una temperatura muy elevada.

3. tiempo (carrera de trabajo): Se inyecta el gasoil, y éste se enciende inmediatamente por causa de la alta temperatura

4. tiempo (carrera de escape): El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape

El motor de dos tiempos

Resultado de imagen para motor de dos tiempos

Motores de combustión interna convierten una parte del calor de la combustión de gasolina en trabajo. Hay motores de 4-tiempos y de dos tiempos, éstos últimos especialmente utilizados en motocicletas, cortacéspedes o como fuera bordas. No hacen falta válvulas y cada dos tiempos hay una carrera de trabajo, lo que significa que cada revolución del motor produce un impulso. A la gasolina hay que añadir aceite para lubricar el émbolo y el árbol de manivela.

Así funcciona un motor de dos tiempos:

1. Tiempo

La bujía inicia la explosión de la mezcla de aire y gasolina previamente comprimida. En consequencia de la presión del gas caliente baja el pistón y realiza trabajo. También cierra el canal de admisión A , comprime la mezcla abajo en el cárter, un poco mas tarde abre el canal U y el canal de Escape E . Bajo la compresión adquirida el gas inflamable fresco fluye del cárter por el canal U hacia la cámera de explosión y empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape. Así el cilindro se llena con mezcla fresca.

2. Tiempo

El émbolo vuelve a subir y cierra primero el canal U , después el canal de escape E. Comprime la mezcla, se abre el canal de admisión A y llena el cárter con la mezcla nueva preparada por el carburador.

El árbol de manivela convierte el movimiento de vaivén del émbolo en un movimiento de rotación.

www.000webhost.com