Funcionamiento de un motor de explosión de automóvil

El funcionamiento de un motor de explosión, que es el típico de los automóviles de gasolina, se basa en la fuerza expansiva que tiene una mezcla de gasolina vaporizada cuando, mezclada con aire y preparada en cierta proporción, se inflama súbitamente gracias a la oportuna llegada de una chispa eléctrica. Cuando esto se produce, los gases se expansionan y aumentan violentamente de volumen y como quiera que se hallan encerrados dentro de una cámara cilíndrica, llamada cilindro, que resulta estanca y donde sólo hay una pieza móvil, el pistón o émbolo, este aumento de volumen de los gases inflamados produce una fuerza muy importante que acciona vigorosamente al pistón. Esta fuerza creada servirá para proporcionar el movimiento de todos los demás órganos del vehículo.

La forma de proceder, más detallada, es la siguiente:

Sea un cilindro hueco como el que nos muestra la parte superior de la figura 3. En el interior de este cilindro puede desplazarse un pistón que se halla unido, por su parte baja, a un eje acodado, transmisor del movimiento, que recibe el nombre de cigüeñal, el cual gira de la forma que indica la flecha de la figura, al ser empujado por el pistón que desciende a lo largo del cilindro.

Cuando la cámara superior del cilindro se llena de gas explosivo y éste prende, la fuerza de expansión del gas resultante obliga al pistón a descender a lo largo del cilindro y con ello se crea el giro del cigüeñal.

Ahora bien: Con un motor como el representado en la figura 3 vosotros os estaréis preguntando cómo se ha metido la mezcla de gasolina y aire en la cámara superior y estaréis deduciendo, con suma lógica, que, una vez expansionado el gas, el movimiento de este «invento» se ha terminado para siempre. Así es en efecto.

Por lo tanto, vamos a acercamos a un dibujo más real. Lo tenemos en la figura 4. ¿Qué os parece si le ponemos en la parte superior del cilindro un mínimo de dos válvulas y las sincronizamos para que trabajen de la manera que más nos convenga? Por ejemplo: Cuando el pistón o émbolo está en su punto más alto posible (los técnicos le llaman punto muerto superior y lo abrevian con las letras P.M.S.) se inicia el ciclo con la abertura de la válvula (1), llamada válvula de admiSión porque por ella entra el gas vaporizado y mezclado con aire. A medida que el pistón va descendiendo se produce el vacío y el gas entra a ocupar este vacío en virtud de la presión atmosférica a que está sometido en el exterior. Este es el tiempo llamado de admisión porque el cilindro se está llenando de gas, o sea admitiendo gas hasta que el pistón ha descendido al final de su carrera posible, es decir, ha llegado a su punto muerto inferior (P.M.I.).

En el momento en que el pistón llega a este su P.M.I. invierte su movimiento llevado por la inercia del cigüeñal, y los ingenieros hacen que la válvula de admisión (1) se cierre por completo. Ahora el pistón asciende y la válvula de admisión está cerrada. Nos encontramos en la situación indicada en la figura 5. En este momento lo que hace el pistón es comprimir el gas que había entrado en la figura 4. En este caso, comprimir no es más que ir reduciendo el tamaño ocupado por el gas en el interior del cilindro hasta dejarlo reducido a volumen como el indicado en el dibujo de la derecha. Este es el tiempo llamado de compresión y resulta, evidentemente, bien comprensible. La compresión finaliza cuando el pistón alcanza de nuevo su P.M.S. A partir de aquí el gas no puede comprimirse más.

Llegado a este punto, el motor de explosión necesita de un elemento que provoque la inflamación del gas comprimido. Este elemento es la bujía que encontramos señalada en B de la figura 6. Sincronizado un sofisticado equipo electrónico que posee el motor, y que recibe el nombre de «encendido», se consigue que exactamente en este momento salte una chispa entre las puntas de la bujía (B), de modo que esta chispa inicia la explosión del gas. Este es el momento cumbre del motor, porque ahora el gas reacciona aumentando vigorosamente de volumen, lo que obliga al pistón a descender tal como se indica en el dibujo de la derecha de esta figura 6. Nos hallamos frente al tiempo llamado de explosión que es el tiempo en que se proporciona energía dinámica al cigüeñal.

Cuando el pistón de nuevo ha llegado al P.M.I. como fin del tiempo de explosión citado, el poder de expansión del gas se disipa ya que el gas ha dado de sí todo su poder calorífico y ya no sirve para ser utilizado de nuevo. Resulta pues, necesario sacarlo de la cámara del cilindro para dar paso a la entrada de un nuevo gas fresco. Cuando el pistón inicia de nuevo su carrera ascendente (figura 7) se abre la otra válvula, llamada válvula de escape y el gas quemado es lanzado a la atmósfera a medida que el pistón sube, dejando el cilindro limpio y preparado para volver de nuevo al estado de la figura 4, es decir, al tiempo de admisión siguiente. A este tiempo de barrido se le llama escape y es el cuarto y último tiempo del ciclo de funcionamiento del motor de cuatro tiempos.

A continuación la cosa vuelve a comenzar: De nuevo se abre la válvula de admisión y deja pasar el gas al cilindro cuyo pistón va descendiendo hasta llegar al P.M.I. produciéndose la admisión del gas fresco; de nuevo, la compresión hasta subir al P.M.S.; de nuevo la explosión hasta llegar al P.M.I.; y de nuevo la expulsión de los residuos de gases quemados o escape hasta llegar al P.M.S.

Como puede verse, de este conjunto de tiempos (admisión-compresión-explosión-escape) solamente uno proporciona fuerza o, mejor dicho, solamente uno es de trabajo: el de explosión. Pero la fuerza proporcionada por este tiempo es suficiente no sólo para imprimir al cigüeñal la inercia necesaria para atender a todos los demás tiempos del ciclo sino para distribuir fuerza al resto de los órganos del motor y proporcionar la mayor parte de la fuerza a las ruedas.