MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
Un motor de gasolina constituye una máquina termodinámica formada por un conjunto de piezas o mecanismos fijos y móviles, cuya función principal es transformar la energía química que proporciona la combustión producida por una mezcla de aire y combustible en energía mecánica o movimiento. Cuando ocurre esa transformación de energía química en mecánica se puede realizar un trabajo útil como, por ejemplo, mover un vehículo automotor como un automóvil, o cualquier otro mecanismo, como pudiera ser un generador de corriente eléctrica.
De igual forma, con la energía mecánica que proporciona un motor térmico se puede mover cualquier otro mecanismo apropiado que se acople al mismo como puede ser un generador de corriente eléctrica, una bomba de agua, la cuchilla de una cortadora de césped, etc.
En líneas generales los motores térmicos de combustión interna pueden ser de dos tipos, de acuerdo con el combustible que empleen para poder funcionar:

• De explosión o gasolina
• De combustión interna diesel

Mientras que los motores de explosión utilizan gasolina (o gas, o también alcohol) como combustible, los de combustión interna diesel emplean sólo gasoil (gasóleo).
Si en algún momento comparamos las partes o mecanismos fundamentales que conforman estructuralmente un motor de gasolina y un motor diesel, veremos que en muchos aspectos son similares, mientras que en otros difieren por completo, aunque en ambos casos su principio de funcionamiento es parecido.

 

 

	DIESEL	OTTO
ENCENDIDO	Compresión	Por chispa (bujía)
ADMISIÓN	Aire	Mezcla carburada
COMBUSTIBLE	Gasolina o Gas natural	Gas-oil
RELACIÓN PESO TAMAÑO	Mayor tamaño	Menor tamaño

Tanto los motores de gasolina como los diesel se pueden emplear para realizar iguales funciones; sin embargo, cuando se requiere desarrollar grandes potencias, como la necesaria para mover un barco o un generador de corriente eléctrica de gran capacidad de generación, se emplean solamente motores de combustión interna diesel. 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.


CICLO OTTO

El motor de gasolina de cuatro tiempos se conoce también como “motor de ciclo Otto”, denominación que proviene del nombre de su inventor, el alemán Nikolaus August Otto (1832-1891).

El ciclo de trabajo de un motor Otto de cuatro tiempos, se puede representar gráficamente, tal como aparece en la ilustración de la derecha.

CICLO DIESEL.
El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892, de allí que a veces se denomine motor Diésel. Fue diseñado inicialmente y presentado en la feria internacional de 1900 en París como el primer motor para "biocombustible": aceite de Palma 100% puro, coco, etcétera. Diésel también reivindicó en su patente el uso de polvo de carbón como combustible, aunque no se utiliza por lo abrasivo que es.
Un motor diésel funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.
Para que se produzca la autoinflamación es necesario emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo comprendida entre los 220 y 350°C, que recibe la denominación de gasóleo.

 

Motores de cuatro tiempos

 

 El ciclo de trabajo para un motor de cuatro es como sigue:

	Carrera de admisión Motor de gasolina Durante la carrera de descenso del pistón, se abre una válvula conocida como válvula de admisión (la de la izquierda) y entra al cilindro (según indican las flechas) la mezcla de aire y gasolina atomizada (previamente elaborada en el carburador o por la inyección), debido al vacío resultante.  La otra válvula  o válvula de escape (la de la derecha) permanece cerrada. Cuando el pistón llega a su punto mas bajo, conocido como punto muerto inferior todo el cilindro está lleno de la mezcla combustible y el pistón comenzará a subir. Motor Diesel Para el caso del motor Diesel solo entra al cilindro aire sin combustible.
	Carrera de compresión Motor de gasolina En el momento en que el pistón sube, se cierra la válvula de admisión y la de escape permanece cerrada, por lo que se produce la compresión de la mezcla de aire y combustible. Esta parte del ciclo se conoce como carrera de compresión, durante ella y debido al aumento de presión, el aire se calienta,  la gasolina se evapora y mezcla íntimamente con el aire, quedando preparada para el encendido, que se produce cuando el pistón alcanza una posición muy próxima al punto mas alto conocido comopunto muerto superior. Este encendido se produce debido al salto de una chispa eléctrica en la bujía (en el centro), muy bien sincronizada en el momento preciso. La inflamación de la mezcla produce un aumento brusco de la presión que empuja el pistón hacia abajo para producir la fuerza de trabajo del motor. Motor Diesel Si nos referimos al motor Diesel solo se comprime el aire que también se calienta, luego cerca del punto muerto superior, se inyecta el combustible a muy alta presión dentro del cilíndro fínamente atomizado,con un dispositivo conocido como inyector; la temperatura del aire enciende el combustible espontáneamente (sin bujía) y se produce el aumento de presión.
	Carrera de trabajo La gran presión de los gases, al quemarse el combustible hace descender el pistón con gran fuerza y es en este momento que el motor puede producir trabajo útil capaz de mover una carga, en este caso el automóvil. Cerca del punto muerto inferior los gases se han enfriado un poco y perdido parte de la presión por lo que ya no son útiles para realizar el trabajo, en ese momento se abre la válvula de escape y comienza la última parte del ciclo. Esta parte del ciclo es idéntica para los motores de gasolina y Diesel.
	Carrera de escape El movimiento ascendente del pistón limpia el cilindro de los gases quemados que salen a través de la válvula de escape (según las flechas) mientras la válvula de admisión permanece cerrada. Cuando llega al punto muerto superior y el cilindro está limpio, empieza un nuevo descenso y se comienza un nuevo ciclo de admisión para perpetuar el movimiento del motor. Esta parte del ciclo es idéntica para los motores de gasolina y Diesel.

En resumen, pera completar un ciclo de trabajo, el cigüeñal a dado dos vueltas y se han completado cuatro carreras que son de admisión, de compresión, de trabajoy de escape, por tal motivo, este tipo de motor es conocido como de cuatro tiempos.

En el caso de los motores con mas de un pistón, todos están acoplados a un mismo cigüeñal con diferente posición y funcionan muy bien sincronizados.

Para garantizar el funcionamiento en general del motor se necesitan sistemas en él, que completan todas sus necesidades, estos son:
1.- Sistema de alimentación  de combustible y escape
2.- Sistema de lubricación
3.- Sistema de enfriamiento
4.- Sistema de encendido
5.- Sistema de arranque y generación de electricidad.

Sistema de alimentación

Se conoce como sistema de alimentación al conjunto de elementos del motor que participan en la preparación de la mezcla de aire-combustible y su introducción en el cilindro de trabajo, este sistema está compuesto por cinco partes básicas:
1.- Mecanismo de apertura y cierre de las válvulas
2.- Dispositivo de preparación de la mezcla aire-combustible.

• Gasolina

• Diesel

3.- Sistema de conductos y limpieza del aire de alimentación.
4.- Depósito, trasiego, limpieza y lineas de combustible.

Mecanismo de apertura y cierre de válvulas

Este mecanismo es de tipo mecánico y consta de un engranaje acoplado al cigüeñal del motor a través de un engrane, una cadena, o una correa dentada, que garantiza el adecuado sincronismo entre el movimiento del pistón y la apertura y cierre de la válvula de admisión. Este engrane está a su vez acoplado en un extremo a un árbol (eje) con levas llamado árbol de levas, en el árbol de levas existe una leva por cada válvula de admisión, esta leva acciona un empujador o pulsador en cuyo extremo se apoya la válvula, de manera que cuando gira, empuja la válvula y la abre, un resorte recuperador se ocupa de cerrar la válvula "siguiendo" el perfil de la leva. Vale aclarar que para el motor de cuatro tiempos, el árbol de levas gira la mitad de las vueltas que el cigüeñal debido a que el ciclo de trabajo se completa por cada dos vueltas de este. El esquema 1 que sigue, ilustra la acción leva-válvula y el 2 es una vista general del mecanismo completo.
Esquema 1

Para mas claridad el vástago de la válvula ha sido cortado, observe que el árbol de levas al girar hará que la leva empuje el pulsador y este a su vez moverá hacia arriba la válvula venciendo la fuerza del resorte recuperador. El regulador (generalmente un tornillo roscado en el pulsador) es necesario para compensar el desgaste de las piezas en contacto por el uso y para regular una pequeña holgura que debe existir entre el pulsador y  la válvula, debido al cambio de longitud del vástago entre frío y caliente.
Esquema 2

En este caso el árbol de levas está acoplado al cigüeñal por medio de un engranaje y las válvulas son accionadas a través de unas varillas o empujadores que mueven unos balancines, que son a su vez los que accionan las válvulas. El mecanismo de regulación puede verse entre el empujador y el balancín.
Resulta importante aclarar que es muy necesario para un buen funcionamiento del motor acoplar el engranaje de mando del árbol de levas adecuadamente con el del cigüeñal para lograr el exacto tiempo de apertura y cierre de las válvulas de acuerdo a la posición del pistón. Los fabricantes de autos siempre proporcionan el modo de hacer este acople, lo mas común es el uso de marcas en las caras de los engranes.

Mecanismo pistón-biela-cigüeñal

El nombre se debe a que en este mecanismo, se usan estos tres elementos para convertir la fuerza de empuje de gases a alta presión sobre un pistón, en movimiento rotatorio del un eje, según el esquema que sigue.

Observe que el movimiento de traslación del pistón colocado entre dos superficies guias, se transmite a través de una barra recta conocida como bielaa una manivela rotatoria que es el llamado cigüeñal. La flecha representa el empuje de los gases sobre el pistón, que actúan solo en la carrera de descenso, luego la inercia de un volante acoplado al cigüeñal hace subir de nuevo el pistón para una nueva actuación del empuje, convirtiendo el movimiento oscilante del pistón en rotación permanente del cigüeñal.
Aunque no es igual, se asemeja al movimiento que se hace cuando se pedalea en una bicicleta, en el cual el empuje de las piernas se convierte en movimiento rotatorio del eje de los pedales y luego de la rueda a través de la cadena.
. Árbol de levas.- Eje parecido al cigüeñal, pero de un diámetro mucho menor, compuesto por tantas levas como válvulas de admisión y escape tenga el motor. Encima de cada leva se apoya una varilla empujadora metálica, cuyo movimiento alternativo se transmite a los balancines que abren y cierran las válvulas de admisión o las de escape.

 

Culata de un motor de explosión o gasolina, del tipo DOHV (Dual Over. Head Valves – Culata de válvulas dobles), donde se puede apreciar el. funcionamiento de las válvulas de admisión y de escape. Esas válvulas. son accionadas directamente por dos árboles de levas (vistos de frente), que actúan directamente encima de éstas, para abrirlas y cerrarlas, sin. necesidad de utilizar, ni varilla empujadora, ni balancín.

El árbol de levas se encuentra sincronizado de forma tal que efectúa medio giro por cada giro completo del cigüeñal. Los motores OHV (Over Head Valves – Válvulas en la culata) tienen un solo árbol de levas, mientras que los DOHV (Dual Over Head Valves – Válvulas dobles en la culata) tienen dos árboles de levas perfectamente sincronizados por medio de dos engranes accionados por el cigüeñal. En los motores DOHV los árboles de levas están colocados encima de la culata y actúan directamente sobre las válvulas sin necesidad de incluir ningún otro mecanismo intermediario como las varillas de empuje y los balancines que requieren los motores OHV.

Aros del pistón.- Los aros son unos segmentos de acero que se alojan en unas ranuras que posee el pistón. Los hay de dos tipos: de compresión o fuego y rascador de aceite.

Las funciones de los aros son las siguientes:

De compresión o fuego:

• Sella la cámara de combustión para que durante el tiempo de compresión la mezcla aire-combustible no pase al interior del cárter; tampoco permite que los gases de escape pasen al cárter una vez efectuada la explosión.
• Ayuda a traspasar a los cilindros parte del calor que libera el pistón durante todo el tiempo que se mantiene funcionando el motor.
• Ofrece cierta amortiguación entre el pistón y el cilindro cuando el motor se encuentra en marcha.
• Bombea el aceite para lubricar el cilindro.

Rascador de aceite:

• Permite que cierta cantidad de lubricante pase hacia la parte superior del cilindro y “barre” el sobrante o el que se adhiere por salpicadura en la parte inferior del propio cilindro, devolviéndolo al cárter por gravedad.

Normalmente cada pistón posee tres ranuras para alojar los aros. Las dos primeras la ocupan los dos aros de compresión o fuego, mientras que la última la ocupa un aro rascador de aceite.

Los aros de compresión son lisos, mientras que el aro rascador de aceite posee pequeñas aberturas a todo su alrededor para facilitar la distribución pareja del lubricante en la superficie del cilindro o camisa por donde se desplaza el pistón.

Pistón.- El pistón constituye una especie de cubo invertido, de aluminio fundido en la mayoría de los casos, vaciado interiormente. En su parte externa posee tres ranuras donde se insertan los aros de compresión y el aro rascador de aceite. Mas abajo de la zona donde se colocan los aros existen dos agujeros enfrentados uno contra el otro, que sirven para atravesar y fijar el bulón que articula el pistón con la biela.
 

Estructura del pistón:
1.- Cabeza. 2.- Aros de compresión o de fuego.
3.- Aro rascador de aceite. 4.- Bulón. 5.- Biela. 6.- Cojinetes.

 

Biela.- Es una pieza metálica de forma alargada que une el pistón con el cigüeñal para convertir el movimiento lineal y alternativo del primero en movimiento giratorio en el segundo. La biela tiene en cada uno de sus extremos un punto de rotación: uno para soportar el bulón que la une con el pistón y otro para los cojinetes que la articula con el cigüeñal. Las bielas puedes tener un conducto interno que sirve para hacer llegar a presión el aceite lubricante al pistón.

Bulón.- Es una pieza de acero que articula la biela con el pistón. Es la pieza que más esfuerzo tiene que soportar dentro del motor.

Cigüeñal.- Constituye un eje con manivelas, con dos o más puntos que se apoyan en una bancada integrada en la parte superior del cárter y que queda cubierto después por el propio bloque del motor, lo que le permite poder girar con suavidad. La manivela o las manivelas (cuando existe más de un cilindro) que posee el cigüeñal, giran de forma excéntrica con respecto al eje. En cada una de las manivelas se fijan los cojinetes de las bielas que le transmiten al cigüeñal la fuerza que desarrollan los pistones durante el tiempo de explosión. A.- Cigüeñal. B.- Árbol de levas.

 

Ilustración esquemática en la que se puede apreciar la forma en que los pistones transforman el movimiento rectilíneo alternativo que producen las explosiones en la cámara de combustión, en movimiento giratorio en el cigüeñal.

Volante.- En un motor de gasolina de cuatro tiempos, el cigüeñal gira solamente media vuelta por cada explosión que se produce en la cámara de combustión de cada pistón; es decir, que por cada explosión que se produce en un cilindro, el cigüeñal debe completar por su propio impulso una vuelta y media más, correspondientes a los tres tiempos restantes. Por tanto, mientras en uno de los tiempos de explosión el pistón “entrega energía” útil, en los tres tiempos restantes “se consume energía” para que el cigüeñal se pueda mantener girando por inercia.

Esa situación obliga a que parte de la energía que se produce en cada tiempo de explosión sea necesario acumularla de alguna forma para mantener girando el cigüeñal durante los tres tiempos siguientes sin que pierda impulso. De esa función se encarga una masa metálica denominada volante de inercia, es decir, una rueda metálica dentada, situada al final del eje del cigüeñal, que absorbe o acumula parte de la energía cinética que se produce durante el tiempo de explosión y la devuelve después al cigüeñal para mantenerlo girando.

Cuando el motor de gasolina está parado, el volante también contribuye a que se pueda poner en marcha, pues tiene acoplado un motor eléctrico de arranque que al ser accionado obliga a que el volante se mueva y el motor de gasolina arranque. En el caso de los coches y otros vehículos automotores, la rueda del volante está acoplada también al sistema de embrague con el fin de transmitir el movimiento del cigüeñal al mecanismo diferencial que mueve las ruedas del vehículo.
Balancín.- En los motores del tipo OHV (Over Head Valves – Válvulas en la culata), el balancín constituye un mecanismo semejante a una palanca que bascula sobre un punto fijo, que en el caso del motor se halla situado normalmente encima de la culata. La función del balancín es empujar hacia abajo las válvulas de admisión y escape para obligarlas a que se abran. El balancín, a su vez, es accionado por una varilla de empuje movida por el árbol de levas. El movimiento alternativo o de vaivén de los balancines está perfectamente sincronizado con los tiempos del motor.




Este mecanismo se usa en :

1. Motores motores de combustión interna
   
2. Máquinas de vapor

Preparación de la mezcla aire-combustible

Para que el motor de gasolina funcione adecuadamente, debe prepararse la mezcla de aire y gasolina de manera adecuada. Esta mezcla comienza a formarse desde el punto donde se unen gasolina y aire, continua por el conducto de admisión, luego durante la carrera de admisión del pistón y termina durante la carrera de compresión, en donde el calentamiento del aire debido al incremento de la presión (los gases se calientan cuando se comprimen) evapora la gasolina y la mezcla íntimamente con el aire.
Químicamente hablando, existe una cantidad exacta de aire (que proporciona el oxígeno) para hacer la combustión de la gasolina sin que sobre ni aire ni combustible, esta cantidad se llama relación estequeométrica, y para las gasolinas comerciales, está entre 14 y 15 veces la cantidad de aire en peso, por la cantidad de gasolina, pero en la práctica, en el motor real no puede usarse esa relación porque parte del combustible saldría por el escape sin quemar, debido al escaso tiempo que tienen para encontrarse y reaccionar los miles de millones de átomos de oxígeno, con los otros tantos de combustible.

Los dispositivos de preparación de la proporción aire-gasolina de la mezcla pueden ser de dos tipos:
1.- El carburador
2.- La inyección de gasolina

Carburador

Se denomina así al dispositivo utilizado tradicionalmente para producir la mezcla aire-gasolina de los motores de combustión interna. El nombre deriva de la palabra carburante que es como se denominaba (y aun se usa) para nombrar al combustible proveedor de la energía del motor.
Este dispositivo nacido con los comienzos del motor de manera muy simple, fue evolucionando hasta convertirse en verdaderos ingenios neumo-mecánicos que se ajustaban mas adecuadamente a las necesidades del motor, así como a los requerimientos de control de contaminación elaborados por los gobiernos. Aunque aun son muchos los automóviles que funcionan con carburadores, han ido siendo sustituidos por la inyección de gasolina y puede decirse que la era del carburador está tocando a su fin en el uso automotriz, aunque quedará todavía por mucho tiempo en otros motores como los pequeños motores estacionarios, las motocicletas y similares, donde la complejidad de la inyección de gasolina es un gran problema.

Inyección de gasolina

Aunque el carburador nacido con el motor, se desarrolló constantemente hasta llegar a ser un complejo compendio de cientos de piezas, que lo convirtieron en un refinado y muy duradero preparador de la mezcla aire-gasolina para el motor del automóvil en todo el rango de trabajo, no pudo soportar finalmente la presión ejercida por las reglas de limitación de contaminantes emitidas por las entidades gubernamentales de los países mas desarrollados y fue dando paso a la inyección de gasolina, comenzada desde la décadas 60-70s principalmente en Alemania, pero que no fue tecnológicamente realizable hasta que no se desarrolló lo suficiente la electrónica miniaturizada.
La diferencia conceptual fundamental entre los dos tipos de preparación de la mezcla, es que en el carburador se hace básicamente de acuerdo a patrones mas o menos fijos, establecidos de fábrica, que con el uso se van alterando hasta sacarlo de los estrechos índices permitidos de producción de contaminantes, mientras que la inyección de gasolina tiene sensores en todos los elementos que influyen en el proceso de alimentación y escape del motor y ajusta automáticamente la mezcla para mantenerlos siempre dentro de las normas, a menos que se produzca una avería en el sistema.
Es notoria la mayor complejidad de la inyección de gasolina con respecto al carburador, lo que la encarece, pero no hay hasta ahora, ningún otro sistema que garantice la limpieza de los gases requerida para mantener la atmósfera respirable en las zonas de tránsito urbano intenso actual.
Para describir como funciona utilizaremos el diagrama de bloques siguiente

Colocado en el conducto de admisión del motor existe una electroválvula conocida como inyector, que al recibir una señal eléctrica, se abre y deja pasar la gasolina al interior del conducto. La linea de entrada al inyector tiene una presión fija  mantenida desde el depósito, por una bomba eléctrica asistida por un regulador de presión. El tiempo de duración de la señal eléctrica y con ello la cantidad de gasolina inyectada, así como el momento en que se produce la inyección, los determina la unidad procesadora central en consecuencia con la posición de la mariposa de entrada de aire al motor y las señales emitidas por un grupo de sensores que miden los factores que influyen en la formación de la mezcla.
La clave de la inyección de gasolina es la unidad procesadora central (UPC) o unidad central electrónica (UCE), que es un miniordenador cuya señal de salida es un pulso eléctrico de determinada duración en el momento exacto que hace falta (durante la carrera de admisión) al, o los inyectores. La señal principal para hacer la decisión del tiempo de apertura del inyector la recibe de una mariposa colocada en el conducto de admisión en cuyo eje hay montada una resistencia eléctrica variable, así la posición de la mariposa es interpretada por la UPC como mas o menos aire al cilindro y por lo tanto mas o menos necesidad de gasolina, regulada a través del tiempo de apertura del inyector. El momento exacto de comenzar la apertura del inyector viene de un sensor de posición montado en el árbol de levas o el distribuidor, que le indica a la UPC cuando están abiertas las válvulas de admisión y por lo tanto se está aspirando el aire que arrastrará al interior del cilindro la gasolina inyectada en el conducto de admisión.
Este trabajo lo hace la UPC utilizando un tiempo básico que viene con él por defecto y que hace funcionar el motor en condiciones normales, pero que no son las óptimas para el trabajo del motor en otras condiciones.
Para ajustar con exactitud el tiempo de apertura de los inyectores y obtener la máxima eficiencia y la mínima emisión de gases tóxicos, la UPC tiene en cuenta un grupo de otras entradas que llegan a él, procedentes de varios sensores, que vigilan el comportamiento  de los factores que influyen en el proceso de combustión, estas entradas son procesadas electrónicamente y sirven para modificar el tiempo de apertura del inyector a la cantidad exacta.
Las UPC están preparadas para ignorar los sensores cuando hay una avería de algunos de ellos, o están dando señales fuera del rango normal, y continuar con el programa básico, para permitir el funcionamiento del motor hasta llegar al taller de reparaciones. Este programa básico no se pierde aunque la UPC se quede sin alimentación eléctrica al desconectar la batería con el motor apagado como es frecuente oír.
 De acuerdo al refinamiento el sistema de inyección puede ser mas o menos complejo y tener mas o menos sensores, pero en general están compuestos por las partes básicas siguientes.

1. Los inyectores
2. El sistema de gasolina presurizada
3. Mariposa de aceleración
4. Los sensores
5. La unidad procesadora central (UPC)

El inyector

El inyector es el encargado de pulverizar en forma de aerosol la gasolina procedente de la linea de presión dentro del conducto de admisión, es en esencia una refinada electroválvula capaz de abrirse y cerrarse muchos millones de veces sin escape de combustible y que reacciona muy rápidamente al pulso eléctrico que la acciona.
El esquema que sigue ilustra el proceso de inyección de combustible.

El dibujo representa un motor de pistones durante la carrera de admisión, observe la válvula de admisión abierta y el pistón en la carrera de descenso. El aire de admisión se representa por la flecha azul.
Colocado en el camino del aire de entrada se encuentra el inyector de combustible, que no es mas que una pequeña electroválvula que cuando recibe la señal eléctrica a través del cable de alimentación se abre, dejando pasar de forma atomizada como un aerosol, la gasolina a presión, que es arrastrada al interior del cilindro por la corriente de aire.
El tiempo de apertura del inyector así como la presión a la que se encuentra la gasolina determinan la cantidad inyectada. Estos dos factores, presión y tiempo de apertura, así como el momento en que se realiza, son los que hay que controlar con precisión para obtener una mezcla óptima.

Aunque parezca simple el trabajo del inyector, en realidad puede considerarse una maravilla de la tecnología teniendo en cuenta que:

1. Cuando un pequeño motor funciona en ralentí el volumen de gasolina inyectada equivale al de una cabeza de alfiler y lo hace con mucha precisión.
2. El tiempo que tiene para inyectar la gasolina cuando el motor gira a unas 4000 RPM es de solo 0.00375 segundos es decir algo mas de 3 milésimas de segundo, en ese tiempo debe abrirse y cerrarse con gran exactitud.

El esquema que sigue representa una vista del inyector real
Así luce un inyector de gasolina real, en él puede verse una bobina eléctrica que cuando se energiza levanta la armadura  que sube la aguja y deja abierto el paso del combustible a la tobera por donde sale pulverizado, una vez que cesa la señal eléctrica, la propia presión del combustible empuja la armadura que funciona como un pistón y aprieta la aguja contra el asiento cerrando la salida completamente.

Sistema de inyección Diesel

Al final de la carrera de compresión el aire que ha entrado al cilindro durante la carrera de admisión previa, ha sido confinado a un pequeño volumen llamado cámara de combustión y sometido a una fuerte compresión y está muy caliente. Si en ese momento se inyecta al interior del cilindro la cantidad adecuada de combustible Diesel pulverizado, este se inflamará y producirá el debido incremento de presión que actúa sobre el pistón para producir la carrera de fuerza del motor. El mecanismo que se ocupa de dosificar, pulverizar e introducir al cilindro en el instante y por el tiempo adecuados el combustible al cilindro se llama sistema de inyección.
El proceso de inyectar combustible en el motor Diesel puede resumirse en pocas palabras como se ha hecho, y aparentemente parece ser simple, pero en realidad está rodeado de un gran número de particularidades que hacen de él, una de las mayores conquistas tecnológicas realizadas por el hombre en la mecánica de precisión del siglo XX. Baste decir que este sistema tiene que poder inyectar con gran exactitud y a grandes presiones (entre 120 y 400 kg/cm²), volúmenes de líquido que pueden ser comparables con el de la cabeza de un alfiler, con un comienzo y tiempo de duración muy exactos, a frecuencias que pueden llegar a mas de 2000 ciclos por segundo, y por un período de millones de ciclos sin fallo. Súmele a eso que la inyección se produce en una cámara donde hay combustión simultánea a la inyección, en un ambiente caliente y agresivo y me dirá si no es un verdadero milagro tecnológico haberlo conseguido y perfeccionado.
Para preparar el terreno y que usted pueda conocer las particularidades básicas relacionadas que hacen complejo el funcionamiento del sistema de inyección, hagamos un análisis de los factores involucrados en el proceso.

Esquema del sistema

Durante el desarrollo del motor Diesel, los fabricantes han elaborado diferentes sistemas mecánicos que cumplen con los requisitos de trabajo, uno de los mas utilizados y del que nos ocuparemos aquí es el sistema Bosch.
En la figura se representa de manera esquemática un sistema Bosh de inyección.
En él, una bomba capaz de dosificar y elevar la presión a los valores necesarios para la inyección y en el momento preciso del combustible, gira arrastrada por el motor a través de un acoplamiento, esta bomba es la bomba de inyección. Unos conductos de alta presión llevan el combustible hasta los inyectores, que son los encargados de producir el aerosol dentro del cilindro.
Una pequeña bomba adosada a la bomba de inyección y accionada por esta, trasiega el combustible desde el depósito y la alimenta haciéndolo pasar

por un juego de filtros. La capacidad de bombeo de esta bomba de trasiego es muy superior a las necesidades del motor, lo que sirve para incluir un regulador de presión que adecua y estabiliza la presión de alimentación a la bomba de inyección, desviando por el retorno el combustible en exceso. Este combustible en exceso sirve además para refrigerar la bomba de inyección.
Un mecanismo especial encargado de regular el avance a la inyección se interpone entre el acoplamiento al motor y la bomba de inyección. Al final de la bomba y acoplado a ella, se encuentra el regulador de velocidad, este regulador incluye una palanca de accionamiento que se acopla al mecanismo del pedal del acelerador, desde donde el conductor puede aumentar y disminuir la potencia o velocidad de giro del motor.

Conductos de admisión y limpieza del aire.

Estas partes del motor pertenecen al sistema de alimentación y pueden separarse en dos:

1. Conductos de admisión
2. Filtro de aire

Conductos de admisión

El conducto de admisión puede ser desde un simple tramo de tubo que tiene en un extremo el filtro de aire y en el otro el acople al motor cerca de las válvulas de admisión para un pequeño motor Diesel, hasta un complejo y bien diseñado sistema de tuberías que puede dividirse en  dos partes:

• Un haz de tubos que se distribuyen en un extremo a los cilindros del motor poli-cilíndrico y que coinciden en el otro en una cavidad común donde se apoya el carburador o la mariposa del sistema de inyección de gasolina conocido como múltiple de admisión.

• Un conducto mas o menos tortuoso que trae el aire del exterior al filtro y luego lo acopla a la entrada del carburador o a la mariposa del sistema de inyección.

• Para el caso del motor Diesel, en la mayor parte de los casos no existe mariposa alguna en el sistema de alimentación de aire, por lo que lo común es, que este conducto de admisión comunique el aire exterior con el fitro y luego al múltiple de admisión.

La longitud, forma y diámetro de estos tubos son el resultado de un meticuloso trabajo de experimentación  que tiene como objetivo obtener el mejor llenado del cilindro y su modificación nunca se recomienda. Aunque parezca  simple, no lo es tanto,  estos conductos corresponden a un sistema  inter-dependiente y no a la unión de simples piezas, todos ellos hacen un trabajo conjunto que en muchos casos y en determinadas condiciones de funcionamiento, logran llenar el cilindro a presiones mayores que la atmosférica, especialmente en los llamados múltiples de resonancia, donde las ondas de presión generados por el cierre de unas válvulas de admisión llegan a otras, creando una sobre presión que favorece en mucho el llenado del cilindro. Estos múltiples de resonancia producen una suerte se sobrealimentación del motor.
La imagen que sigue representa un simple sistema de admisión y limpieza de aire.

Este es un sistema sin gran complejidad, en él, el aire del exterior entra directamente al filtro  acoplado en un extremo del carburador, debajo de este último está el múltiple de admisión que se acopla a un costado del motor, justo en la entrada del conducto que conduce a la válvula de admisión.
Las flechas desde el exterior representan el flujo de aire.
Es común que desde el filtro hasta el exterior exista otro conducto que puede perseguir dos objetivos
1.- Obtener el aire mas frío lejos del calentamiento redundante del motor
2.- Darle altura a la entrada, ya que
mientras mas cerca del suelo el aire tiene mas polvo.
Las imágenes que sigue, corresponden a diferentes múltiples de admisión, puede observarse que van desde simples conductos hasta complejos sistemas de tubos.

Filtro de aire

El filtro de aire tiene una importancia vital para la duración del motor, ya que evitan la entrada de partículas sólidas flotantes en el aire que lo desgastarían por abrasión, especialmente en ambientes polvorientos.
Este filtro antiguamente estaba constituido por un recipiente lleno con un entramado de fibras humedecidas con aceite, por el cual pasaba el aire de admisión. El aceite retenía el polvo por adherenciay se denominaban filtros húmedos, su eficacia no era muy buena especialmente cuando se acumulaba en él mucha suciedad ya que dejaban de filtrar, pero tenían la ventaja de que eran "lavables" por lo que podían reusarse muchas veces.
Desde hace unas cuatro décadas, fueron sustituidos por los filtros de papel, en estos el material filtrante es un papel cuya porosidad ha sido elaborada cuidadosamente para que ofrezca poca resistencia al paso del aire, pero que retenga las partículas mas pequeñas contenidas en el aire. estoa filtros se le llama filtros secos. Para aumentar la superficie de filtrado y tener mayor capacidad de trabajo sin obstruirse con la menor resistencia, el filtro se construye con un largo papel arrollado en forma de acordeón.
Son muy eficientes en cuanto a la limpieza del aire, pero tienen las desventajas que cuando se retiene mucha suciedad se obstruyen dificultando el trabajo del motor, y que son necesariamente desechables, porque si se intenta lavarlos se agrandan los poros y su eficacia se reduce dramáticamente.
Las imágenes que siguen representan dos tipos comunes de filtros secos.

Sistema de trasiego de combustible

El sistema de trasiego de combustible está constituido por los elementos necesarios para bombear el combustible desde el depósito hasta el motor. Su composición estará en dependencia del tipo de motor y de la forma en que se realiza la mezcla de aire y combustible en él, generalmente está compuesto por una bomba, un sistema de filtrado y los conductos de transporte, en algunos casos hay conductos de retorno.
Las cada vez mas exigentes normas de seguridad en cuanto a la emisión de vapores al exterior en el uso de los combustibles de los motores, especialmente los de gasolina, ha hecho que los automóviles vengan dotados de todo un sistema de captura y posterior quemado en el motor de los vapores del tanque de combustible.  Estos sistemas serán tratados en punto aparte.

La bomba de combustible puede ser:

• Eléctrica, colocada dentro, o muy cerca del tanque de combustible (inyección de gasolina).
• De diafragma, accionada por el motor (generalmente para la mezcla por carburador).
• De pistones (usada en los sistemas Diesel Bosh y otros)

El gráfico a continuación es un esquema básico de los elementos de un sistema moderno de trasiego de combustible en el automóvil de inyección de gasolina.

Las partes constituyentes del sistema de trasiego de combustible son:
1.- El depósito o tanque
2.- La bomba de gasolina
3.- Las líneas de combustible
4.- Las lineas de vapores
5.- El filtro

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.
 
Múltiple de escape.- Conducto por donde se liberan a la atmósfera los gases de escape producidos por la combustión. Normalmente al múltiple de escape se le conecta un tubo con un silenciador cuya función es amortiguar el ruido que producen las explosiones dentro del motor. Dentro del silenciador los gases pasan por un catalizador, con el objetivo de disminuir su nocividad antes que salgan al medio ambiente.



SISTEMA DE LUBRICACION:
 Filtro de aceite.- Recoge cualquier basura o impureza que pueda contener el aceite lubricante antes de pasar al sistema de lubricación del motor.

Bomba de aceite.- Envía aceite lubricante a alta presión a 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.

Cárter.- Es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que utiliza el 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.
. Aceite lubricante.- Su función principal es la de lubricar todas las partes móviles del motor, con el fin de disminuir el rozamiento y la fricción entre ellas. De esa forma se evita el excesivo desgaste de las piezas, teniendo en cuenta que el cigüeñal puede llegar a superar las 6 mil revoluciones por minuto.

Como función complementaria el aceite lubricante ayuda también a refrescar los pistones y los cojinetes, así como mantenerlos limpios. Otra de las funciones del lubricante es ayudar a amortiguar los ruidos que produce el motor cuando está funcionando..

El aceite lubricante en sí ni se consume, ni se desgasta, pero con el tiempo se va ensuciando y sus aditivos van perdiendo eficacia hasta tal punto que pasado un tiempo dejan de cumplir su misión de lubricar. Por ese motivo periódicamente el aceite se debe cambiar por otro limpio del mismo grado de viscosidad recomendada por el fabricante del motor. Este cambio se realiza normalmente de acuerdo con el tiempo que estipule el propio fabricante, para que así los aditivos vuelvan a ser efectivos y puedan cumplir su misión de lubricar. Un tercio del contenido de los aceites son aditivos, cuys propiedades especiales proporcionan una lubricación adecuada.

Toma de aceite.- Punto desde donde la bomba de aceite succiona el aceite lubricante
Varilla medidora del nivel de aceite.- Es una varilla metálica que se encuentra introducida normalmente en un tubo que entra en el cárter y sirve para medir el nivel del aceite lubricante existente dentro del mismo. Esta varilla tiene una marca superior con la abreviatura MAX para indicar el nivel máximo de aceite y otra marca inferior con la abreviatura MIN para indicar el nivel mínimo. Es recomendable vigilar periódicamente que el nivel del aceite no esté nunca por debajo del mínimo, porque la falta de aceite puede llegar a gripar (fundir) el motor.

SISTEMA DE ENCENDIDO
Distribuidor o Delco.- Distribuye entre las bujías de todos los cilindros del motor las cargas de alto voltaje o tensión eléctrica provenientes de la bobina de encendido o ignición. El distribuidor está acoplado sincrónicamente con el cigüeñal del motor de forma tal que al rotar el contacto eléctrico que tiene en su interior, cada bujía recibe en el momento justo la carga eléctrica de alta tensión necesaria para provocar la chispa que enciende la mezcla aire-combustible dentro de la cámara de combustión de cada pistón.



Bobina de encendido o ignición.- Dispositivo eléctrico perteneciente al sistema de encendido del motor, destinado a producir una carga de alto voltaje o tensión. La bobina de ignición constituye un transformador eléctrico, que eleva por inducción electromagnética la tensión entre los dos enrollados que contiene en su interior. El enrollado primario de baja tensión se conecta a la batería de 12 volt, mientras que el enrollado secundario la transforma en una corriente eléctrica de alta tensión de 15 mil ó 20 mil volt. Esa corriente se envía al distribuidor y éste, a su vez, la envía a cada una de las bujías en el preciso momento que se inicia en cada cilindro el tiempo de explosión del combustible.
Motor de arranque.- Constituye un motor eléctrico especial, que a pesar de su pequeño tamaño comparado con el tamaño del motor térmico que debe mover, desarrolla momentáneamente una gran potencia para poder ponerlo en marcha.

El motor de arranque posee un mecanismo interno con un engrane denominado “bendix”, que entra en función cuando el conductor acciona el interruptor de encendido del motor con la llave de arranque. Esa acción provoca que una palanca acoplada a un electroimán impulse dicho engrane hacia delante, coincidiendo con un extremo del eje del motor, y se acople momentáneamente con la rueda dentada del volante, obligándola también a girar. Esta acción provoca que los pistones del motor comiencen a moverse, el carburador (o los inyectores de gasolina), y el sistema eléctrico de ignición se pongan funcionamiento y el motor arranque.

Una vez que el motor arranca y dejar el conductor de accionar la llave en el interruptor de encendido, el motor de arranque deja de recibir corriente y el electroimán recoge de nuevo el piñón del bendix, que libera el volante. De no ocurrir así, el motor de arranque se destruiría al incrementar el volante las revoluciones por minuto, una vez que el motor de gasolina arranca.



Cables de alta tensión de las bujías.- Son los cables que conducen la carga de alta tensión o voltaje desde el distribuidor hasta cada bujía para que la chispa se produzca en el momento adecuado.

Bujía.- Electrodo recubierto con un material aislante de cerámica. En su extremo superior se conecta uno de los cables de alta tensión o voltaje procedentes del distribuidor, por donde recibe una carga eléctrica de entre 15 mil y 20 mil volt aproximadamente. En el otro extremo la bujía posee una rosca metálica para ajustarla en la culata y un electrodo que queda situado dentro de la cámara de combustión.

La función de la bujía es hacer saltar en el electrodo una chispa eléctrica dentro de la cámara de combustión del cilindro cuando recibe la carga de alta tensión procedente de la bobina de ignición y del distribuidor. En el momento justo,  la chispa provoca la explosión de la mezcla aire-combustible que pone en movimiento a los pistones. Cada motor requiere una bujía por cada cilindro que contenga su bloque.

Otros componentes: Batería.alternador,regulador y cables eléctricos.

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

Entre los métodos de enfriamiento más comúnmente utilizados se encuentra el propio aire del medio ambiente o el tiro de aire forzado que se obtiene con la ayuda de un ventilador. Esos métodos de enfriamiento se emplean solamente en motores que desarrollan poca potencia como las motocicletas y vehículos pequeños. Para motores de mayor tamaño el sistema de refrigeración más ampliamente empleado y sobre todo el más eficaz, es el hacer circular agua a presión por el interior del bloque y la culata.

Para extraer a su vez el calor del agua una vez que ha recorrido el interior del motor, se emplea un radiador externo compuesto por tubos y aletas de enfriamiento.. Cuando el agua recorre los tubos del radiador transfiere el calor al medio ambiente ayudado por el aire natural que atraviesa los tubos y el tiro de aire de un ventilador que lo fuerza a pasar a través de esos tubos.

En los coches o vehículos antiguos, las aspas del  ventilador del radiador y la bomba que ponía en circulación el agua se movían juntamente con el cigüeñal del motor por medio de una correa de goma, pero en la actualidad se emplean ventiladores con motores eléctricos, que se ponen  en funcionamiento automáticamente cuando un termostato que mide los grados de temperatura del agua dentro del sistema de enfriamiento se lo indica. El radiador extrae el calor del agua hasta hacer bajar su temperatura a unos 80 ó 90 grados centígrados, para que  el ciclo de enfriamiento del motor pueda continuar.

En los coches modernos el sistema de enfriamiento está constituido por un circuito cerrado, en el que existe un cámara de expansión donde el vapor del agua caliente que sale del motor se enfría y condensa. Esta cámara de expansión sirve también de depósito para poder mantener la circulación del agua fresca por el interior del motor.

Partes principales

Bomba,Radiador,ventilador,termostato,mangueras,medidores de temperatura o sensores

PARTES FUNDAMENTALES DE UN MOTOR DE GASOLINA

Desde el punto de vista estructural, el cuerpo de un motor de explosión o de gasolina se compone de tres secciones principales:

• Culata
• Bloque
• Cárter

 

Partes principales en las. que se divide un motor< de. 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 sólo tres.

El bloque del motor debe poseer rigidez, poco peso y poca dimensión, de acuerdo con la potencia que desarrolle.
Las disposiciones más frecuentes que podemos encontrar de los cilindros en los bloques de los motores de gasolina son las siguientes:

• En línea
• En “V”
• Planos con los cilindros opuestos

 

Diferente disposición de los cilindros en el bloque de los motores de gasolina: 1.- En línea. 2.- En "V". 3.- Plano de cilindros opuestos.

Los bloques en línea pueden contener 3, 4, 5 ó 6 cilindros. Los motores con bloques en “V” tienen los cilindros dispuestos en doble hilera en forma de “V”. Los más comunes que se pueden encontrar son:  “V-6”, “V-8”, “V-10” y “V-12”. Los bloques planos son poco utilizados en los motores de gasolina, aunque se pueden encontrar de 4, 6 y hasta de 12 cilindros en unas pocas marcas de coches.



Existen además otras disposiciones de los pistones en un bloque, como por ejemplo los radiales o de estrella (ilustración de la derecha),  estructura esta que se empleó durante muchos años en la fabricación de motores de gasolina para aviones.

 

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.