Motores de combustión interna

¿Qué es un motor de combustión interna?

Un motor de combustión interna, motor a explosión o motor a pistón, es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde dentro de la cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha combustión se produce dentro de la propia máquina, a diferencia de, por ejemplo, la máquina de vapor.

Tipos de motores

El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo desarrolló, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina, aunque también se lo conoce como motor de ciclo Beau de Rochas debido al inventor francés que lo patentó en 1862.

El motor diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo.

Clasificación de los motores según el ciclo

De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro.
De cuatro tiempos (4T): efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros.

Existen los diésel y gasolina, tanto en 2T como en 4T

Ciclo de 4 tiempos (4T)

Ciclo de 2 tiempos (2T)

Aplicaciones más comunes

Las diferentes variantes de los dos ciclos, tanto en diésel como en gasolina, tienen cada uno su ámbito de aplicación.

2T gasolina: tuvo gran aplicación en las motocicletas, motores de ultraligeros (ULM) y motores marinos fuera-borda hasta una cierta cilindrada, habiendo perdido mucho terreno en este campo por las normas anti-contaminación. Actualmente siguen en uso para las cilindradas mínimas de ciclomotores y scooters (50 cc), o un poco más grandes de motocicletas de competición y moto-cross, pequeños motores de moto sierras y otras máquinas portátiles ligeras, y pequeños grupos electrógenos (2015).

4T gasolina: domina en las aplicaciones en motocicletas de todas las cilindradas, automóviles, aviación deportiva y fuera borda.

2T diésel: domina en las aplicaciones navales de gran potencia, hasta 100000 CV hoy día, y tracción ferroviaria. En su momento de auge se usó en aviación con cierto éxito.

4T diésel: domina en el transporte terrestre, automóviles y aplicaciones navales hasta una cierta potencia. Empieza a aparecer en la aviación deportiva.

4T GASOLINA

2T GASOLINA

4T DIESEL

2T DIESEL

Estructura y Funcionamiento

Los motores Otto y los diésel tienen los mismos elementos principales: (bloque, cigüeñal, biela, pistón, culata, válvulas) y otros específicos de cada uno, como la bomba inyectora de alta presión en los diésel, o antiguamente el carburador en los Otto.

Bloque de un motor V8

Cigüeñal

Biela

Pistón

Culata

Válvulas

Bomba Inyectora Diesel

Carburador

Historia del motor de combustión interna

La invención se puede remontar a dos italianos: el padre Eugenio Barsanti, un sacerdote escolapio, y Felice Matteucci, ingeniero hidráulico y mecánico, que ya en 1853 detallaron documentos de operación y construcción y patentes pendientes en varios países europeos como Gran Bretaña, Francia, Italia y Alemania.

Los primeros prototipos carecían de la fase de compresión; es decir, la fase de succión terminaba prematuramente con el cierre de la válvula de admisión antes de que el pistón llegase a la mitad, lo que provocaba que la chispa que generaba la combustión que empuja la carrera del pistón fuese débil. Como consecuencia el funcionamiento de estos primeros motores era deficiente. Fue la fase de compresión la que dio una eficiencia significativa al motor de combustión interna, que lograría el reemplazo definitivo de los motores a vapor e impulsaría el desarrollo de los automóviles, ya que lograba desarrollar una potencia igual o mayor en dimensiones considerablemente mucho más reducidas.

Las primeras aplicaciones prácticas de los motores de combustión interna fueron los motores fuera de borda. Esto fue debido a que el principal impedimento para la aplicación práctica del motor de combustión interna en vehículos terrestres era el hecho de que, a diferencia de la máquina de vapor, no podía comenzar desde parado. Los motores marinos no sufren este problema, ya que las hélices son libres de un significativo momento de inercia.

El motor tal como lo conocemos hoy fue desarrollado por el alemán Nikolaus Otto, quien en 1886 patentó el diseño de un motor de combustión interna a cuatro tiempos, basado en los estudios del inventor francés Alphonse Beau de Rochas de 1862, que a su vez se basó en el modelo de combustión interna de Barsanti y Matteucci.

Rudolf Diesel

Nikolaus Otto

Alphonse Beau de Rochas

Tipos de motores según su forma

Motor Lineal: Normalmente disponible en configuraciones de 2, 4, 5 y 6 cilindros, el motor en línea es un motor de combustión interna con todos los cilindros alineados en una misma fila, sin desplazamientos. Se han utilizado enmotocicletas, automóviles, locomotoras y aviones, aunque el término "en línea" tiene un significado más amplio cuando se refiere a motores de aviación.

Motor en V: Se denomina motor en V a una disposición de motor de combustión en donde los cilindros se agrupan en dos bloques o filas de cilindros, donde forman una letra "V", y que convergen en el mismo cigüeñal. En estos motores el aire de admisión es succionado por dentro de la V y los gases de escape expulsados por los laterales L y R.

Motor en W: El motor W es una configuración de motor en la cual los bancos de cilindros están ubicados de manera que semejan una letra W, de la misma forma que un motor en V recuerda una letra V. Hay tres implementaciones totalmente diferentes de este concepto: una con tres bancos de cilindros, una con cuatro bancos, y una con dos bancos de cilindros y dos cigüeñales.

Motor Radial o de Estrella: En este grupo se encuentran dos tipos de motores, ambos con disposición radial de los cilindros: los motores de tipo radial y los motores de tipo rotativo, utilizados ambos principalmente en los motores de aviación y como motores estáticos. La diferencia entre ambos consiste en que los motores de tipo radial mantienen el bloque fijo, girando el cigüeñal en su interior, mientras que los de tipo rotativo, el cigüeñal permanece fijo y es el bloque entero el que gira.

Motor en Oposición o Bóxer: El motor de cilindros horizontalmente opuestos, es el utilizado en los Volkswagen Escarabajo, Volkswagen Kombi, el Porsche 911, y es muy usado actualmente por Subaru (en el Impreza, Legacy, etc.) y tienen por lo general entre 4 y 6 cilindros

Motor Lineal

Motor en V

Motor Radial o Estrella

Motor Bóxer

Posición del motor

Delantera: La posición del motor más habitual es al frente, lo que se conoce como motor delantero. Esta posición aprovecha mejor el espacio para pasajeros, ya que el giro de las ruedas restaría espacio si el maletero estuviese delante. Además permite una mejor refrigeración del motor, porque puede recibir el viento cuando avanza.

Trasera : Este ayuda a que la tracción mejore al cargar más peso sobre las ruedas motrices. Habitualmente hay que incorporar aberturas laterales para la refrigeración del motor.

Central: Si el motor está entre los ejes delantero y trasero, su posición es central, la disposición central del motor permite un reparto más equilibrado de masa entre los dos ejes, lo que requiere menor inercia para empezar y dejar de girar. Por eso se utiliza especialmente en automóviles de carreras. La disposición central no es absolutamente central; lo que se intenta es que el motor esté entre los ejes, alargando el morro en los central-delanteros, o colocando el motor delante del eje trasero en los central-traseros colocando un maletero más largo.