Abre el capó. Contempla el desorden de metal, plástico y caucho. Parece un kit de desactivación de bombas diseñado por un artista caótico. Si está comprando un automóvil y escucha términos como “cuatro cilindros en línea de 2.5 litros” o “arranque y parada turboalimentado”, probablemente no tenga idea de lo que eso significa realmente para su manejo diario.
La curiosidad mata al gato. Pero conocer su motor lo mantiene vivo.
En esencia, un motor de gasolina hace una cosa: convierte la energía química en movimiento mecánico. Quema combustible dentro de una cámara sellada. Por eso se llama motor de combustión interna. La combustión ocurre internamente.
Hay otras bestias por ahí. Motores diésel. Turbinas de gas. Pero todos comparten el mismo objetivo básico. También tenemos motores de combustión externa: las máquinas de vapor que tiraban de los trenes. El carbón se quema fuera del cilindro para crear vapor. El vapor empuja los pistones. La combustión interna gana en eficiencia y tamaño. Es más pequeño. Es más estricto. Trabaja más duro.
Analicemos los latidos del corazón de su automóvil.
El ciclo de cuatro tiempos
Casi todos los automóviles de gasolina utilizan el ciclo de combustión de cuatro tiempos. También se conoce como ciclo de Otto, en honor a Nikolaus Otto, quien definió el concepto en 1867.
El principio es brutal en su simplicidad. Tome combustible de alta energía. Colóquelo en un espacio pequeño y cerrado. Enciéndelo. La explosión resultante libera energía masiva en forma de gas en expansión. Aprovecha esa explosión cientos de veces por minuto. Tienes movimiento.
El ciclo tiene cuatro pasos distintos. Consumo. Compresión. Combustión. Escape.
- Carrera de admisión: El pistón comienza en la parte superior. La válvula de admisión se abre. El pistón baja. Aspira una mezcla de aire y una pequeña neblina de gasolina. No necesitas mucho combustible. Lo suficiente para quemar.
- Carrera de compresión: El pistón retrocede. Aplasta esa mezcla de aire y combustible. La compresión de la mezcla hace que la explosión posterior sea mucho más potente.
- Carrera de combustión: En la parte superior de su recorrido, la bujía se dispara. Un pequeño arco eléctrico enciende la mezcla comprimida. La gasolina explota. Los gases en expansión empujan el pistón hacia abajo con fuerza.
- Carrera de escape: El pistón toca el fondo. La válvula de escape se abre. Los gases quemados son expulsados del cilindro y bajan por el tubo de escape.
El ciclo se reinicia. El motor toma otra carga de aire y gasolina.
Este movimiento lineal de ida y vuelta de los pistones debe convertirse en un movimiento de rotación. Tus ruedas no giran hacia arriba y hacia abajo. Dan vueltas. El cigüeñal maneja esta conversión. Conectado a los pistones mediante bielas, el cigüeñal toma la fuerza en línea recta y la gira para girar.
El cigüeñal es el puente entre el caos lineal del pistón y el orden de rotación de la rueda.
Pero no se trata sólo de pistones y bielas. Necesitas un bloque para mantenerlo todo junto. Un cabezal para sellar las cámaras de combustión. Válvulas para dejar entrar y salir aire. Un sistema para gestionar el combustible.
Ahora estamos analizando las piezas básicas del motor. En concreto, los cilindros que albergan esta violencia.
La magia ocurre entre el pistón y la pared del cilindro. Ahí es donde la energía de la combustión se convierte en movimiento. Bastante simple. La mayoría de las cortadoras de césped funcionan con un solo cilindro. ¿Coches? Necesitan más músculo. Cuatro. Seis. Ocho. Incluso doce en algunos rincones exóticos del mercado. Pero juntar varios cilindros no se trata sólo de apilarlos al azar. Se trata de geometría.
Motores en línea: la simplicidad gana
Tome ese cuatro en línea que mencionamos antes. Los cuatro cilindros se encuentran en línea recta. Uno tras otro. Está limpio. Eficiente. Barato de construir porque el bloque es de una sola pieza. A la fabricación le encanta. Las piezas están estandarizadas. El mantenimiento es sencillo. Si abres el capó de un sedán compacto o de un hatchback atractivo, lo más probable es que estés viendo un cuatro en línea. Encajan muy bien en motores montados transversalmente donde el espacio es reducido en la parte delantera del automóvil.
Pero son largos. Los motores altos pueden elevar el centro de gravedad. Eso no es ideal para manejar. Y a altas RPM, el orden de encendido puede parecer un poco torpe en comparación con arreglos más equilibrados. Aun así, para la conducción diaria y la eficiencia del combustible, el motor de cuatro cilindros es el caballo de batalla. No te equivocarás con eso.
Motores en V: potencia en un espacio compacto
Ahora cambie a una configuración en V. Dos bancos de cilindros se alejaban uno del otro. Por lo general, están separados por 60 o 90 grados, aunque existen otros ángulos. Esta configuración reduce la huella del motor. Más corto que un seis en línea. Perfil más bajo. Eso hace que sea más fácil caber en vehículos más grandes o autos de alto rendimiento donde el espacio del compartimiento del motor es primordial.
Los V-6 están en todas partes en los SUV y sedanes medianos. Los V-8 todavía dominan la escena de los autos musculosos. Ofrecen ese sonido profundo y gutural que anhelan los entusiastas. Y son más suaves que los de seis cilindros en línea a altas revoluciones gracias a que los pistones opuestos anulan algunas vibraciones. Pero hay un problema. Complejidad. Más partes. Más colectores de escape para envolver. Mayores costos de fabricación. Y el enfriamiento puede ser complicado con ese estrecho valle entre las orillas.
Motores planos o bóxer: bajos y anchos
Luego está el piso de cuatro. Piso seis. Horizontalmente opuestos. Los pistones se alejan unos de otros como boxeadores en un ring. De ahí el apodo. Porsche los usa. Subaru confía en ellos. ¿Por qué? Porque la disposición plana reduce considerablemente el centro de gravedad. Mejor distribución del peso. Menos balanceo de la carrocería en las curvas. El motor se encuentra en la parte baja del chasis. Esa es una ventaja de manejo que los motores en línea y en V luchan por igualar.
Los motores planos también vibran menos que los de cuatro cilindros en línea. Los pistones opuestos se equilibran entre sí de forma natural. No se necesitan contraejes complejos. Pero son anchos. Muy amplio. Esto hace que la instalación en disposición transversal sea casi imposible. Necesita una configuración longitudinal. Se necesita más espacio. Y el acceso de mantenimiento puede ser una pesadilla. Las fugas de aceite del sello principal trasero son un problema común. Aún así, para los conductores que priorizan el manejo y la retroalimentación, el motor plano es difícil de superar.
¿Qué diseño se adapta a tus necesidades?
Todo se reduce a prioridades. ¿Quieres reparaciones económicas y embalaje sencillo? Vaya en línea. ¿Necesita más potencia en un paquete más pequeño? Motor en V. ¿Quiere la mejor dinámica de manejo y no le importa un compartimento del motor más amplio? Departamento. No hay una respuesta perfecta. solo
La bujía y la sincronización de válvulas
La combustión no ocurre por accidente. La bujía proporciona la fuente de ignición, disparando la chispa que enciende la mezcla de aire y combustible. El tiempo lo es todo aquí. Si la chispa llega demasiado pronto o demasiado tarde, la eficiencia cae en picado.
Esas válvulas son igualmente críticas. Las válvulas de admisión y escape se abren y cierran en una secuencia precisa. Dejan entrar la mezcla y dejan salir los gases de escape. Fundamentalmente, ambas válvulas deben permanecer selladas durante las carreras de compresión y potencia. Si la cámara no es hermética, se pierde presión. Pierdes poder.
Dinámica del pistón y falla del anillo
El pistón en sí es un simple cilindro de metal que se desliza hacia arriba y hacia abajo dentro del orificio. Pero la verdadera magia, y la fuente más común de dolores de cabeza por mantenimiento, reside en los anillos del pistón.
Estos anillos crean un sello deslizante entre el borde exterior del pistón y la pared del cilindro. Tienen dos trabajos no negociables:
- Sellar la cámara de combustión para que la mezcla de combustible/aire y los gases de escape no pasen por el pistón hacia el cárter.
- Evitar que el aceite del motor del cárter suba a la cámara de combustión.
Cuando esos anillos se desgastan, el sello se rompe. Esta es la razón por la que los coches más antiguos suelen desarrollar problemas de consumo de aceite. Si está completando un litro cada 1000 millas, es probable que sus anillos se disparen, lo que permitirá que el aceite se queme en la recámara. Los materiales modernos han mejorado significativamente la longevidad de los anillos, razón por la cual los motores contemporáneos pueden alargar los intervalos de cambio de aceite y durar más en general.
La biela y el cigüeñal
La biela cierra el espacio entre el pistón y el cigüeñal. Necesita girar en ambos extremos. ¿Por qué? Porque el pistón se mueve en línea recta mientras el cigüeñal gira. La varilla cambia de ángulo para adaptarse a ese movimiento, traduciendo la energía lineal en fuerza de rotación.
Esa fuerza termina en el cigüeñal. Toma el movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón y lo convierte en movimiento circular. Piense en ello como la manivela de una caja sorpresa. Empujas hacia abajo, el eje gira. Es un principio mecánico simple, pero es el corazón de la potencia del motor.
El sumidero y la gestión del aceite
Alrededor del cigüeñal se encuentra el sumidero o cárter de aceite. Este depósito contiene el aceite lubricante que circula por el motor. La gravedad empuja el aceite hacia el fondo del sumidero, donde la bomba de aceite puede agarrarlo y enviarlo de regreso a los cojinetes, pistones y válvulas.
Sin este depósito, la fricción destruiría el motor en minutos. El sumidero mantiene las piezas móviles flotando en una película de aceite, reduciendo el desgaste y disipando el calor.
Problemas del motor
Giras la llave. El motor de arranque zumba. El motor gira. Pero no capta.
Este es el clásico escenario de “arranque sin arranque”. Es frustrante, claro. Pero también es lógico. Ya conoces los conceptos básicos de la combustión interna. Ahora sólo necesitas filtrar el ruido.
Hay tres requisitos fundamentales para que un motor arranque. Si alguno de ellos falla, te quedarás atrapado presionando.
- Mezcla de combustible correcta.
- Compresión adecuada.
- Chispa fuerte.
Todo lo demás es secundario. Miles de fallos menores pueden provocar un problema de arranque, pero estos tres son los “tres grandes”. Ignórelos bajo su propio riesgo.
El problema de la mezcla de combustible
Su motor necesita combustible y aire en la proporción correcta. Demasiado pobre, demasiado rico o ninguna mezcla y la combustión se detiene.
Considere primero lo obvio: es posible que simplemente se haya quedado sin gasolina. El motor aspira aire, pero sin combustible no hay nada que quemar.
¿Pero qué pasa si tienes gasolina?
Una entrada de aire obstruida puede privar al motor de oxígeno. Obtienes combustible, pero no suficiente aire. La mezcla se vuelve demasiado rica. Las bujías se ensucian. El motor se ahoga.
Por el contrario, un sistema de combustible defectuoso podría bombear demasiado o muy poco combustible. Los motores modernos usan sensores para ajustar esto, pero ¿sistemas con carburador más antiguos? Son quisquillosos. Si el flotador está atascado o los surtidores están obstruidos, la mezcla está apagada.
Luego está la contaminación. El agua en el tanque de gasolina es mortal. No arde. Se encuentra en la parte inferior. Si la línea de combustible atrae ese lodo, el motor chisporrotea y se apaga. Las impurezas interrumpen por completo la reacción química.
Compresión: El Sello de la Vida
La compresión es lo que hace que la explosión sea poderosa. Si el aire y el combustible no se pueden exprimir con fuerza, la explosión resultante es débil. O inexistente.
La falta de compresión suele indicar una fuga. ¿Dónde?
Aros de pistón desgastados. Estos anillos sellan el espacio entre el pistón y la pared del cilindro. Cuando se desgastan, la mezcla de aire y combustible escapa más allá del pistón durante la carrera de compresión. Pierdes presión. Pierdes poder.
Válvulas con fugas. Las válvulas de admisión y escape deben cerrar herméticamente. Si los asientos se queman o los vástagos se doblan, el gas se escapa hacia el colector de escape o de admisión en lugar de permanecer en el cilindro.
Una junta de culata rota. Esta es la falla estructural más común que provoca pérdida de compresión. La culata se atornilla al bloque del motor. Entre ellos se encuentra una fina junta diseñada para crear un sello perfecto.
Cuando esa junta falla, se rompe. Se forman pequeños agujeros. El sello gotea. La compresión se filtra hacia el sistema de enfriamiento o los conductos de aceite. El motor no arranca porque la presión nunca aumenta.
Chispa: El gatillo de encendido
Sin chispa, el combustible es simplemente líquido. Necesitas una bujía para encenderlo.
Si la chispa es débil, es posible que el combustible no se encienda. Esto sucede a menudo cuando la bujía está desgastada. Los electrodos se erosionan con el tiempo. La brecha se amplía. La chispa lucha por saltar.
O se corta el cable.
Si el cable de encendido que va a la bujía está cortado o falta, la corriente no puede llegar a la bujía. Sin chispa.
Pero no se trata sólo de presencia. Se trata de sincronización.
El sincronismo de encendido dicta cuándo se dispara la chispa en relación con la posición del pistón. Si la chispa se produce demasiado pronto, impide que el pistón suba. Si dispara demasiado tarde, el pistón ya está bajando. El combustible se enciende, pero la explosión no empuja el pistón de manera efectiva. En ambos casos, el motor no arranca o funciona mal.
Otras fallas críticas
Más allá de los tres grandes, otras fallas sistémicas pueden detener un motor instantáneamente.
Batería agotada. Sencillo. Sin energía significa que no hay motor de arranque. Sin arranque, sin arranque.
Cojinetes desgastados. El cigüeñal gira sobre cojinetes. Si están desgastados o agarrotados, el cigüeñal no puede girar. El motor se bloquea.
Problemas con la sincronización de las válvulas. Si el árbol de levas falla o la correa de distribución se rompe, las válvulas no se abren ni cierran en sincronía con los pistones. El aire no puede entrar. El escape no puede salir. El motor se está asfixiando.
Falta de aceite. Si te quedas sin aceite, pierdes lubricación. Picos de fricción. El calor aumenta. Los pistones se atascan contra las paredes del cilindro. El motor se para en seco. Permanentemente.
La perfección no es necesaria
Un motor en funcionamiento no tiene por qué ser perfecto. Sólo necesita funcionar dentro de tolerancias aceptables.
Te darás cuenta cuando las cosas estén mal. Ralentí brusco. Comienzo difícil. Pérdida de poder. Estos son síntomas.
Pero cuando el motor no arranca en absoluto, estás lidiando con una falla grave. Uno de los sistemas fundamentales se ha roto.
Hemos cubierto el por qué. El siguiente paso es observar el cómo. En concreto, los subsistemas que gestionan estos fallos.
Tren de válvulas del motor y sistemas de encendido
La mayoría de los motores modernos dependen de una arquitectura específica para gestionar el flujo de aire, y la elección de la tecnología aquí dicta cuánta energía se obtiene de cada gota de combustible. El sistema de levas superiores es el estándar por una razón.
Importa dónde vive la cámara
El trabajo del tren de válvulas es simple: abrir las válvulas, cerrar las válvulas. Repetir. El mecanismo que lo impulsa es el árbol de levas, un eje con lóbulos que empujan las válvulas hacia arriba y hacia abajo. Puedes ver esta acción mecánica en la Figura 5.
Los motores modernos utilizan casi exclusivamente levas superiores. Esto coloca el árbol de levas directamente encima de las válvulas. Los lóbulos golpean las válvulas directamente o mediante un varillaje de empuje muy corto. Esta configuración reduce la inercia y permite que el motor acelere más sin que las válvulas floten.
Los diseños más antiguos colocaban el árbol de levas en el cárter de aceite, cerca del cigüeñal. Eso requirió una larga cadena de elevadores y varillas de empuje para llevar la señal a la cima. Funcionó. Todavía lo hace en algunas máquinas baratas o antiguas. Pero el diseño superior es más ligero y eficiente.
Mantener el tiempo sincronizado
El cigüeñal gira dos veces por cada vez que gira el árbol de levas. Esta relación 2:1 no es negociable. Si los pistones están en el punto muerto superior y las válvulas están abiertas, el motor explota. Para evitar esto, una correa de distribución o una cadena de distribución une los dos ejes.
Este enlace garantiza que las válvulas se abran y cierren en el milisegundo exacto en que los pistones están listos para ello.
¿Por qué cámaras aéreas duales?
Los motores de alto rendimiento no sólo quieren más aire; Quieren más flujo. Una sola válvula por puerto es un cuello de botella. Los motores modernos de alto rendimiento utilizan cuatro válvulas por cilindro: dos para admisión y dos para escape.
No se pueden mover cuatro válvulas independientes con un árbol de levas de manera eficiente. Por tanto, los ingenieros utilizan dos árboles de levas por banco de cilindros. Una leva controla las válvulas de admisión. El otro controla el escape. De aquí proviene el término levas superiores duales (o DOHC).
No es sólo marketing. Es física. Más válvulas significan una mejor respiración. Una mejor respiración significa más poder. Y más potencia requiere un tren de válvulas más complejo. La configuración de la cámara superior hace que esa complejidad sea manejable.
Cómo el sistema de encendido dispara los cilindros
El sistema de encendido (Figura 6) no simplemente enciende el automóvil. Genera una carga eléctrica de alto voltaje y la envía rápidamente a las bujías. Viaja a través de cables de encendido para llegar allí.
Primero, ese cargo afecta al distribuidor. Lo encontrarás escondido debajo del capó en la mayoría de los vehículos. Es el centro. Un cable llega al centro. Se disparan cuatro, seis u ocho cables. El número depende completamente del número de cilindros.
Estos cables de encendido entregan la carga a cada bujía. El momento es ajustado. Sólo un cilindro recibe chispa a la vez. Este encendido escalonado mantiene el motor funcionando sin problemas. Sin idiotas. Sólo ritmo.
A continuación, cubriremos cómo arranca, enfría y hace circular el aire su automóvil.
Sistemas de refrigeración, admisión de aire y arranque del motor
Mecánica de refrigeración y entrada de aire
La mayoría de los automóviles modernos dependen de un sistema de enfriamiento de base líquida para evitar que el motor se derrita. El radiador y la bomba de agua son los que más pesan aquí. El refrigerante circula a través de conductos perforados alrededor de los cilindros, absorbe el calor y luego lo vierte en el radiador antes de regresar. Es un circuito cerrado.
Pero no todos los motores siguen estas reglas. Encontrará configuraciones refrigeradas por aire en máquinas más antiguas, como los Volkswagen Beetle anteriores a 1999, además de en la mayoría de las motocicletas y cortadoras de césped. Puedes detectarlos al instante. Mire el exterior de los cilindros. Si ve aletas, se está enfriando por aire. Las aletas aumentan la superficie para disipar el calor en la corriente de aire. Esta configuración mantiene el motor más ligero. También hace que se caliente más. Y más calor normalmente significa una vida más corta y un menor rendimiento. Es una compensación.
Ahora que hemos explicado cómo sale el calor, hablemos de lo que entra. La circulación del aire no es sólo ruido de fondo. Es el combustible para el fuego.
La mayoría de los tranvías son de aspiración normal. Esa es una forma elegante de decir que el motor respira naturalmente. El aire pasa a través de un filtro y cae directamente a los cilindros. Simple. Eficaz. Pero si quieres más potencia, necesitas más aire.
Aquí es donde la inducción forzada cambia el juego. Los motores de alto rendimiento y eficiencia moderna están turboalimentados o sobrealimentados. En lugar del flujo de aire natural, estos sistemas presurizan el aire entrante. Más presión significa que puede introducir más aire y combustible en cada cilindro durante la carrera de admisión. Esa presurización se llama impulso.
¿Cómo se genera ese impulso? Dos métodos mecánicos diferentes.
Un turbocompresor utiliza energía desperdiciada. Se encuentra en su tubo de escape. Los gases de escape calientes hacen girar una turbina. Esta turbina está conectada mediante un eje a una rueda de compresor en el tracto de admisión. Es eficiente. Recicla energía que de otro modo simplemente desaparecería por el tubo de escape. Un sobrealimentador, por otro lado, es accionado mecánicamente. Está atornillado directamente al motor, generalmente mediante una correa o engranajes, y hace girar el compresor independientemente del flujo de escape.
Dado que el turbocompresor esencialmente elimina el calor y la presión del escape, libera potencia de los motores más pequeños. Piense en un pequeño motor de cuatro cilindros. Agregue un turbo y podrá producir cifras de caballos de fuerza generalmente reservadas para un seis cilindros más grande. ¿El pateador? Obtendrá entre un 10 y un 30 por ciento más de economía de combustible. Obtendrá más trabajo con menos combustible.
Análisis profundo del sistema de inicio
Impulsar el rendimiento es una cosa. Hacer que el motor se mueva en primer lugar es otra. ¿Qué pasa cuando giras la llave?
El sistema de arranque tiene dos componentes principales: el motor de arranque eléctrico y el solenoide de arranque. Es una operación de fuerza bruta. El motor de arranque tiene que hacer girar físicamente el motor durante varias revoluciones. ¿Por qué? Porque la combustión no comenzará hasta que los pistones se muevan. El motor necesita impulso para completar las carreras de admisión, compresión, potencia y escape.
Hacer girar un motor frío es un trabajo duro. El motor de arranque debe superar una resistencia importante.
- Fricción interna : Los anillos del pistón que rozan contra las paredes del cilindro crean resistencia.
- Presión de compresión : si un pistón está cerca del punto muerto superior, la mezcla de aire comprimido y combustible empuja contra él.
- Energía del tren de válvulas : El árbol de levas tiene que empujar las válvulas para abrir y cerrar. Eso requiere fuerza.
- Carga de accesorios : Todo lo que está atornillado al motor lo arrastra hacia abajo. La bomba de agua, la bomba de aceite y el alternador están todos conectados. El motor de arranque también tiene que hacerlos girar.
Esta resistencia exige una corriente masiva. Los sistemas eléctricos de los automóviles funcionan con 12 voltios. Para mover ese pesado volante, el motor de arranque consume cientos de amperios. No se puede obtener ese tipo de corriente a través de un interruptor de encendido estándar sin derretir los contactos. Por eso necesitamos el solenoide de arranque.
Piense en el solenoide como un interruptor electrónico de alta resistencia. Cuando giras la llave, envías una pequeña señal al solenoide. Cierra el circuito de alta corriente, permitiendo que toda la potencia de la batería inunde el motor de arranque. Hacer clic. Zumbido. El motor gira.
¿Qué viene después?
Hemos cubierto cómo el motor se mantiene frío, cómo respira y cómo arranca. Pero un motor es una máquina que consume recursos y genera residuos. Necesita petróleo para sobrevivir. Necesita combustible para arder. Y necesita una forma de expulsar los subproductos de la combustión sin ahogarse.
A continuación, analizaremos los subsistemas que manejan la lubricación, el suministro de combustible, la gestión de los gases de escape y
Tú llenas el tanque. Tú revisas el aceite. Pero, ¿cómo hace ese gas realmente hacer girar las ruedas? Comienza con el sistema de combustible.
Su motor no sólo quema líquido. Quema una niebla. El sistema de combustible bombea gasolina desde el tanque y la mezcla con aire. El objetivo es una relación aire-combustible precisa. Esta mezcla fluye hacia los cilindros. Sin la combinación adecuada, no se obtiene poder. O peor aún, daños al motor.
Los automóviles modernos utilizan dos métodos principales para suministrar este combustible. Inyección de combustible portuaria e inyección directa de combustible.
En la inyección de combustible en puerto, el combustible se rocía justo encima de la válvula de admisión. Se mezcla con aire antes de entrar al cilindro. La inyección directa es más agresiva. El combustible se dispara directamente a la cámara de combustión. La alta presión permite una nebulización más fina. Esto conduce a una mejor eficiencia.
Los coches más antiguos utilizaban carburadores. Mezclaban combustible y aire mecánicamente a medida que entraba el aire. Eran simples. Pero les faltó precisión. La inyección moderna está controlada por ordenador. Se ajusta milisegundo a milisegundo.
La lubricación mantiene las cosas en movimiento
El gas crea energía. El aceite previene la fricción.
El sistema de lubricación es el alma del motor. Recubre piezas móviles. Sin él, el metal roza contra el metal. Picos de calor. Piezas agarrotadas.
Dos áreas necesitan la mayor atención. Pistones y rodamientos. Los pistones se deslizan hacia arriba y hacia abajo en los cilindros. Necesitan una superficie resbaladiza. Los cojinetes permiten que giren el cigüeñal y los árboles de levas. Llevan cargas pesadas.
Aquí está el ciclo.
- El aceite se deposita en el cárter de aceite (sumidero) en la parte inferior.
- La bomba de aceite lo aspira.
- Pasa por el filtro de aceite. La arena y las virutas de metal quedan atrapadas.
- La alta presión fuerza al petróleo a través de las galerías.
- Se rocía sobre cojinetes y paredes de cilindros.
- La gravedad lo empuja hacia el sumidero.
Este ciclo se repite miles de veces por minuto. Si la bomba falla, el motor se apaga. Si el filtro se obstruye, la presión cae. Revisa tu aceite. Siempre.
Domar el ruido y los humos
Has puesto combustible. Has lubricado las piezas móviles. Ahora ocurren las explosiones.
Estas explosiones crean presión. Crean ruido. Miles de pequeñas detonaciones por minuto. Sin un sistema de escape, escucharías todos y cada uno de ellos. Sería ensordecedor.
El sistema de escape captura estos gases. Los canaliza hacia atrás. El silenciador es clave aquí. Amortigua el sonido. Convierte un disparo en un zumbido.
Pero el humo no es sólo ruido. Es un desperdicio.
Ingrese al sistema de control de emisiones. Los coches modernos son laboratorios complejos. Controlan cada bocanada de escape.
El corazón de este sistema es el convertidor catalítico. Utiliza catalizadores y oxígeno. Quema el combustible no utilizado. Descompone sustancias químicas nocivas. Convierte los contaminantes en gases menos nocivos.
Los sensores de oxígeno monitorean el flujo de escape. Le dicen a la computadora cuánto oxígeno hay presente. La computadora ajusta la mezcla de combustible en tiempo real. Esto garantiza que el catalizador funcione de manera eficiente. Menos desperdicio. Aire más limpio.
La columna vertebral eléctrica
El gas impulsa los pistones. La electricidad alimenta todo lo demás.
Tu coche tiene una batería. Proporciona alimentación de 12 voltios CC. Arranca el motor. Hace funcionar la radio, los faros, las ventanas y las computadoras. Pero la batería no es un generador. Es un dispositivo de almacenamiento.
Es necesario recargarlo.
Ese es el alternador.
Conectado al motor por una correa, el alternador gira. Genera electricidad. Envía esa energía de regreso a la batería. También alimenta cargas eléctricas mientras el motor está en marcha.
Si la correa se rompe, el alternador se detiene. La batería se agota. El motor se cala. Estás estancado.
Produciendo más potencia del motor
Ya sabes cómo funciona el motor original. Combustible, aire, aceite, escape, electricidad. Es un ecosistema equilibrado. Pero los entusiastas rara vez se conforman con las acciones.
Quieren más poder.
¿Cómo lo consigues? Rompes el equilibrio. O mejor dicho, lo optimizas.
Hay tres formas principales de aumentar la potencia y el par.
- Aumentar el flujo de aire : Más aire significa más oxígeno. Más oxígeno permite quemar más combustible. Colectores de admisión más grandes. Filtros de aire de alto flujo. Menos restricción.
- Aumentar combustible : No puedes agregar aire sin agregar combustible. Inyectores más grandes. Bombas de mayor presión. Sintonizando la ECU para soportar
La mecánica de los caballos de fuerza: cómo funcionan realmente los motores
Puedes empezar a ver que no hay una sola manera de exprimir más potencia de un motor. Los fabricantes de automóviles modifican constantemente las variables para aumentar el rendimiento o mejorar la eficiencia del combustible.
Aumente el desplazamiento. Más desplazamiento significa más potencia porque quema más combustible en cada revolución. Puede llegar allí haciendo cilindros más grandes o agregando más cilindros. Generalmente se considera que doce cilindros es el límite práctico.
Aumente la relación de compresión. Las relaciones de compresión más altas producen más potencia, hasta cierto punto. Cuanto más comprima la mezcla de aire y combustible, más probabilidades habrá de que se inflame espontáneamente antes de que se encienda la bujía. La gasolina de mayor octanaje evita esta combustión temprana. Es por eso que los automóviles de alto rendimiento necesitan combustible premium: sus motores utilizan relaciones de compresión más altas para obtener más potencia.
Mete más en cada cilindro. Si puedes meter más aire (y por lo tanto combustible) en un cilindro de un tamaño determinado, obtendrás más potencia sin aumentar el combustible necesario para la combustión. Los turbocompresores y sobrealimentadores presurizan el aire entrante para forzar eficazmente que entre más aire al cilindro.
Enfría el aire entrante. La compresión del aire eleva su temperatura. Quiere el aire más frío posible en el cilindro porque el aire más caliente se expande menos durante la combustión. Muchos automóviles turboalimentados y sobrealimentados utilizan un intercooler. Se trata de un radiador especial a través del cual pasa el aire comprimido para enfriarse antes de entrar en el cilindro.
Deja que el aire entre más fácilmente. A medida que un pistón desciende en la carrera de admisión, la resistencia del aire roba potencia. Puedes reducir esto colocando dos válvulas de admisión en cada cilindro. Algunos autos más nuevos usan colectores de admisión pulidos para eliminar la resistencia allí. Los filtros de aire más grandes también mejoran el flujo de aire.
Deje que el escape salga más fácilmente. Si la resistencia del aire dificulta que el escape salga del cilindro, le roba energía. La resistencia cae cuando agrega una segunda válvula de escape. Un automóvil con dos válvulas de admisión y dos de escape tiene cuatro válvulas por cilindro, lo que mejora el rendimiento. Cuando un anuncio de automóvil dice que tiene cuatro cilindros y 16 válvulas, significa cuatro válvulas por cilindro.
Si el tubo de escape es demasiado pequeño o el silenciador tiene una alta resistencia, se produce una contrapresión, que tiene el mismo efecto. Los sistemas de escape de alto rendimiento utilizan colectores, tubos de escape grandes y silenciadores de flujo libre para eliminar la contrapresión. “Escape doble” significa dos tubos en lugar de uno para mejorar el flujo.
Haz que todo sea más liviano. Las piezas livianas ayudan a que el motor funcione mejor. Cada vez que un pistón cambia de dirección, utiliza energía para detener un recorrido e iniciar otro. Los pistones más ligeros consumen menos energía. Esto da como resultado una mejor eficiencia de combustible y rendimiento.
Inyecte el combustible. La inyección de combustible permite una dosificación precisa del combustible en cada cilindro. Esto mejora el rendimiento y la economía de combustible.
En las siguientes secciones, responderemos algunas preguntas comunes relacionadas con el motor enviadas por los lectores.
Preguntas y respuestas del motor
¿Cuál es la diferencia entre un motor de gasolina y un motor diésel?
En un motor diésel no hay bujía. Se inyecta combustible diesel en el cilindro y el calor y la presión de la carrera de compresión hacen que el combustible se encienda. El combustible diésel tiene una mayor densidad energética que la gasolina, por lo que un motor diésel obtiene un mejor kilometraje.
¿Cuál es la diferencia entre un motor de dos tiempos y uno de cuatro tiempos?
La mayoría de las motosierras y motores de barcos utilizan motores de dos tiempos. Un motor de dos tiempos no tiene válvulas móviles y la bujía se dispara cada vez que el pistón llega a la parte superior de su ciclo. Un orificio en la parte inferior de la pared del cilindro permite la entrada de gas y aire. A medida que el pistón sube, se comprime, la bujía enciende la combustión y el escape sale por otro orificio del cilindro. Tienes que mezclar aceite con gasolina en un motor de dos tiempos porque los orificios en la pared del cilindro impiden el uso de anillos para sellar la cámara de combustión. Generalmente, un motor de dos tiempos produce mucha potencia para su tamaño porque se producen el doble de ciclos de combustión por rotación. Sin embargo, un motor de dos tiempos consume más gasolina y quema mucho aceite, por lo que es mucho más contaminante.
¿Las máquinas de vapor tienen alguna ventaja?
La principal ventaja de una máquina de vapor es que puedes utilizar cualquier cosa que se queme como combustible. Por ejemplo, una máquina de vapor puede utilizar carbón, periódicos o madera como combustible, mientras que un motor de combustión interna necesita combustible líquido o gaseoso puro y de alta calidad.
¿Por qué tener ocho cilindros en un motor? ¿Por qué no tener un cilindro grande del mismo desplazamiento?
Hay un par de razones por las que un motor grande de 4.0 litros tiene ocho cilindros de medio litro en lugar de uno grande de 4 litros. La razón principal es la suavidad. Un motor V-8 es mucho más suave porque tiene ocho explosiones espaciadas uniformemente en lugar de una gran explosión. Otra razón es el par de arranque. Cuando arrancas un motor V-8, sólo estás impulsando dos cilindros (1 litro) a través de sus carreras de compresión, pero con un cilindro grande tendrías que comprimir 4 litros.
En línea frente a forma de V
El número de cilindros dicta la personalidad de un motor. Cada cilindro alberga un pistón. Esos pistones hacen girar el cigüeñal. Más pistones bombeando significa más eventos de combustión por segundo. La energía se genera más rápido. Esa es la física básica.
Los motores de cuatro cilindros suelen estar colocados en línea recta. En línea. Simple. Los seis cilindros suelen estar dispuestos en forma de “V”. Esa forma compacta permite bloques más cortos. A los fabricantes de automóviles estadounidenses les encantaban los motores V6. Eran poderosos. Estaban en silencio. Pero el mercado cambió. La turboalimentación cambió el juego.
El cambio de percepción estadounidense
La historia importa aquí. Los consumidores solían rechazar la potencia de cuatro cilindros. Pensaron que estos motores eran lentos. Débil. Desequilibrado. Falta aceleración. Luego vinieron las importaciones japonesas. Honda y Toyota comenzaron a instalar cuatro motores eficientes en las décadas de 1980 y 1990. Los estadounidenses despertaron. El Toyota Camry vendió más que sus rivales estadounidenses. El motor compacto ganó respeto.
Trucos de ingeniería moderna
Hoy en día, un 4 cilindros puede imitar el rendimiento de un V6. Mire el EcoBoost de Ford. Utilizan turbocompresor para forzar más aire a un desplazamiento más pequeño. Mazda utiliza la tecnología SKYACTIV para lograr aerodinámica y eficiencia. Menos estrés en el motor. Mejor rendimiento. Los materiales más ligeros también ayudan. La brecha entre los dos tipos de motores se está reduciendo.
Cuando todavía necesitas un V6
La disparidad ha disminuido. Pero los motores V6 todavía tienen trabajo que hacer. No son sólo para coches de alto rendimiento. Los camiones los necesitan. Si arrastra un remolque o transporta cargas pesadas, necesita torsión. Necesitas potencia bruta. La eficiencia pasa a un segundo plano en esos escenarios. Un turbo de cuatro cilindros podría tener dificultades con la carga sostenida. El V6 cumple.
Cómo funcionan realmente los motores
La gente suele preguntar sobre lo básico. ¿Qué hay dentro de esa caja de metal?
Los componentes principales
El corazón del motor es el cilindro. Un pistón sube y baja en su interior. Las partes clave incluyen:
– bujías
– válvulas
– Anillos de pistón
– bielas
– cigüeñal
– el sumidero
El ciclo de cuatro tiempos
Casi todos los motores de gasolina utilizan un ciclo de combustión de cuatro tiempos. Convierte el combustible en movimiento.
1. Golpe de admisión
2. Carrera de compresión
3. Carrera de combustión
4. Carrera de escape
¿Por qué no arranca?
Si su automóvil no arranca, marque los “tres grandes”.
1. Mala mezcla de combustible
2. Falta de compresión
3. Falta de chispa
Miles de problemas menores pueden causar problemas. Pero estos tres son los fundamentales.
