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Escape 101

Principios básicos de la combustión

BREVE HISTORIA DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

In 1885, Gottlieb Daimler construyó lo que se reconoce generalmente como el prototipo del motor de gasolina moderno: pequeño y rápido, con un cilindro vertical, utilizaba gasolina inyectada a través de un carburador. En 1889, Daimler introdujo un motor de cuatro tiempos con válvulas en forma de champiñón y dos cilindros dispuestos en V, que tenía una relación potencia-peso mucho más alta; todos los motores de gasolina modernos son descendientes de los motores de Daimler.

CÓMO FUNCIONA EL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS

Para entender la idea básica que está detrás de cómo funciona un motor alternativo de combustión interna, es útil tener una buena imagen mental de cómo funciona la "combustión interna". Si se pone una cantidad diminuta de combustible de alta energía (como por ejemplo gasolina) en un espacio pequeño y cerrado, y se inflama, se libera una cantidad increíble de energía en forma de gas en expansión. Si se puede crear un ciclo que permita producir explosiones como ésta varios cientos de veces por minuto, y si se aprovechara esa energía de manera útil, ¡se tendría el núcleo de un motor de automóvil!

Esto es lo que ocurre a medida que el motor de un automóvil realiza su ciclo:

Tiempo de Admisión
El pistón comienza en la parte de arriba, el puerto de admisión se abre y el pistón se mueve hacia abajo para dejar que el motor admita aire y gasolina hasta que se llene el cilindro. Solamente es necesario mezclar la más diminuta gota de gasolina con el aire para que esto funcione.
Tiempo de Compresión
Luego, el pistón se mueve de vuelta hacia arriba para comprimir esta mezcla de combustible y aire. El tiempo de compresión hace que la explosión sea más poderosa.
Tiempo de Potencia
Cuando el pistón llega a la parte de arriba de su recorrido, la bujía genera una chispa para inflamar la gasolina. La carga de gasolina contenida en el cilindro explota, impulsando el pistón hacia abajo.
Tiempo de Escape
Una vez que el pistón llega a la parte inferior de su recorrido, la válvula de escape se abre y los gases de escape dejan el cilindro para salir por el tubo de escape.

Ahora el motor está listo para el próximo ciclo, así que admite otra carga de aire y gas.

Hoy en día, casi todos los automóviles utilizan este tipo de motor alternativo de combustión interna, porque este motor es:

Eficiente en comparación con un motor de combustión externa.
Relativamente poco costoso en comparación con una turbina de gas.
Fácil de recargar con combustible en comparación con un automóvil eléctrico.

Estas ventajas superan cualquier otra tecnología existente para hacer que un automóvil se desplace.

CABALLO DE FUERZA

El ingeniero James Watt inventó la expresión caballo de fuerza. Watt vivió de 1736 a 1819 y es famoso principalmente por su trabajo para mejorar el rendimiento de los motores de vapor.

Según la historia, Watt estaba trabajando con poneys para subir el carbón en una mina de carbón y quería una manera de hablar de la fuerza disponible de uno de estos animales. Según Watt, un caballo puede hacer 33,000 pies-libra de trabajo cada minuto. Así que, imagine un caballo que sube carbón para sacarlo de una mina de carbón. Un caballo que ejerce 1 caballo de fuerza puede subir 330 libras de carbón 100 pies en un minuto, ó 33 libras de carbón 1,000 pies en un minuto, ó 1,000 libras 33 pies en un minuto. Se puede hacer cualquier combinación de pies y libras que se desee, siempre y cuando el producto sea 33,000 en un minuto y se tenga un caballo de fuerza.

Utilizando toda esta información, usted puede comenzar a ver que hay muchas maneras distintas de hacer que un motor funcione mejor. Los fabricantes de automóviles están jugando constantemente con todas las variables siguientes para hacer un motor más potente y/o con un consumo de combustible más eficiente.

Aumentar el desplazamiento - Más desplazamiento significa más potencia, porque se puede quemar más gasolina durante cada revolución del motor. Se puede aumentar el desplazamiento aumentado el tamaño de los cilindros o añadiendo más cilindros. Doce cilindros parece ser el límite práctico.
Aumentar la relación de compresión - HLas relaciones de compresión más elevadas producen más potencia, hasta un punto. No obstante, cuanto más se comprime la mezcla de aire y combustible, mayor es la probabilidad de que se prenda espontáneamente en llamas (antes de que la chispa la inflame). La gasolina de octanaje más alto evita este tipo de combustión temprana. Por eso, los automóviles de alto rendimiento necesitan generalmente gasolina de alto octanaje. Sus motores están utilizando relaciones de compresión más altas para obtener más potencia.
Dejar que entre más aire - Si se puede hacer que entre más aire, y por lo tanto más combustible, en un cilindro de un tamaño dado, se puede obtener más potencia del cilindro. Los turbocargadores y los supercargadores presurizan el aire que entra, para introducir de manera efectiva más aire en un cilindro.
Enfriar el aire que entra - Al comprimir el aire se aumenta su temperatura. Sin embargo, sería deseable tener el aire más frío posible en el cilindro, porque cuanto más caliente esté el aire, menos se expandirá cuando se produzca la combustión. Por lo tanto, muchos automóviles con turbocargador y con supercargador tienen un interenfriador. Un interenfriador es un radiador especial a través del cual pasa el aire comprimido para que se enfríe antes de entrar en el cilindro.
Dejar que el aire entre más fácilmente - A medida que un pistón se mueve hacia abajo en el tiempo de admisión, la resistencia del aire puede robarle potencia al motor. La resistencia del aire se puede reducir drásticamente poniendo dos válvulas de admisión en cada cilindro. Algunos automóviles de los más nuevos también están utilizando múltiples de admisión pulidos para eliminar la resistencia del aire ahí. Los filtros de aire de mayor tamaño también pueden mejorar el flujo de aire.
Dejar que los gases de escape salgan más fácilmente - La resistencia al flujo dificulta la salida de los gases de escape de un cilindro. Esta resistencia le roba potencia al motor. La resistencia al flujo se puede reducir añadiendo una segunda válvula de escape a cada cilindro. Un automóvil con dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape tiene cuatro válvulas por cilindro, lo cual mejora el rendimiento. Cuando oiga un anuncio de un automóvil que dice que el vehículo tiene cuatro cilindros y 16 válvulas, lo que el anuncio está diciendo es que el motor tiene cuatro válvulas por cilindro.
Si el tubo de escape es demasiado pequeño o si el silenciador tiene mucha resistencia del aire, esto puede causar contrapresión. La contrapresión es cualquier resistencia al flujo libre en un sistema de escape. Los sistemas de escape de alto rendimiento utilizan colectores de escape, tubos de escape finales grandes y silenciadores de flujo libre para eliminar la contrapresión en el sistema de escape. Cuando oiga que un automóvil tiene "escape dual," el objetivo es mejorar el flujo de los gases de escape al tener dos tubos de escape en lugar de uno.
Hacer todo más ligero - Las piezas ligeras ayudan a que el motor funcione mejor. Cada vez que un pistón cambia de dirección, utiliza energía para detener el desplazamiento en una dirección y comenzarlo en otra. Cuanto más ligero sea el pistón, menos energía tomará.
Inyectar el combustible - La inyección de combustible permite una dosificación muy precisa del combustible a cada cilindro. Esto mejora el rendimiento y la economía de combustible.