Motors de combustió interna

Els motors de combustió interna reben aquest nom perquè la combustió es produeix dins del motor, a l’anomenada  cambra de combustió.

En molts d’aquests motors, la combustió és produïda per un seguit d’explosions controlades i per això es parla de motors d’explosió. El 1876 Nikolaus Otto en va dissenyar un que va ser la base del motor d’explosió de gasolina aplicat més tard als automòbils.

Segons la manera com es provoca l’explosió, es distingeixen dos tipus de motors: els d’encesa per guspira o Otto, que consumeixen gasolina o gasos liquats a pressió, i els d’explosió per compressió dels gasos o dièsel, que utilitzen olis pesants (gasoil).

Segons el cicle de funcionament (entrada de la mescla dins la cambra de combustió i evacuació dels gasos cremats), poden ser de dos temps (com els motors d’algunes motos) o de quatre temps (com els motors dels automòbils).

També es poden classificar segons el nombre de cilindres: d’un a quatre, en les motos , de dos-tres a dotze o setze , en els cotxes, i més de vuit, en alguns avions. Segons la col·locació, poden ser en líniea, en V o horitzontals oposats (boxer), en els cotxes i les motos, i en forma d’estrella , en els avions. 

Parts del motor d’explosió.

L’estructura del motor consta, bàsicament, de tres parts fonamentals: la culata, el bloc i el càrter. Les tres parts estan connectades entre si amb cargols i perfectament segellades mitjançant les anomenades juntes d’estanquitat, la més important de les quals és la junta de culata.

La culata

És una peça de ferro fos o d’aliatges lleugers d’alumini que fa de tapa dels cilindres. A la part superior hi ha ,d’una banda, les vàlvules que permeten regular l’entrada de l’aire, i en alguns casos de la mescla, i la sortida dels gasos cremats (dues per cada cilindre, la d’admissió i la d'escapament) i, de l’altra, els mecanismes que en fan possible el funcionament: l’arbre de lleves i el balancins. Aquesta part és coberta amb una peça feta de planxa d’acer que té un forat amb una tapa per abocar-hi l’oli, anomenada tapa de la culata o de balancins. A la part inferior de la culata hi ha unes petites concavitats que formen la cambra de combustió, on cremen el combustible i l’aire. Finalment, a la part lateral s’hi acoblen els tubs metàl·lics, anomenats col·lectors d’admissió i escapament, que permeten l’entrada de l’aire o de las mescla i las sortida dels gasos.

El bloc (motor)

És la peça més voluminosa del motor. És feta de ferro colat aliat amb petites proporcions de metalls, cosa que li permet oferir una gran resistència a la deformació per l’efecte de temperatures elevades, al desgast i a la corrosió. També es fabrica amb aliatges lleugers, per exemple alumini, ja que són menys pesants i dissipen millor la calor.

Al bloc hi ha als cilindres i els punts de suport del cigonyal (coixinets), al qual s’uneixen les bieles i els pistons. En alguns motors més antics s’hi allotja l’arbre de lleves, que acciona les vàlvules de la culata mitjançant unes barilles. Els motors actuals tenen l’arbre de lleves en cap o en culata.

Tant a la culata com al bloc, hi ha sèrie de conductes que coincideixen quan les dues parts s’acoblen: les cambres d’aigua, per on circula l’aigua de refrigeració del motor, i els conductes de l’oli de lubrificació. 

El càrter

És una caixa metàl·lica, en general d’aliatges lleugers, que va fixada mitjançant cargols, a la part inferior del bloc. Serveix, d’una banda, per protegir el cigonyal i altres peces muntades al seu voltant i, de l’altra, com a dipòsit d’oli per a la lubrificació i la refrigeració del motor.

Mecanismes del motor d’explosió

Totes les peces que configuren el motor estan interrelacionades mitjançant uns mecanismes basats, entre d’altres, en la palanca, la manovella, la roda , la lleva (peça giratòria que pot transformar un moviment rotatiu continu en un moviment rectilini alternatiu de forma periòdica), les articulacions i les transmissions.

Per al funcionament intern del motor son bàsics els mecanismes de pistó-biela i de distribució.

Mecanisme pistó-biela.

És format pel pistó que es desplaça amb un moviment alternatiu dins del cilindre, i la biela, que uneix el pistó al cigonyal. Aquest converteix el moviment alternatiu de pujada i baixada del pistó en moviment rotatiu.

El pistó és una peça cilíndrica fabricada amb una aliatge d’alumini. A la part superior té tres ranures on s’acoblen els segments que tanquen quasi hermèticament l’espai entre el pistó i la paret del cilindre. Els segments (dos normalment) situats a la part superior impedeixen el pas dels gasos al càrter. L’altre segment, situat a la part inferior, elimina l’excés d’oli de les parets del cilindre.

Les bieles acostumen a ser d’un aliatge d’acer. El seu extrem superior, anomenat peu de biela, s’uneix al pistó mitjançant el boló de biela. Aquest eix permet el pisto pivotar lateralment durant el moviment alternatiu que la biela fa unida al pistó.

L’extrem inferior de la biela, anomenat cap de biela, abraça el cigonyal i descriu amb aquest una trajectoria circular, mentre que el peu de biela segueix el moviment de pujada i baixada del pistó.

El pistó es mou dins del cilindre gràcies a l’expansió dels gasos produïda per la combustió d’una mescla de combustible líquid polveritzat amb aire.