Motores de gasolina – Partes y funcionamiento

Los motores de gasolina son máquinas de combustión interna que emplean una chispa para producir una explosión del combustible. La ignición provoca la expansión de gas empujando de esta forma un pistón. Este proceso puede darse en dos o cuatro tiempos, según sea el caso.

El ciclo termodinámico que desarrolla un motor de gasolina se conoce como Ciclo Otto. Este tipo de motor, conocido también como motor de explosión, es uno de los más utilizados en la actualidad en conjunto con el motor diésel.

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Los motores de gasolina en la historia

La destilación fraccionada del petróleo permite obtener gasolina, un combustible que se descubrió en 1857. Después, en 1860, se creó el primer motor de combustión interna que funcionaba quemando gas en el interior de un cilindro. Pero fue en 1876 que se construyó el primer motor impulsado por gasolina de las historia por Nikolaus August Otto. Era un motor de cuatro tiempos y fue la base para los subsiguientes motores de combustión interna.

Finalmente, en 1885, Karl Benz comenzó a usar motores impulsados por gasolina en los prototipos de autos. En la actualidad hay motores que funcionan con otros combustibles, tales como etanol, gas licuado del petróleo, gas comprimido, etc.

Como funcionan los motores de gasolina de cuatro tiempos?

Los motores de gasolina de combustión interna tienen mecanismos de dos tiempos o cuatro tiempos. Estos últimos son los que se usan comúnmente en los autos y para cuando se requiere de un motor estacionario.

Lo que sucede es igual dentro de cada cilindro del motor. Es suficiente tomar en cuenta lo que ocurre en uno de ellos para conocer el funcionamiento de todos durante los cuatro tiempos, que son:

  1. Admisión: Cuando comienza este tiempo, el pistón está ubicado en su punto muerto superior o PMS. En este instante, la válvula de admisión está abierta y el pistón crea un vacío en el interior de la cámara de combustión. Ayudado por el motor o por la inercia que proporciona el volante, el pistón va alcanzando el punto muerto inferior o PMI. El vacío creado por el pistón durante este tiempo hace que la mezcla aire/combustible entre en el cilindro por medio de la válvula de entrada, que está abierta.
  2. Compresión: Cuando el pistón alcanza el punto muerto inferior, el árbol de levas cierra la válvula. El árbol de levas gira de forma sincronizada con el cigüeñal y es quien había mantenido hasta este momento la válvula abierta. Ahora el cilindro empieza a subir haciendo que la mezcla carburante se comprima en su interior.
  3. Explosión: Una vez que el cilindro llega al punto muerto superior y la mezcla carburante alcanza la máxima compresión, una chispa eléctrica salta en el electrodo de las bujías para inflamar la mezcla y hacer que explote. La presión de la explosión empuja bruscamente al pistón para que baje. Este movimiento lineal se transmite a través de la biela hacia el cigüeñal, convirtiéndose en giratorio y en trabajo útil.
  4. Escape: Ahora el cilindro está de nuevo en su PMI después de la explosión, pero comienza su retorno hacia arriba. El árbol de levas se ha mantenido girando sincronizadamente con el cigüeñal. Abre la válvula de escape para dejar salir los gases que se acumularon en el cilindro, producto de la explosión. Los gases son barridos por el movimiento del pistón hacia arriba, pasan por la válvula de escape y son expelidos hacia la atmósfera por un tubo que se conecta al múltiple de escape. De esta manera los cuatro tiempos del motor se completan. Continuarán efectuándose de forma ininterrumpida en cada cilindro del motor, hasta que este se detenga y pare su funcionamiento.

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Estructura básica de los motores de gasolina

  • Culata: Es una pieza en hierro fundido (en algunos motores puede ser de aluminio), que esta ubicada encima del bloque de motor. La función de la culata es sellar la parte de arriba de los cilindros, evitando así perdidas de compresión y el escape inapropiado de los gases de salida. Las válvulas de admisión y escape se encuentran ubicadas en la culata, también lo están las bujías.Presenta además dos conductos internos: Uno que se conecta al múltiple de admisión, que permite la entrada de aire/combustible en la cámara de ignición del cilindro, y otro que se une al múltiple de escape para dejar que los gases, productos de la combustión, sean desechados al medio ambiente. Hay otros conductos que sirven para transportar líquido refrigerante para mantener la temperatura.La culata se halla unida firmemente al bloque del motor a través de tornillos. Para asegurar que hay un cierre hermético con el bloque, se coloca una junta de culta entre ambas partes. Esta unión está hecha de algún material flexible pero resistente al calor, como el amianto.
  • Bloque: En el bloque se ubican los cilindros con las respectivas camisas, cavidades en cuyo interior se desplazan los pistones o corazón del motor. El número de cilindros que posee un motor varía, también la forma en que se disponen en el bloque. Hay motores de uno o más cilindros, aunque casi todos los autos usan motores con 4, 5, 6, 8 y 12 cilindros. Algunos coches pequeños pueden tener solo 3 cilindros.

Disposiciones de los cilindros en el bloque del motor

El bloque debe ser rígido, de poca dimensión y ligero, tomando en cuenta la potencia que deba desarrollar. Las disposiciones más comunes son:

  1. En línea: Poseen en una sola línea de 3, 4, 5 o 6 cilindros.
  2. En “V”: Los cilindros se disponen en doble hilera. Pueden ser de 6, 8, 10 o 12 cilindros.
  3. Plano con cilindros opuestos: Esta disposición es menos utilizada en los motores de gasolina, pero pueden encontrarse de 4, 6 e incluso 12 cilindros.
  • Cárter: Es el compartimento donde se almacena el aceite que lubrica el cigüeñal, el árbol de levas, los pistones y otros mecanismos. Mientras el motor funciona, una bomba de aceite se encarga de extraer el fluido del cárter y enviarlo a los componentes y mecanismos que necesitan lubricación. Algunos motores no emplean bomba de aceite sino el mismo cigüeñal que, sumergido parcialmente en el aceite, lubrica las estructuras por salpicadura.

Partes del motor con ciclo Otto

  • Cigüeñal: Es un grupo de manivelas pequeñas, cada pistón contiene una, cuyo trabajo es trasformar el movimiento rectilíneo en movimiento circular o giratorio. Se ubica en el bloque del motor.
  • Cilindros: Son los orificios por los que se desplazan los pistones a lo largo de su recorrido. La capacidad útil o volumen interno del orificio es lo que se conoce como cilindrada y se expresa en centímetros cúbicos.
  • Carburador: Para que haya combustión es necesario que la gasolina entre mezclada con aire en los cilindros. Sin la presencia de oxígeno no puede darse la ignición. El oxígeno viene del aire y es el carburador el encargado de hacer la mezcla. Lo hace en una proporción de 1:10000, es decir, una parte de combustible por 10000 de aire.
    Como el aire trae impurezas, es necesario que el filtro de aire las retenga antes de que ingrese a los cilindros. El filtro de aire se ubica sobre el carburador. Sin embargo, los motores que tiene mecanismo de inyección no emplean carburador, sino que pulverizan la gasolina en el cilindro por medio de inyectores electrónicos. La bomba de gasolina se encarga de enviar el combustible al depósito del carburador o hacia los inyectores cuando se presiona el pedal.
  • Árbol de levas: Es un mecanismo conformado por un eje que posee varias levas. Las levas son las que presionan las válvulas para hacer que se abran o se cierren, de acuerdo al tiempo que opere el motor. Los muelles son los encargados de mantener las válvulas cerradas. Cuando la leva aprieta, la válvula abre.
  • Distribuidor: Es el que distribuye la chispa hacia las cuatro bujías, mandando la tensión necesaria para que salte la chispa. La chispa explota la mezcla carburante dentro del cilindro en el tiempo de explosión.
  • Motor de arranque: Es un motor eléctrico que moviliza los pistones para que se inicie el arranque del motor. El motor recoge la energía dentro de la batería y se emplea únicamente para arrancar el motor.
  • Refrigeración: Cuando el aire entra por la parte delantera del auto, es decir por el motor, un ventilador lo refrigera. Esta refrigeración constituye un complemento del sistema de lubricación con aceite. Permite mantener frescas las camisas de los cilindros.
  • Filtro de aceite: El filtro de aceite es el encargado de separar y recoger las impurezas que se presenten en el aceite.