Características de un motor a gasolina. Al momento de comprar un carro vemos primero el precio y sobretodo el motor. El motor, porque así sacamos un cálculo del precio que vamos a gastar al momento de adquirir el combustible y sobretodo saber que es motor durará un largo tiempo. Por eso muchas de las personas compran un carro porque tiene unmotor a gasolina puesto que tiene algunas características esenciales que no tiene otro motor, como el diesel por ejemplo.
Características esenciales El¬ motor de gasolina, o el Motor Otto fue descubierto en 1879 y era un motor de cuatro tiempos, lo cual se usa en la actualidad. Este ciclo de cuatro tiempos se denomina “de explosión” y está conformado por la admisión, la compresión, la explosión y el escape. En la admisión se combina la mezcla entre el aire y lagasolina al interior de los cilindros que tiene el motor. La Compresión ocurre cuando cierras el pitillo de la admisión logrando que estas se mezclen bien y se contraigan (cerrar pitillo de admisión antes del Punto Muerto Inferior, PMI). Antes del PMS (Punto Muerto Superior) salta la chispa de la bujía proveniente delcircuito de alta tensión produciéndose la famosa llamada Explosión. Ya al último se produce el Escape, en donde se abre la válvula de escape y el pistón sube empujando los gases quemados que salen expulsados por el escape a través de la válvula de dicho nombre, repitiéndose el proceso una y otra vez. Otra característica es que los¬ motores son muchos más ligeros, puesto que el material de que esta hecho tiene un peso menor a los que usan por ejemplo losmotores diesel, que tienen que aguantar revoluciones. Otra también seria que los¬ carros que usan gasolina son más rápidos y potentes puesto que su revolución es más potente al de un motor de diesel ya que es pura, y el de diesel funciona con par motor.
Características y diferencias entre los dos y los cuatro tiempos
Motor Otto de 2T refrigerado por aire de una motocicleta: azul aire, verde mezcla aire/combustible, rojo combustión, gris gases quemados. El motor de dos tiempos se diferencia en su construcción, del motor de cuatro tiempos Otto en las siguientes características:
Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro tiempos en el que únicamente esta activa la cara superior. La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el cilindro). Este motor carece de las válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos. El pistón dependiendo de la posición que ocupa en el cilindro en cada momento abre o cierra el paso de gases a través de las lumbreras. El cárter del cigüeñal debe estar sellado y cumple la función de cámara de precompresión. En el motor de cuatro tiempos, por el contrario, el cárter sirve de depósito de lubricante. La lubricación, que en el motor de cuatro tiempos se efectúa mediante el cárter, en el motor de dos tiempos se consigue mezclando aceite con el combustible en una proporción que varía entre el 2 y el 5 por ciento. Dado que esta mezcla está en contacto con todas las partes móviles del motor se consigue la adecuada lubricación.
Funcionamiento
Fase de admisión-compresión Fase de admisión-compresión El pistón se desplaza hacia arriba (la culata) desde su punto muerto inferior, en su recorrido deja abierta la lumbrera de admisión. Mientras la cara superior del pistón realiza la compresión en el carter, la cara inferior succiona la mezcla de aire y combustible a través de la lumbrera. Para que esta operación sea posible el cárter tiene que estar sellado. Es posible que el pistón se deteriore y la culata se mantenga estable en los procesos de combustión. fase de explosión-escape Al llegar el pistón a su punto muerto superior se finaliza la compresión y se provoca la combustión de la mezcla gracias a una chispa eléctrica producida por la bujía. La expansión de los gases de combustión impulsan con fuerza el pistón que transmite su movimiento al cigüeñal a través de la biela. En su recorrido descendente el pistón abre la lumbrera de escape para que puedan salir los gases de combustión y la lumbrera de transferencia por la que la mezcla de aire-combustible pasa del cárter al cilindro. Cuando el pistón alcanza el punto inferior empieza a ascender de nuevo, se cierra la lumbrera de transferencia y comienza un nuevo ciclo. Lubricación El aceite, mezclado con la gasolina, es desprendido en el proceso de quemado del combustible. Debido a las velocidades de la mezcla, el aceite se va depositando en las paredes del cilindro, pistón y demás componentes. Este efecto es incrementado por las altas temperaturas de las piezas a lubricar. Un exceso de aceite en la mezcla implica la posibilidad de que se genere carbonilla en la cámara de explosión, y la escasez el riesgo de que se gripe el motor. Estos aceites suelen ser del tipo SAE 30, al que se le añaden aditivos como inhibidores de corrosión y otros. La mezcla de aceite y gasolina es ideal hacerla en un recipiente aparte, y una vez mezclados, verterlos al deposito. Ventajas e inconvenientes Ventajas El motor de dos tiempos no precisa válvulas de los mecanismos que las gobiernan, por lo tanto es más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico.
Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su marcha es más regular. Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena el lubricante.
Desventajas El motor de dos tiempos es altamente contaminante ya que en su combustión se quema aceite continuamente, y nunca termina de quemarse la mezcla en su totalidad. Al no quemarse la mezcla en su totalidad en el interior de la cámara de explosión y debido al barrido de los gases de escape mediante la admisión de mezcla, no se aprovecha completamente todo el combustible utilizado y esto genera un rendimiento menor. Por ello, aunque tiene una carrera de trabajo en cada vuelta de cigüeñal, a diferencia de un motor de 4 tiempos que tiene una carrera de trabajo cada dos vueltas, no alcanza a tener el doble de potencia que un motor de cuatro tiempos de la misma cilindrada. Al ser un motor cuyo régimen de giro es mayor, sufre un desgaste mayor que el motor de 4 tiempos.
Curvas Características del motor
Aunque estos índices varían un tanto dependiendo del tipo y naturaleza del motor, en reglas generales en los motores de combustión interna se comportan como se indica en el gráfico de la izquierda. El eje horizontal representa el crecimiento de la velocidad de rotación, mientras que el vertical, el crecimiento de la potencia, par motor o torque y el consumo específico de combustible. Se entiende por consumo específico de combustible, la cantidad de combustible que se consume para producir la unidad de potencia; por ejemplo: gramos/kilowatts-hora Veamos el comportamiento de cada uno de los índices.
Potencia La potencia en el motor de combustión interna crece todo el tiempo con el aumento de la velocidad de rotación, hasta un máximo en el valor de la velocidad nominal, a partir de la cual comienza a decrecer drásticamente, especialmente en el motorDiesel. Par motor Los motores de combustión interna tienen muy bajo torque a bajas y altas velocidades de rotación, según se muestra en la curva azul del gráfico. Los valores altos del par motor se obtienen a las velocidades medias con un máximo en un punto que depende del tipo y naturaleza del motor, cuando un motor tiene el par máximo a bajas velocidades de rotación, se dice que es un motor elástico, ya que puede adaptarse mejor a los cambios de carga bajando la velocidad y aumentando el torque; por ejemplo: subiendo una colina. En forma general este punto de par máximo responde a las reglas generales siguientes: 1.- Los motores de gasolina tienen el punto de velocidad de par máximo en un valor mas bajo del rango de trabajo que los motores Diesel. 2.- Para el motor de gasolina, el punto de par máximo será mas bajo a medida que aumente la carrera del pistón. Como durante el desarrollo del motor de gasolina, cada vez la carrera se ha ido haciendo mas pequeña, puede decirse que: los modernos motores tienen el par máximo en un punto mas alto que los antiguos. 3.- Los motores Diesel de inyección directa, tienen el punto de par máximo a mas alta velocidad de rotación, mientras que los de inyección indirecta y de cámara MAN a mas bajas (son mas elásticos). Consumo específico de combustible El consumo de combustible para producir la potencia se comporta en el motor de gasolina como se muestra en la curva roja, puede apreciarse que hay un punto con el consumo de combustible mínimo, y un relativo ancho rango donde se mantiene muy próximo al mínimo, cambiando drásticamente al alza, para la bajas velocidades y especialmente para las altas. De este comportamiento se desprende, que si quiere ahorrarse gasolina, deben evitarse las altas velocidades. Los motores Diesel tienen su punto de menor consumo específico a velocidades de rotación mas altas, por lo que en este caso, lo mas conveniente, es utilizarlo cerca de la potencia máxima.
Motor a gasolina El motor a gasolina es un tipo de motor de combustión interna que utiliza la explosión de un combustible, provocada mediante una chispa, para expandir un gas empujando así un pistón. Hay de dos y de cuatro tiempos. El ciclo termodinámico utilizado es conocido como Ciclo Otto. Este motor, también llamado motor de gasolina o motor Otto, es junto al motor diesel, el más utilizado hoy en día en automoción. Partes de un motor a gasolina La culata
La culata constituye una pieza de hierro fundido (o de aluminio en algunos motores), que va colocada encima del bloque del motor. Su función es sellar la parte superior de los cilindros para evitar pérdidas de compresión y salida inapropiada de los gases de escape. En la culata se encuentran situadas las válvulas de admisión y de escape, así como las bujías. Posee, además, dos conductos internos: uno conectado al múltiple de admisión (para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en la cámara de combustión del cilindro) y otro conectado al múltiple de escape (para permitir que los gases producidos por la combustión sean expulsados al medio ambiente). Posee, además, otros conductos que permiten la circulación de agua para su refresco. La culata está firmemente unida al bloque del motor por medio de tornillos. Para garantizar un sellaje hermético con el bloque, se coloca entre ambas piezas metálicas una “junta de culata”, constituida por una lámina de material de amianto o cualquier otro material flexible que sea capaz de soportar, sin deteriorarse, las altas temperaturas que se alcanzan durante el funcionamiento del motor.
El bloque En el bloque están ubicados los cilindros con sus respectivas camisas, que son barrenos o cavidades practicadas en el mismo, por cuyo interior se desplazan los pistones. Estos últimos se consideran el corazón del motor. La cantidad de cilindros que puede contener un motor es variable, así como la forma de su disposición en el bloque. Existen motores de uno o de varios cilindros, aunque la mayoría de los coches o automóviles utilizan motores con bloques de cuatro, cinco, seis, ocho y doce cilindros, incluyendo algunos coches pequeños que emplean solo tres. El bloque del motor debe poseer rigidez, poco peso y poca dimensión, de acuerdo con la potencia que desarrolle.
Carter El cárter es una de las piezas fundamentales en la rigidez y consistencia de un motor. Desde el punto de vista teórico, el cárter es una caja metálica donde se introduce todo el bloque del motor para aislarlo del exterior, con el propósito de protegerlo, lubricarlo, etc. Esta caja metálica, es en realidad una rígida carcasa de acero, que como se ha dicho contiene al bloque motor, y soporta las fuerzas del cigüeñal y los cilindros producidas durante el funcionamiento del motor. En ciertos diseños, para aumentar la rigidez del motor y a la vez reducir el peso del mismo, la fabricación del cárter se realiza con aleaciones de aluminio o magnesio. El bloque del motor y el cárter se encuentran fuertemente fijados. El cárter protege a todo el motor de la entrada de agua, polvo, y toda contaminación posible. Además garantiza condiciones de seguridad, impidiendo proyecciones en caso de fallo, y evitando el acceso de personas o elementos externos a piezas funcionales del motor. El cárter es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que permite lubricar el cigüeñal, los pistones, el árbol de levas y otros mecanismos móviles del motor. Una vez que la bomba de aceite distribuye el lubricante entre los diferentes mecanismos, el sobrante regresa al cárter por gravedad, permitiendo así que el ciclo de lubricación continúe, sin interrupción, durante todo el tiempo que el motor se encuentre funcionando.
Funcionamiento de un motor típico de gasolina de cuatro tiempos
Los motores de combustión interna pueden ser de dos tiempos, o de cuatro tiempos, siendo los motores de gasolina de cuatro tiempos los más comúnmente utilizados en los coches o automóviles y para muchas otras funciones en las que se emplean como motor estacionario. Una vez que ya conocemos las partes, piezas y dispositivos que conforman un motor de combustión interna, pasamos a explicar cómo funciona uno típico de gasolina. Como el funcionamiento es igual para todos los cilindros que contiene el motor, tomaremos como referencia uno sólo, para ver qué ocurre en su interior en cada uno de los cuatro tiempos: • • • •
Admisión Compresión Explosión Escape
Primer tiempo Admisión: Al inicio de este tiempo el pistón se encuentra en el PMS (Punto Muerto Superior). En este momento la válvula de admisión se encuentra abierta y el pistón, en su carrera o movimiento hacia abajo va creando un vacío dentro de la cámara de combustión a medida que alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior), ya sea ayudado por el motor de arranque cuando ponemos en marcha el motor, o debido al propio movimiento que por inercia le proporciona el volante una vez que ya se encuentra funcionando. El vacío que crea el pistón en este tiempo, provoca que la mezcla airecombustible que envía el carburador al múltiple de admisión penetre en la cámara de combustión del cilindro a través de la válvula de admisión abierta
Segundo tiempo Compresión: Una vez que el pistón alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior), el árbol de leva, que gira sincrónicamente con el cigüeñal y que ha mantenido abierta hasta este momento la válvula de admisión para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en el cilindro, la cierra. En ese preciso momento el pistón comienza a subir comprimiendo la mezcla de aire y gasolina que se encuentra dentro del cilindro.
Tercer tiempo Explosión: Una vez que el cilindro alcanza el PMS (Punto Muerto Superior) y la mezcla airecombustible ha alcanzado el máximo de compresión, salta una chispa eléctrica en el electrodo de la bujía, que inflama dicha mezcla y hace que explote. La fuerza de la explosión obliga al pistón a bajar bruscamente y ese movimiento rectilíneo se transmite por medio de la biela al cigüeñal donde se convierte en movimiento giratorio y trabajo útil.
Cuarto tiempo .Escape: El pistón, que se encuentra ahora de nuevo en el PMI después de ocurrido el tiempo de explosión, comienza a subir. El árbol de leva, que se mantiene girando sincrónicamente con el cigüeñal abre en ese momento la válvula de escape y los gases acumulados dentro del cilindro, producidos por la explosión, son arrastrados por el movimiento hacia arriba del pistón, atraviesan la válvula de escape y salen hacia la atmosfera por un tubo conectado al múltiple de escape.
De esta forma se completan los cuatro tiempos del motor, que continuarán efectuándose ininterrumpidamente en cada uno de los cilindros, hasta tanto se detenga el funcionamiento del motor.
Bomba de aceite Es la que se encarga de enviar aceite lubricante a alta presión de los mecanismos del motor como son, por ejemplo, los cojinetes de las bielas que se fijan al cigüeñal, los aros de los pistones, el árbol de leva y demás componentes móviles auxiliares, asegurando que todos reciban la lubricación adecuada para que se puedan mover con suavidad manteniendo un flujo y presión dentro de los límites apropiados a las características de diseño del motor. Las bombas se diseñan de forma que consigan un caudal adecuado a la superficie de los cojinetes y elementos a lubricar, teniendo también en cuenta la función de refrigeración del aceite.
Bomba de gasolina Extrae la gasolina del tanque de combustible para enviarla a la cuba del carburador cuando se presiona el “acelerador de pie” de un vehículo automotor o el “acelerador de mano” en un motor estacionario. Desde hace muchos años atrás se utilizan bombas mecánicas de diafragma, pero últimamente los fabricantes de motores las están sustituyendo por bombas eléctricas, que van instaladas dentro del propio tanque de la gasolina.
Carburador El carburador mezcla el combustible con el aire en una proporción de 1:10000 para proporcionar al motor la energía necesaria para su funcionamiento. Esta mezcla la efectúa el carburador en el interior de un tubo con un estrechamiento practicado al efecto, donde se pulveriza la gasolina por efecto venturi. Una bomba mecánica, provista con un diafragma de goma o sintético, se encarga de bombear desde el tanque principal la gasolina para mantener siempre llena una pequeña cuba desde donde le llega el combustible al carburador. .En los coches actuales esa bomba de gasolina, en lugar de ser mecánica es eléctrica y se encuentra situada dentro del propio tanque principal de combustible. Para evitar que la cuba se rebose y pueda llegar a inundar de gasolina la cámara de combustión, existe en el interior de la cuba un flotador encargado de abrir la entrada del combustible cuando el nivel baja y cerrarla cuando alcanza el nivel máximo admisible. .El propio carburador permite regular la cantidad de mezcla aire-combustible que envía a la cámara de combustión del motor utilizando un mecanismo llamado mariposa. Por medio del acelerador de pie del coche, o el acelerador de mano en los motores estacionarios, se regula transitoriamente el mecanismo de la mariposa, lo que permite una mayor o menor entrada de aire al carburador. De esa forma se enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible que entra en la cámara de combustión del motor, haciendo que el cigüeñal aumente o disminuya las revoluciones por minuto. Cuando la mezcla de aire-combustible es pobre, las revoluciones disminuyen y cuando es rica, aumentan. ALGUNAS CAUSAS QUE PUEDEN IMPEDIR QUE UN MOTOR DE GASOLINA FUNCIONE CORRECTAMENTE Las causas para que el motor de gasolina falle o no funcione correctamente pueden ser muchas. No obstante la mayoría de los problemas que puede presentar un motor de gasolina se deben,
principalmente, a defectos eléctricos, de combustible o de compresión. A continuación se relacionan algunos de los fallos más comunes: 1.- Defectos eléctricos
Bujía demasiado vieja o con mucho carbón acumulado. Cables deteriorados que producen salto de chispa y, por tanto, pérdidas de la corriente de alto voltaje. Cable partido o flojo en la bobina de ignición, el distribuidor, las bujías o en el sistema electrónico de encendido. La bobina de ignición, el ruptor o el distribuidor que envía la chispa a la bujía no funciona adecuadamente. Distribuidor desfasado o mal sincronizado con respecto al ciclo de explosión correspondiente, lo que produce que la chispa en la bujía se atrase o adelante con relación al momento en que se debe producir. Mucho o poco huelgo en el electrodo de la bujía por falta de calibración o por estar mal calibradas. Batería descargada, por lo que el motor de arranque no funciona.
Cables flojos en los bornes de la batería. 2.- Fallos de combustible
No hay combustible en el tanque, por lo que el motor trata de arrancar utilizando solamente aire sin lograrlo. Hay gasolina en el tanque, en la cuba del carburador o en los inyectores, pero la toma de aire se encuentra obstruida, impidiendo que la mezcla aire-combustible se realice adecuadamente. El sistema de combustible puede estar entregando muy poca o demasiada gasolina, por lo que la proporción de la mezcla airecombustible no se efectúa adecuadamente.
Hay impurezas en el tanque de gasolina como, por ejemplo, agua o basuras, que se mezclan con el combustible. En el caso del combustible mezclado con agua, cuando llega a la cámara de combustión no se quema correctamente. En el caso de basura, puede ocasionar una obstrucción en el sistema impidiendo que el combustible llegue a la cámara de combustión. 3.- Fallos de compresión Cuando la mezcla de aire-combustible no se puede comprimir de forma apropiada, la combustión no se efectúa correctamente dentro del cilindro produciendo fallos en el funcionamiento del motor. Estas deficiencias pueden estar ocasionadas por:
Aros de compresión o fuego del pistón gastados, por lo que la compresión de la mezcla aire-combustible no se efectúa convenientemente y el motor pierde fuerza. Las válvulas de admisión o las de escape no cierran herméticamente en su asiento, provocando escape de la mezcla aire-combustible durante el tiempo de compresión.
Escapes de compresión y de los gases de combustión por la culata debido a que la “junta de culata”, que la sella herméticamente con el bloque del motor se encuentra deteriorada. Otros defectos que pueden ocasionar el mal funcionamiento del motor de gasolina son los siguientes:
Cojinetes de las bielas desgastados, impidiendo que el cigüeñal gire adecuadamente Tubo de escape obstruido
Falta de lubricante en el cárter, lo que impide que el pistón se pueda desplazar suavemente por el cilindro llegando incluso a gripar o fundir el motor.
