Este documento explica el funcionamiento básico de un motor de combustión interna a través de varias secciones. Primero describe brevemente la evolución histórica de los motores desde la tracción animal hasta el desarrollo del motor de combustión interna. Luego define conceptos clave como cilindrada y describe los componentes principales como el cigüeñal, pistón y biela. Finalmente, explica el ciclo de cuatro tiempos de Otto que gobierna el funcionamiento de un motor de gasolina.

1. Fundación Universidad de Atacama
Escuela Técnico Profesional
Área de Electromecánica
Profesor: Sr. Jorge Hernández Valencia
Módulo: Mantenimiento de Motores.
Guía Nº 1 de Mecánica Automotriz.
(Fuente de información: http://www.vochoweb.com/vochow/tips/red/motor/default.htm)
Objetivo:
En esta guía explicaremos el principio y funcionamiento básico de un motor de combustión interna.
En el caso de los ejemplos utilizamos un motor enfriado por agua (Figura 1), pero el
funcionamiento es básicamente el mismo en todos los motores, las variantes serán el número de
cilindros, así como la disposición de los componentes.
Figura 1. Motor de combustión interna y
sus componentes.
I. Antecedentes.
Desde su presencia en la Tierra, el hombre se ha movido por la superficie del planeta, primero
como un nómade y después, ya establecido, para comunicarse con otros asentamientos humanos.
Los caminos y las rutas comerciales empezaron a surcar el mundo; las caravanas con productos a la
espalda de porteadores y a lomo de animal dejaron su huella durante muchos años. Después, con la
invención de la rueda y el carro, aquellos caminos se ensancharon; grandes volúmenes de
mercancías comenzaron a fluir a la velocidad permitida por la tracción animal y esta historia se
prolongó también por muchos años... hasta la invención de la máquina de vapor y su aplicación a la
locomotora. Como ya sabemos, la máquina de vapor (Figura 2) consistía básicamente en una
caldera con agua a la que se le aplicaba el calor producido por un fogón en la parte exterior. El
vapor generado por la ebullición del agua se conducía a unos grandes émbolos y su fuerza
expansiva movía las ruedas de la locomotora que arrastraba así grandes convoyes. La máquina de
vapor era pues, un motor de combustión externa que rápidamente evolucionó y logró ser aplicado
en los primeros intentos por sustituir al caballo en la tracción de carros. Sin embargo, no fue sino
hasta el desarrollo del motor de combustión interna, que se logró integrar el concepto moderno de
automóvil; un vehículo que se mueve por sí mismo, impulsado por la fuerza generada al quemar su
combustible dentro del motor.
Figura 2. Locomotora a Vapor.
Figura 3. Motor Otto.

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El motor de combustión interna ha conservado hasta la fecha sus características fundamentales, si
bien ha sufrido en los últimos años modificaciones y refinamientos que lo han convertido en una
máquina altamente sofisticada que incorpora los más avanzados sistemas de control electrónico, la
mayoría de los cuales tiene por objeto el máximo aprovechamiento del combustible y la reducción
consecuente de las emisiones contaminantes. El objetivo de este fascículo es el de familiarizar al
lector con los órganos del motor y sus principios de funcionamiento.
II. Cilindrada
Se conoce como cilindrada o desplazamiento a la suma de los volúmenes admitidos por los
cilindros de un motor.
Si tomamos en cuenta que el cilindro es un cuerpo geométrico cuyo volumen se obtiene aplicando
la fórmula A x L y que "A" es la superficie o área de la cabeza del pistón y que "L" es igual a la
distancia que existe entre la cabeza del pistón en su punto muerto inferior y la cabeza de cilindros,
podemos obtener fácilmente el volumen de un cilindro. Después, multiplicamos ese número por la
cantidad de cilindros que tenga el motor y el resultado constituirá la cilindrada. (Figura 4)
Figura 4. Cilindrada Figura 5. Volumen.
Este concepto se expresa generalmente en centímetros cúbicos (cc. o cm3
) aunque también se
emplean los litros (L). Los norteamericanos lo expresan en pulgadas cúbicas (cu.in. cubic inches).
Figura 6. Cilindrada de un motor.

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III. Concepto y trabajo del Cigüeñal.
Figura 7. Conjunto; Pistón – Biela – Cigüeñal.
Figura 8.Accionamiento manivela Figura 9. Codificación. Figura 10. Efecto “Pedaleo”
Figura 11. Cigüeñal

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IV. Trabajo de: Pistón – Biela, dando un giro al Cigüeñal.
Figura 11. Conjunto Pistón – Biela – Cigüeñal.
Al efectuar su trabajo dentro del cilindro, el pistón se desplaza en forma
rectilínea y alternativa, es decir, va y viene en línea recta. Corresponde a la
biela convertir ese movimiento del pistón en circular y continuo del cigüeñal.
Del mismo modo en que al operar una manivela puede hacerse girar un
mecanismo, o igual que al aplicar fuerza sobre los pedales de una bicicleta,
cada uno de los pistones, a través de su biela respectiva, transmite su energía
al cigüeñal.
Figura 12. Movimiento rectilíneo – alternativo.
Como se puede apreciar en la figura 13, en un
motor de cuatro cilindros los pistones se
encuentran dispuestos por pares, es decir, cuando
dos de ellos están arriba, los otros dos están
abajo. Esta disposición favorece el balance
dinámico del motor ya que cuando las masas de
dos pistones suben, otras dos masas equivalentes
bajan. Cabe mencionar que todos los pistones de
un motor deben pesar lo mismo y ese criterio se
aplica también para las bielas. Hay que recordar
que debe se simétrico.
Figura 13.
Disposición de pistones en un motor de 4 cilindros

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V. El Ciclo Otto de cuatro tiempos.
Este ciclo recibe el nombre de su inventor, Nicolás Augusto Otto (Figura
14), quien llevó a la práctica un sistema de operación del motor a base de
válvulas cuyo uso se ha generalizado y se aplica prácticamente en la
mayoría de los diseños de motores para automóviles.
Figura 14.
V.I Ciclo de 4 tiempos de un motor Otto (bencinero)
1. Primer tiempo. (Admisión)
A partir de su punto muerto superior (PMS), el pistón inicia su carrera
descendente al punto muerto inferior (PMI). Al mismo tiempo, la válvula de
admisión se abre y permite la entrada de la mezcla aire-combustible que
llenará la cavidad del cilindro (cámara de combustión). El tiempo de
admisión y la carrera del pistón terminan cuando éste llega a su punto muerto
inferior. El eje cigüeñal ha girado ½ vuelta (180º).
2. Tiempo de Compresión.
Al continuar girando el cigüeñal, el pistón inicia su carrera ascendente desde
el punto muerto inferior (PMI) al punto muerto superior (PMS); la válvula de
admisión se cierra y la mezcla aire-combustible queda confinada en el interior
del cilindro donde es comprimida violentamente. Las partículas de
combustible se encuentran entonces rodeadas apretadamente por partículas de
oxígeno. El cigüeñal gira ½ vuelta más, completando 1 vuelta desde el primer
tiempo. (360º).
3. Tiempo de Explosión / Fuerza / Trabajo.
En ese momento cuando el pistón se encuentra en el P.M.S., tiene lugar la chispa
entre los electrodos de la bujía de encendido, la mezcla aire-combustible se
enciende por la chispa, desarrollando una elevada presión de gases en expansión.
Como las válvulas siguen cerradas, los gases impulsan al pistón en su carrera
descendente desde el P.M.S. al P.M.I. y la biela comunica esa fuerza al cigüeñal
haciéndolo girar. Esta carrera del ciclo Otto es la única que produce energía,
mientras que las otras tres la consumen en mayor o menor medida. El cigüeñal
gira otra ½ vuelta, completando 1 ½ vueltas (540º)

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4. Tiempo de Escape.
El tiempo de escape es el último del ciclo y tiene lugar en la carrera ascendente
del pistón desde el punto muerto inferior (PMI) al punto muerto superior
(PMS). La válvula de escape se abre y permite la expulsión de los gases
quemados que serán conducidos al exterior a través del tubo del escape. El ciclo
se reanuda de inmediato ya que a continuación sigue de nuevo el tiempo de
admisión y así sucesivamente en forma indefinida. En este tiempo el cigüeñal
completa con su última ½ vuelta del ciclo, 2 vueltas completas desde su primer
tiempo (720º)
En la figura siguiente podrá observar el ciclo completo de cuatro tiempos. Con un poco de
observación podremos darnos cuenta de que para efectuarlo, el cigüeñal tuvo que completar dos
vueltas. Esto tendrá relevancia para poder entender más adelante la sincronización de la apertura y
cierre de las válvulas de admisión y escape.
V.II Orden de Encendido.
El orden de encendido es la secuencia en que tiene lugar la chispa de la bujía en cada cilindro. Esta
chispa coincide con el inicio de la carrera de fuerza respectiva. Para poder entender más fácilmente
podemos tomar el ejemplo de un motor en línea de cuatro cilindros de ciclo de 4 tiempos Otto, de la
manera siguiente: 1 - 3 - 4 - 2, es decir, que encenderá primero el cilindro número uno, después el
número tres, a continuación el cuatro y por último el número dos. Este ciclo, como ya sabemos, se
repite continuamente de modo que habrá sólo un pistón en carrera de fuerza, otro en carrera de
compresión, uno más en carrera de admisión y otro en carrera de escape, en cualquier momento de
giro del cigüeñal, siguiendo siempre ese orden de encendido.
En la figura de la izquierda encontramos al pistón
número 1 al final de su carrera de fuerza, en su
punto muerto inferior; por lo tanto, el pistón número
3 se encontrará al final de su carrera de compresión
a punto de encender su mezcla, luego el pistón
número 4 estará al final de su carrera de admisión y
el pistón número 2 se encontrará al final de su
carrera de escape.