Básicamente, el objetivo final de un motor de carro es convertir el combustible (cualquiera que sea) en movimiento y transferirlo a las llantas por medio de la transmisión del vehículo, de tal manera que el vehículo pueda moverse. Actualmente, la manera más utilizada para crear este movimiento es quemando la gasolina dentro del motor. Debido a esto, los motores de carro se les llama "motor de combustión interna".
Hay varias clases de motores de combustión interna. Los motores diesel son una, los motores de gas son otra. Vea también los artículos sobre los motores de HEMI, los motores rotatorios y los motores de dos-ciclos. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas.
Existen también los motores de combustión externa. El motor de vapor en trenes y barcos antiguos es el mejor ejemplo de un motor de combustión externa. El combustible (usualmente usaban carbón, madera, aceite) en un motor de vapor se quema afuera del motor para crear el vapor. Este vapor crea el movimiento dentro del motor. El motor de combustión interna es mucho más eficiente en consumo de combustible, además que un motor de combustión interna es mucho más pequeño que uno de combustión externa equivalente. Esto explica por qué no vemos carros modernos en las calles utilizando motores de vapor.
Acerca de la combustión interna
Los cañones antiguos utilizan el principio fundamental de cualquier motor de combustión interna: Si se pone una cantidad minúscula de combustible de gran energía (como la pólvora, o gasolina) en un pequeño espacio, y se enciende, se crea una enorme cantidad de energía en forma de gas que se amplía. Es así como un cañón puede utilizar esa energía para lanzar una bala de cañón a cientos de metros de distancia. En este caso, la energía se traduce al movimiento de la bala de cañón. Puedes también utilizarla para propósitos más interesantes. Por ejemplo, si pudieras crear un ciclo que permita varias de estas explosiones, cientos de veces por segundo, de manera controlada, y logras encauzar el movimiento generado de una manera útil, ahí tienes el fundamento de motor de carro!
Casi todos los carros modernos utilizan dentro del motor un ciclo de cuatro tiempos para convertir el combustible en movimiento. El concepto de ciclo de cuatro tiempos también es conocido como el ciclo de Otto, en honor a Nikolaus Otto, quien lo inventó en 1867. Los cuatro movimientos se ilustran en el cuadro 1, y se detallan a continuación:
Fase de admisión de gases
Fase de compresión
Fase de explosión
Fase de expulsión de gases
Puedes ver en la figura que un dispositivo llamado un pistón substituye la bala en un cañón. El pistón está conectado al cigüeñal por una biela. Mientras que el cigüeñal gira, tiene el efecto de mover el pistón. A continuación detallamos lo que sucede en el motor a través de un ciclo completo:
El pistón comienza hasta arriba, la válvula de admisión se abre, y el pistón se mueve abajo, creando un efecto de succión en el conducto de admisión, permitiendo que ingrese la mezcla de aire y gasolina. Éste es el ciclo de admisión. Solo se necesita de una pequeña gota de gasolina, mezclada correctamente con aire, para que el ciclo funcione correctamente
Luego, la válvula de admisión se cierra, y el pistón es empujado de nuevo hacia arriba para comprimir esta mezcla de gasolina y aire. La compresión hace que el efecto posterior de la explosión sea aún más poderosa.
Cuando el pistón alcanza su posición más alta, la bujía emite una chispa para encender la gasolina. Esto causa que la mezcla en el cilindro estalle, obligando al pistón a moverse hacia abajo.
Una vez que el pistón llega a su punto más bajo, la válvula de escape se abre y el pistón empuja el combustible quemado fuera del cilindro, para que salga por el escape del carro.
En este momento, el motor está listo para el siguiente ciclo, por lo que vuelve a la fase de admisión, recargándose con la mezcla de aire y gasolina.
Nótese que el movimiento obtenido a través de un motor de combustión interna es rotatorio, mientras que el movimiento producido por un cañón es lineal. En un motor, normalmente el movimiento lineal de los pistones es convertido en rotatorio por el cigüeñal. El movimiento rotatorio es deseable, porque lo necesitamos para dar vueltas a las ruedas del carro.
