¿Cómo funciona un motor de combustión interna de gasolina?
Los motores llamados de cuatro tiempos funcionan –como su nombre lo dice- en cuatro etapas o momentos específicos.
1.- Admisión
El pistón se encuentra en el Punto Muerto Superior (la parte más alta del cilindro) y empieza a bajar, paralelamente las válvulas de admisión se abren dejando entrar la mezcla de aire - combustible (conformada por 14.7 partes de aire por una de combustible), misma que es inyectada al interior de las cámaras de combustión, en éste momento el pistón ya está en el Punto Muerto Inferior en la parte más baja del cilindro y las válvulas de admisión ya se han cerrado.
2.- Compresión
El pistón empieza a subir y consecuentemente a comprimir la mezcla aire - combustible, en éste paso las válvulas están completamente cerradas, aquí se puede saber la relación de compresión del motor, que es la cantidad de veces que se puede “comprimir” dicha mezcla en el interior, se mide de una manera muy simple, el primer número es la cantidad de veces que puede comprimirse en cada cilindro estando en Punto Muerto Superior, por ejemplo en el motor 2.0 Litros SKYACTIV de Mazda la relación de compresión es de 13:1, es decir, la mezcla se puede comprimir 13 veces en el interior de la cámara de combustión de cada cilindro.
3.- Explosión
Cuando el pistón está en lo más alto y la mezcla aire-combustible está bien comprimida la bujía hace su trabajo, enciende una chispa y la mezcla pulverizada dentro del cilindro explota provocando que el pistón baje con mucha fuerza, dicha fuerza hace girar súbitamente media vuelta al cigüeñal, que es el que transmite la fuerza del motor hacia el volante inercial y a su vez a la transmisión.
4.- Escape
Después de la explosión, el interior del cilindro está lleno con los remanentes de la combustión de la mezcla aire-gasolina, el cigüeñal vuelve a girar media vuelta y en el momento que empieza a subir del Punto Muerto Inferior las válvulas de escape se abren, permitiendo a los gases circular por los puertos de escape hacia el colector que los enviará al convertidor catalítico.
Por eso se llama de cuatro tiempos, y no todos los cilindros trabajan igual, mientras uno está en la fase de admisión, otro está ya en la de escape, compresión o explosión es decir en un motor de cuatro cilindros nunca hay más de un pistón en alguno de los tiempos de Otto, en motores más grandes (L5, V6, V8, W8, V12 o W16) es posible que dos cilindros o más trabajen al mismo tiempo, en la misma etapa del ciclo.
¿Qué es SKYACTIV?
Recientemente Mazda presentó en nuestro país la completamente nueva CX-5, un vehículo que a simple vista se ve como los demás, lo interesante es que presenta una enorme innovación en su concepción, ya que en él emplea tecnologías completamente nuevas, llamadas por el constructor japonés como SKYACTIV; bastidor, transmisión, motor, en si toda la concepción de CX-5 está cobijada bajo el esquema SKYACTIV.
¿Qué tiene de distinto un motor Mazda SKYACTIV-G?
En pocas palabras, una construcción mucho más inteligente, utilizando materiales más ligeros y aprovechando el máximo las características físicas, mecánicas y dinámicas de cada uno de los componentes que conforman las piezas de un motor de combustión térmico de ciclo Otto, la tecnología SKYACTIV no está presente únicamente en el propulsor, también está en el bastidor, y la carrocería, es decir SKYACTIV es la nueva forma de construir automóvilesque ha diseñado Mazda para entregar vehículos más amigables con el medio ambiente, sin tener que gastar inmensas fortunas en nuevos desarrollos híbridos o eléctricos
Para explicarlo, que mejor que usar las tres leyes del padre de la Física Isaac Newton, la primera nos habla de la inercia, la segunda hace referencia a la fuerza y la tercera y más famosa nos explica sobre al acción y la reacción. La tecnología SKYACTIV de Mazda es un claro ejemplo de la conjugación de las tres leyes y aquí haremos una analogía divertida con ellas.
1º Ley de newton, Ley de Inercia.
La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos para estar en un estado de reposo o movimiento, el Motor SKYACTIV de Mazda es el facilitador para que la CX-5 rompa ese estado de inercia y le otorgue movilidad.
La tecnología SKYACTIV necesita menos fuerza para romper dicha inercia ya que ofrece una mayor relación de compresión en cada cilindro del motor de la CX-5, 13:1 es decir la mezcla dentro del pistón se puede comprimir hasta 13 veces en su volumen gracias a los pistones convexos, como dato cultural un Ferrari 458 ofrece una relación de compresión de 12.5:1.
¿Cómo se logra una mejor relación de compresión?
La arquitectura del pistón debe ser especial y tener un diseño propicio para aumentar la relación de compresión, en el caso del SKYACTIV los pistones tienen un domo convexo que al comprimirse motiva una mejor compresión y por ello una explosión que genera más fuerza inercial. Ya una vez quemada la mezcla dentro del pistón hay que evacuarla lo más rápido que se pueda de la cámara de combmustión, gracias a ello el sistema de válvulas variables aunado a un colector de escape de 4, 2,1 similar a los utilizados en los autos de competencia y llamados coloquialmente “headers”, ayudan a evacuar el remanente sin ninguna restricción, entregando más torque.
Con un motor más ligero es más fácil romper la inercia y el desarrollo del SKYACTIV tuvo como premisa la reducción de peso y el uso de materiales ligeros que además de representar un peso inferior ofrecieran menos rangos de fricción y hablando de datos duros, el motor SKYACTIV de la nueva CX-5 es 10% más ligero y sus componentes como el tren de válvulas con un 50% menos de efectos friccionantes, los anillos del pistón bajaron un 37% dicha fricción y el total de las piezas en movimiento redujo hasta en un 30% dicho efecto, permitiendo al motor de 2.0 litros trabajar más libre y evidentemente aprovechando mejor toda la fuerza generada en el interior de la cámaras de combustión.
Hablando de peso en general también se redujo el peso de todos los componentes, por ejemplo las bielas y pistones son 20% más ligeros.
2º Ley de Newton, Ley de Fuerza.
Gracias a todas las reducciones de fricción y peso, aunado al mejor funcionamiento mecánico mecánico del motor SKYACTIV-G, con sistema de inyección de combustible estratificada (Directa) y un desempeño mejorado al momento de evacuar los gases de escape obtenemos una fuerza de 155 caballos de fuerza, lo más interesante del caso es que el torque se sitúa también en el rango de las 150 lb-pie.
La fuerza no está peleada con el buen rendimiento de combustible, la CX-5 nos entrega entre 11 km/litro en ciudad y casi 15 km/h en autopista.
¡Al ser más ligero y eficiente, el esfuerzo para romper la inercia es mucho menor!
3ª Ley de Newton, Ley de Acción y Reacción
Ya conjugamos las dos importantes leyes de la Fisca en torno a la tecnología SKYACTIV, así es “Toda acción genera una reacción de la misma magnitud y en sentido contrario” La acción de las nuevas tecnologías en el motor SKYACTV son: Un propulsor 10% más ligero, una relación de compresión de 13:1, un funcionamiento con un factor de fricción 30% más bajo que en otros motores. La reacción es: 15% menos en el consumo de combustible, 15% más fuerza de troque en todo el rango de revoluciones y un 15% menos en generación de emisiones de gases de efecto invernadero y CO2.
Motor SKYACTIV-G de Mazda
