República Bolivariana de VenezuelaUniversidad Nacional Experimental Politécnica

“Antonio José de Sucre”Vicerrectorado Barquisimeto

Departamento de Ingeniería MecánicaSección de Termosistemas

MOTORES DE ENCENDIDO POR COMPRESION

Integrantes: Exp.:Briceño Yohana 20062-0429

Campos Orlando 20062-Escalona William 20062-0296

Mogollon Freddy 20062-SergioVictor

Materia: Maquinas Térmicas I

Prof.: Rodolfo Savala

RESEÑA HISTORICA

Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel, del cual deriva su nombre. Fue diseñado inicialmente y presentado en la feria internacional de 1900 en París como el primer motor para "biocombustible", como aceite puro de palma o de coco. Diesel también reivindicó en su patente el uso de polvo de carbón como combustible, aunque no se utiliza por lo abrasivo que es.

• En 1893 • Rudolf Diesel publica un ensayo donde describe un motor que realiza

combustión dentro de uno de sus cilindros. Fue el nacimiento de la combustión interna.

• Diesel crea un motor de combustión interna, que casi le cuesta la vida al explotar durante la primera prueba.

• Diesel continua con su trabajo y su fama empieza a crecer. • En 1894

• Diesel patentiza su descubrimiento y demuestra por primera vez que es posible encender el combustible sin utilizar una chispa.

• En 1897 • Rudolf realiza la primera prueba exitosa de este motor. • Presenta su invento al mundo científico en la Asamblea General de

Ingenieros Alemanes, el cual consumía mucho menos y alcanzaba potencias muy superiores.

• En 1898 • El gobierno le concede la patente y con cuarenta años Diesel ya era

millonario.• En 1922

• Robert Bosch diseña la bomba de inyección para proporcionar al motor Diesel la velocidad deseada, aumentando su éxito.

EL MOTOR DIESEL

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna alternativo en el cual el encendido del combustible se logra por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro, según el principio del ciclo del diesel.

CICLO DIESEL

Un ciclo Diésel ideal es un modelo simplificado de lo que ocurre en un motor diésel. En un motor de esta clase, a diferencia de lo que ocurre en un motor de gasolina la combustión no se produce por la ignición de una chispa en el interior de la cámara. En su lugar, aprovechando las propiedades químicas del gasóleo, el aire es comprimido hasta una temperatura superior a la de autoignición del gasóleo y el combustible es inyectado a presión en este aire caliente, produciéndose la combustión de la mezcla.

Puesto que sólo se comprime aire, la relación de compresión (cociente entre el volumen en el punto más bajo y el más alto del pistón) puede ser mucho más alta que la de un motor de gasolina (que tiene un límite, por ser indeseable la autoignición de la mezcla). La relación de compresión de un motor diésel puede oscilar entre 12 y 24, mientras que el de gasolina puede rondar un valor de 8.

Para modelar el comportamiento del motor diésel se considera un ciclo Diesel de los siguientes pasos,

Admisión E→AEl pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de aire en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión constante (ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la exterior). En el diagrama PV aparece como una recta horizontal.

Compresión A→BEl pistón sube comprimiendo el aire. Dada la velocidad del proceso se supone que el aire no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático. Se modela como la curva adiabática reversible A→B, aunque en realidad no lo es por la presencia de factores irreversibles como la fricción.

Combustión B→CUn poco antes de que el pistón llegue a su punto más alto y continuando hasta un poco después de que empiece a bajar, el inyector introduce el combustible en la cámara. Al ser de mayor duración que la combustión en el ciclo Otto, este paso se modela como una adición de calor a presión constante. Éste es el único paso en el que el ciclo Diesel se diferencia del Otto.

Expansión C→DLa alta temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él. De nuevo, por ser un proceso muy rápido se aproxima por una curva adiabática reversible.

Escape D→A y A→ESe abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos, para el balance energético, suponer que es el mismo aire, que se ha enfriado. Este enfriamiento ocurre en dos fases. Cuando el pistón está en su punto más bajo, el volumen permanece aproximadamente constante y tenemos la isócora D→A. Cuando el pistón empuja el aire hacia el exterior, con la válvula abierta, empleamos la isobara A→E, cerrando el ciclo.

En total, el ciclo se compone de dos subidas y dos bajadas del pistón, razón por la que es un ciclo de cuatro tiempos, aunque este nombre se suele reservar para los motores de gasolina.

DIFERENCIAS ENTRE EL CICLO DIESEL Y TEÓRICO

Entre los ciclos real y teórico Diesel existen, igual que en el caso Otto, diferencias en la forma y en los valores de las presiones y temperaturas. Algunas de estas semejanzas corresponden a las del ciclo Otto; por ejemplo, las debidas a la variación de los calores específicos, a la perdida de calor y al tiempo de abertura de la válvula de escape.Otras difieren en parte y son originadas por la disociación y la perdida por bombeo. Por ultimo, una es peculiar del motor Diesel, a saber; la referente a la combustión, la cual no se verifica a presión constante en el caso del ciclo real.

a) Combustión a presión constante. Como se ve en el diagrama indicado, en la practica la combustión se realiza en tales condiciones, que la presión varia durante el proceso, mientras que en el ciclo teórico habíamos supuesto que se mantenía constante. En realidad, una parte de la combustión se lleva a cabo a volumen constante, y otra parte, a presión constante, casi como en el ciclo Otto real. Tan solo en el caso de los motores muy lentos se desarrolla de forma ligeramente aproximada al proceso teórico.b) Disociación de los productos de la combustión. En el motor de encendido por compresión, la disociación no tiene un efecto tan importante como en el motor de encendido por chispa, por cuanto el exceso de aire y mezcla de los productos de la combustión son tales, que reducen la temperatura máxima y, en consecuencia, también la disociación de dichos productos. c) Perdida por bombeo. Las perdidas por bombeo son inferiores a las que se producen n ciclo Otto, puesto que no hay estrangulamiento en el aire de aspiración; en los motores de encendido por compresión no existe la válvula mariposa, característica de los motores de encendido por chispa, provistos de carburador. Por ello, la superficie negativa del ciclo Diesel real es menor que la del ciclo Otto.Todo cuanto llevamos explicando se refiere a los motores de 4 tiempos. En los de 2 tiempos, bastante difundidos entre los de tipo Diesel resultan importantes la perdida por bombeo y la causada por la interrupción de la expansión antes del P.M.I. para dar lugar al escape. Comprendido en la perdida por bombeo se debe considerar también el trabajo necesario para realizar el barrido del cilindro del cilindro, que a menudo se efectúa por un

compresor.

DIFERENCIAS ENTRE CICLO DIESEL Y OTTO

Ciclo Otto Ciclo Diesel

Llamado también ciclo de encendido por chispa, este el proceso se realiza a volumen constante.

Se le conoce como ciclo de encendido por compresión y se realiza a presión constante.

La eficiencia es mayor, cuanto más elevado sea la relación de compresión.

La eficiencia es siempre menor a la de un ciclo Otto para la misma relación de compresión, si este es mayor que la unidad.

En la Admisión

Se succiona una mezcla de aire combustible en la cámara de combustión.

Solamente se succiona aire puro.

En la Compresión

El pistón comprime la mezcla aire -combustible.

El pistón comprime el aire para aumentar la presión y temperatura.

En la Combustión

La bujía eléctrica enciende la mezcla comprimida.

El combustible al mezclarse con el aire caliente se enciende debido al calor generado a alta presión.

En el Escape

No hay diferencia, en ambos casos el pistón fuerza a los gases de escape a salir del cilindro por la válvula de escape.

DIFERENCIAS ENTRE MOTOR A GASOLINA Y MOTOR DIESEL

Motores a Gasolina Motores Diesel

Su costo es más barato. Su costo es más elevado.

Aprovechan del 22 al 24% de la energía Son más eficientes, el aprovechamiento de energía puede superar el 35%.

No requieren gran cantidad de aire. Requieren mayor cantidad de aire, pues la combustión es mejor cuanto mayor es el exceso de aire carburante.

El combustible usado es la gasolina, el cual es muy contaminante.

El combustible requerido es el gasóleo, el cual es menos contaminante.

Consumen más combustible. Consumen menos combustible (aprox. 30% menos)

Son mejores en trayectos cortos. Son mejores en trayectos largos.

El arranque es rápido Demoran al arrancar, pues necesitan calentarse.

No son muy ruidosos. Son más ruidosos y con mayores vibraciones.

Ofrecen una conducción más deportiva. Ofrecen una conducción fácil y suave, a pesar de las vibraciones en el volante y pedales, y el ruido.

Suelen alcanzar velocidades máximas más elevadas y mejores aceleraciones.

No ofrecen aceleraciones de escándalo ni sensaciones de fuerza y potencia. Pero facilitan los adelantamientos .

Su equipamiento es más ligero y sencillo.Su equipamiento es más pesado y más complejo.

Su mantenimiento es más caro debido a que necesitan más aceite.

Su mantenimiento es más barato, pero las reparaciones son más caras.

DIFERENCIAS ENTRE MOTOR A GAS Y MOTOR DIESEL

Motores Diesel Motores a Gas

Consumen menos combustible y su potencia es mayor.

Consumen mayor combustible y ofrecen menos potencia.

Su costo es mayor debido a su diseño robusto y pesado.

Su costo es menor, pues es más ligero y menos complejo.

Tiene mayor durabilidad debido a su resistencia.

Tiene menor durabilidad.

Su mantenimiento a corto plazo es más caro, pues debido al tamaño de sus piezas se requiere más aceite.

Su mantenimiento a corto plazo es más barato.

No requieren trabajar a altas revoluciones para producir su máxima potencia.

Producen su máxima potencia a altas revoluciones.

Demoran en arrancar a bajas temperaturas. Arrancan a cualquier temperatura.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

• Ventajas

• No requiere revisiones frecuentes. • Motor más robusto y apto para trabajos duros. Mayor duración. • Menor consumo de combustible y menor contaminación. • Mayor rendimiento térmico con mayor potencia útil. 

• Desventajas • Reparaciones costosas. • Arranque más difícil y menor régimen de revoluciones. • Mayor peso del motor, más ruidoso y costo elevado.

APLICACIONES DE LOS MOTORES DIESEL

Maquinaria agrícola 2T (pequeña) y 4T(tractores, cosechadoras) Propulsión ferroviaria2T Propulsión marina 4T hasta una cierta potencia, a partir de ahí 2T Vehículos de propulsión a oruga Automóviles y camiones (4T) Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y de emergencia) Accionamiento industrial (bombas, compresores, etc., especialmente de

emergencia) Propulsión aérea

COMBUSTIBLE DIESEL

El combustible Diesel es el gasóleo, el cual es una mezcla compleja de hidrocarburos compuesto principalmente de parafinas y aromáticos, es un líquido de color blancuzco o verdoso y es menos denso que el agua.

Cuando es obtenido de la destilación del petróleo se denomina diesel y cuando es obtenido a partir de aceites vegetales se denomina biodiesel.

La calidad del diesel se expresa mediante el índice de cetano.

Al combustible Diesel se le adiciona realzadores de cetano e inhibidores de humo que impiden la formación de hollín durante la combustión.

¿POR QUÉ HA SUBIDO EL PRECIO DEL DIESEL?

En un principio el Diesel se obtenía como segundo producto del refinamiento de la gasolina y aunque el proceso posterior es complejo era bastante rentable. Y como tenía una menor demanda, para no ser desechado se vendía a precios bajos.

Pero hoy en día la demanda de Diesel es más alta y las refinerías se afanan en mejorar y perfeccionar esos complicados y costosos procesos para convertir la mayor parte del petróleo en Diesel, aumentando su costo de producción y por ende su precio de venta.

BIODIESEL

El biodiésel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo,[1] mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo.

El biodiésel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino de petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla: B100 en caso de utilizar sólo biodiésel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla.

El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsión de motores se conocen desde la invención del motor diésel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel, ya se destinaba a la combustión en motores de ciclo diésel convencionales o adaptados. A principios del siglo XXI, en el contexto de búsqueda de nuevas fuentes de energía, se impulsó su desarrollo para su utilización en automóviles como combustible alternativo a los derivados del petróleo.

El biodiésel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir éste por elastómeros sintéticos en caso de utilizar mezclas de combustible con alto contenido de biodiésel.

El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible producción y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de desarrollo o del Tercer y Cuarto Mundo generan aumento de la deforestación de bosques nativos, expansión indiscriminada de la frontera agrícola, desplazamiento de cultivos alimentarios y ganadería, destrucción del ecosistema y la biodiversidad, desplazamiento de trabajadores rurales.

Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que el prefijo «bio-» a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B, empleado en maquinaria agrícola.

MATERIAS PRIMAS DEL BIODIESEL

Aceites vegetales, aceites vegetales como el aceite de girasol, palma, soya. También se pueden utilizar aceites usados (aceites de fritura), en cuyo caso la materia prima es muy barata y, se recicla lo que en otro caso serían residuos

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL BIODIESEL

Ventajas Desventajas

Posee características fisicoquímicas A bajas temperaturas puede empezar a

similares a las del gasóleo y gracias a esto su utilización no requiere mayores cambios en los motores.

solidificar y formar cristales, que pueden obstruir los conductos del combustible.

Tiene una combustión más completa, reduciendo las emisiones de SO2 y

CO. Produce menos humo visible y olores menos nocivos.

Puede degradar ciertos materiales, tales como el caucho natural, por eso puede ser necesario cambiar algunas mangueras del motor antes de usar biodiesel .

Se puede producir a partir de insumos locales, reduciendo la dependencia al petróleo.

Su costo puede ser más elevado que el del Diesel.

Es altamente biodegradable en el agua.

PARTES DE UN MOTOR DIESEL

Bloque.Es la estructura básica del motor, en el mismo van alojados los cilindros, cigüeñal, árbol de levas, etc. Todas las demás partes del motor se montan en él. Generalmente son de fundición de hierro o aluminio.

Cigüeñal.Es el componente mecánico que cambia el movimiento alternativo en movimiento rotativo. Esta montado en el bloque en los cojinetes principales los cuales están lubricados. El cigüeñal se puede considerar como una serie de pequeñas manivelas, una por cada pistón. El radio del cigüeñal determina la distancia que la biela y el pistón puede moverse.

Culata.Es el elemento del motor que cierra los cilindros por la parte superior. Pueden ser de fundición de hierro o aluminio. Sirve de soporte para otros elementos del motor como son: Válvulas, balancines, inyectores, etc.

Productor de chispaEste provee la chispa que enciende la mezcla de aire/combustible para que pueda ocurrir la combustión. La chispa debe suceder justo en el momento exacto.

VálvulasLas válvulas de succión y descarga se abren en el instante en que la mezcla entra y cuando sale. Note que las válvulas están cerradas durante la compresión y la combustión mientras que la cámara de combustión está sellada.

PistónUn pistón es una pieza de metal cilíndrica que se mueve de arriba a abajo dentro del cilindro, sube y baja deslizándose por el interior de un cilindro del motor.Son generalmente de aluminio, cada uno tiene por lo general de dos a cuatro segmentos.

Anillos del PistónProveen un sello movible entre el borde exterior e interior del cilindro. Los anillos sirven para dos propósitos 1) Previenen que la mezcla de aire/combustible en la cámara de combustión se filtre durante la compresión y combustión, y 2) Mantienen al aceite lejos del área de combustión, donde sería quemado.

Cámara de combustiónEsta es el área donde la compresión y la combustión tienen lugar. Mientras el pistón se mueve de arriba a abajo, puede ver que el tamaño de la cámara de combustión cambia. Tiene un volumen máximo y un mínimo. La diferencia entre el máximo y el mínimo es llamada desplazamiento, y es medida en litros o en centímetros cúbicos.

ConectorConecta el pistón a la polea. Puede rotar y moverse para que la polea ruede.Polea: hace que el movimiento de arriba a abajo de pistón se transforme en un movimiento circular.

CamisasSon los cilindros por cuyo interior circulan los pistones. Suelen ser de hierro fundido y tienen la superficie interior endurecida por inducción y pulida.

Segmentos.Son piezas circulares metálicas, auto tensadas, que se montan en las ranuras de los pistones para servir de cierre hermético móvil entre la cámara de combustión y el cárter del cigüeñal.

Bielas.Las bielas son las que conectan el pistón y el cigüeñal, transmitiendo la fuerza de uno al otro. Tienen dos casquillos para poder girar libremente alrededor del cigüeñal y del bulón que las conecta al pistón.La biela debe absorber las fuerzas dinámicas necesarias para poner el pistón en movimiento y pararlo al principio y final de cada carrera. Asimismo la biela transmite la fuerza generada en la carrera de explosión al cigüeñal.

Cojinetes.Se puede definir como un apoyo para una muñequilla. Debe ser lo suficientemente robusto para resistir los esfuerzos a que estará sometido en la carrera de explosión.Los cojinetes de bancada van lubricados a presión y llevan un orificio en su mitad superior, por el que se efectúa el suministro de aceite procedente de un conducto de lubricación del bloque.

Válvulas

Las válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño que la de escape. En una válvula hay que distinguir las siguientes partes:

Pie de válvula. Vástago. Cabeza.

Engranajes de distribuciónConduce los accesorios y mantienen la rotación del cigüeñal, árbol de levas, eje de leva de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de desmultiplicación.El engranaje del cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que componen el tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados entre si, de forma que coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos.

Bomba de aceiteEstá localizada en el fondo del motor en el cárter del aceite. Su misión es bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor.La bomba es mandada por u engranaje, desde el eje de levas hace circulas el aceite a través de pequeños conductos en el bloque.El flujo principal del aceite es para el cigüeñal, que tiene unos taladros que dirigen el lubricante a los cojinetes de biela y a los cojinetes principales. Aceite lubricante es también salpicado sobre las paredes del cilindro por debajo del pistón.

Bomba de agua.Es la encargada, en los motores refrigerados por liquido, de hacer circular el refrigerante a través del bloque del motor, culata, radiador etc.La circulación de refrigerante a través del radiador trasfiere el calor del motor al aire que circula entre las celdas del radiador. Un ventilador movido por el propio motor hace circular el aire a través del radiador.

Anti vibradoresEn un motor se originan dos tipos de vibraciones, a consecuencia de las fuerzas creadas por la inercia de las piezas giratorias y de la fuerza desarrollada en la carrera de explosión: vibraciones verticales y las torsionales.

Ejes compensadoresTodos los motores de cuatro cilindros, así como los de ocho en V de 60º, por tener los brazos del cigüeñal en un mismo plano, se ven afectados de un desequilibrio inherente producido por el desplazamiento del centro de gravedad de las piezas móviles durante las cuatro carreras del pistón.

AmortiguadoresEn todos los motores se producen las vibraciones torsionales, por la torsión momentánea debida a la fuerza desarrollada en la carrera de explosión y su recuperación en el resto del ciclo.

Aunque el volante se diseña con suficiente tamaño y masa, para que su inercia mantenga un giro uniforme, absorbiendo energía en los impulsos giratorios y devolviéndola en el resto del ciclo; no evita que el cigüeñal se retuerza en esos momentos de aceleración.

CAMARAS DE COMBUSTION

Camaras de Inyección Directa

La inyección se realiza directamente en el cilindro, con alojamientos especiales en la cabeza del pistón que varían en su forma, para actuar como cámara de turbulencia y ayudar a la vaporización del combustible. La más usual es la de forma toroidal, que es una cavidad circular normalmente simétrica en el centro de la cabeza del pistón, con un pequeño cono en centro y apuntando hacia arriba.

Cualquiera que sea el tipo de cavidad, debe estar adaptada al inyector presente, que se monta en posición vertical o ligeramente inclinada sobre la culata, formando un ángulo preciso.Dicho inyector contará con varios orificios de vertido del combustible, estando adaptado también al diseño de la cámara de combustión.

Dado que el grado de turbulencia es bajo, las relaciones de compresión son muy elevadas, del orden de 15:1 a 20:1, con lo que se consiguen grandes presiones y temperaturas y que hacen necesaria también una gran presión de la inyección.

Es un motor con poca pérdida de calor a través de las paredes, con lo que los arranques en frio se ven mejorados.

Camaras de Inyeccion Indirecta

En esta disposición la combustión se desarrolla en dos cámaras, una de ellas la de turbulencia que normalmente es esférica, y que desemboca en la principal, que está constituída por el espacio comprendido entre el pistón y la culata.

La cámara de turbulencia representa los dos tercios del volumen total de la cámara de combustión.

En estas cámaras la presión de inyección es menos elevada, ya que la turbulencia creada en la precámara ayuda a la pulverización del combustible.

Esto se traduce en un funcionamiento del motor más suave y con menos sufrimiento para los distintos órganos que lo forman, ya que el paso de la combustión de una cámara a otra hace que la fuerza sobre el pistón se aplique de una forma más progresiva.

Dadas las elevadas compresiones que se alcanzan en estos motores y el gran calor que desarrollan, los componentes que los forman están más reforzados y son más pesados que sus equivalentes de un motor de gasolina, por lo que estos motores son menos revolucionados, pero con una mayor disponibilidad de par motor a pocas revoluciones. Sus sistemas de refrigeración están más estudiados y cuidados que otros motores.

SISTEMA DE REFRIGERACION

Este sistema se elimina el exceso de calor generado en el motor.Es de suma importancia, ya que si fallara puede poner en riesgo la integridad del motor.Su función es la de extraer el calor generado en el motor para mantenerlo con una temperatura de funcionamiento constante, ya que el motor por debajo o por encima de la temperatura de funcionamiento, tendría fallas pudiendo hasta no funcionar por completo.

Consta de una bomba de circulación (hay sistemas que no la utilizan), un fluido refrigerante, por lo general agua o agua más producto químico, para cambiar ciertas propiedades del agua pura, uno o más termostatos, un radiador o intercambiador de calor

según el motor, un ventilador o u otro medio de circulación de aire y conductos rígidos y flexibles para efectuar las conexiones de los componentes.

En la mayoría de los sistemas de refrigeración, la bomba de circulación toma el refrigerante (fluido activo) del radiador, que repone su nivel del depósito auxiliar,  y lo impulsa al interior del motor refrigerando todas aquellas partes más expuestas al calor, puede incluir refrigerar el múltiple de admisión, camisas, culatas o tapa de cilindro, radiador de aceite, etc., pasa a través de uno o varios termostatos y regresa al radiador donde se enfría al circular por tubos pequeños de gran superficie de disipación, el intercambio de calor generalmente se realiza con el aire circundante el cual es forzado a través del radiador utilizando un ventilador que generalmente es accionado por el mismo motor. Existen sistemas de refrigeración donde el fluido activo es el aire circundante, el cual es forzado por las partes del motor que se quieren refrigerar, cilindros, tapas de cilindros, radiador de aceite, etc,. Estos sistemas generalmente utilizan también un circuito auxiliar con otro fluido activo, por ejemplo: el aceite del motor, consta de otro radiador que intercambia calor con el aire exterior y refrigera sobre todo aquellas partes internas del motor donde es difícil o imposible que pueda alcanzar otro fluido refrigerante (agua o aire). Para verificar que el sistema funciona bien, los motores disponen de uno o varios termómetros que indican en cada instante la temperatura del refrigerante en la parte del motor que se desea medir. La temperatura medida por los termómetros debe encontrarse en el rango de temperatura aceptado por el fabricante para las condiciones de funcionamiento del motor. Temperaturas anormales pueden indicar dos cosas: a)Hay una falla en el sistema de refrigeración, por ejemplo falta de fluido refrigerante o b)Hay una falla o defecto en una parte o en todo el motor.

Para que este sistema funcione es primordial, controlar periódicamente el correcto nivel del fluido refrigerante; controlar que los termostatos abran a la temperatura indicada por el fabricante; que el radiador esté libre de incrustaciones que obturen los canales de circulación del fluido y del aire por el exterior; que el fluido refrigerante tenga la proporción correcta de anticongelante acorde al clima de la zona; que el accionamiento de la bomba de circulación esté en buen estado y esté funcionando correctamente.

Las fallas se detectan precozmente si observamos los indicadores de temperatura, estando atentos a incrementos inusuales de la misma; por eso es aconsejable instalar protecciones y/o alarmas que paren el motor por alta temperatura. Si hubiera indicadores de nivel de refrigerante sería otro parámetro para prevenir fallas del sistema.

Los cuidados pueden abarcar desde un buen mantenimiento, rellenar fluido refrigerante y limpieza externa del radiador hasta reparaciones con el reemplazo de componentes dañados como bomba de agua, termostatos, radiador, mangueras, conexiones, etc.

Las precauciones de seguridad se basan fundamentalmente en trabajar con el motor detenido y frío para evitar incidentes con objetos en movimiento y quemaduras. Para cuidar el medio ambiente debe disponerse adecuadamente el fluido refrigerante cuando se reemplaza, evitando derrames.

Los fluidos refrigerantes actuales son a base de alcoholes especialmente los glicoles, que mezclados con agua en distintas proporciones protegen al sistema de refrigeración y al motor de daños por congelamiento, cuando funciona en regiones con muy bajas temperaturas. Según la proporción de fluido anticongelante en el agua, variará el punto de congelamiento de la mezcla, debiéndose adecuar la misma a cada región de trabajo.

SISTEMAS DE LUBRICACION EN MOTORES DIESEL

Todo motor necesita lubricante para evitar la fricción entre las piezas. En los motores diesel el aceite debe ser reemplazado con frecuencia, dado que el gasoil depende de donde se comercialice, puede contar con un alto nivel de azufre que es quemado en la combustión. La función del aceite es contrarrestarlo, si no lo logra y por consiguiente ingresa al proceso de combustión, se manifestara al despedir humo azul por el tubo de escape. En tanto, si es blanco demuestra que el gasoil se ha condensado y no fue quemado, y el humo negro denota una mezcla excesiva de aceite y combustible.

Sistema de lubricación

En todos los motores diesel existe un sistema imprescindible para su funcionamiento: El sistema de lubricación.

Este sistema es el que mantiene lubricadas todas las partes móviles de un motor, a la vez que sirve como medio refrigerante.

Tiene importancia porque mantiene en movimiento mecanismos con elementos que friccionan entre sí, que de otro modo se engranarían, agravándose este fenómeno con la alta temperatura reinante en el interior del motor.

La función es la de permitir la creación de una cuña de aceite lubricante en las partes móviles, evitando el contacto metal con metal, además produce la refrigeración de las partes con alta temperatura al intercambiar calor con el medio ambiente cuando circula por zonas de temperatura más baja o  pasa a través de un radiador de aceite.

Consta básicamente de una bomba de circulación, un regulador de presión, un filtro de aceite, un radiador de aceite y conductos internos y externos por donde circula.

El funcionamiento es el siguiente: un bomba, generalmente de engranajes, toma el aceite del depósito del motor, usualmente el carter, y lo envía al filtro a una presión regulada, se distribuye a través de conductos interiores y exteriores del motor a las partes móviles que va a lubricar y/o enfriar, luego pasa por el radiador donde se extrae parte del calor absorbido y retorna al depósito o carter del motor, para reiniciar el ciclo.

Para el correcto funcionamiento de este sistema se debe inspeccionar visualmente para detectar fugas, y  presiones y temperaturas anormales de fluido (aceite) de lubricación.

Los controles al sistema pueden realizarse visualmente midiendo con la varilla de medición el nivel de aceite para controlar el consumo o detectar pérdidas y mediante instrumentos

como son los manómetros de presión y los termómetros controlar las condiciones del aceite y del circuito y a la vez el funcionamiento del motor.

Las fallas del sistema básicamente son falta de nivel de aceite por pérdidas o consumos elevados, alta temperatura del aceite por mal estado del sistema de refrigeración del aceite o mal funcionamiento del motor, baja presión de aceite por bajo nivel o degradación del aceite, falla de la bomba de circulación, falla del regulador de presión o incremento en los huelgos de las partes móviles del motor por desgaste.

Las reparaciones del circuito, en la práctica se basan principalmente en la limpieza de los componentes del circuito y aletas del radiador de aceite, reemplazo de los filtros y cambios periódicos del aceite, antes de su degradación total. Las reparaciones mayores se limitan al reemplazo de los componentes dañados del circuito, los cuales en su mayoría son elementos estáticos y solamente la bomba de circulación es susceptible de roturas por tener partes en movimiento.

Fundamentalmente, al trabajar en este sistema se debe tener la precaución de que el mismo no se encuentre bajo presión y que el aceite se haya enfriado lo suficiente para que un contacto con él no produzca una quemadura. Para el cuidado del medio ambiente, se debe tener la precaución de recolectar todos los drenajes de aceite evitando derrames y disponerlo adecuadamente.Para la lubricación de un motor se deben tener en cuenta dos factores importantes:

Temperatura del motor. La temperatura tan alta que se alcanza en ciertos órganos del motor, pese al sistema de refrigeración, exige que el aceite no pierda sus propiedades lubricantes hasta una temperatura aproximada de 200ºC y que el punto de inflamación sea superior a 250ºC.

Distribución adecuada del aceite.En los primitivos motores el engrase se hacia por el barboteo o salpicado. Esto tenía el inconveniente de que al descender el nivel de aceite por el consumo del mismo, el motor perdía poco a poco su lubricación, llegando a faltarle en algún momento. Estos inconvenientes dieron origen a la adopción del sistema de lubricación forzada a presión, mediante el empleo de bombas instaladas en el cárter.

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES DIESEL

Es el encargado de suministrar el combustible necesario para el funcionamiento del motor, pudiéndose diferenciar dos apartados fundamentales:a). Circuito de alta presión, encargado de impulsar el combustible a una presión determinada para ser introducido en las cámaras de combustión.b). Circuito de baja presión, encargado de enviar el combustible desde el depósito en que se encuentra almacenado a la bomba de inyección.El circuito quedaría formado así:

Depósito de combustible. Bomba de alimentación. Filtro. Bomba de inyección. Inyectores.

Este sería el funcionamiento de dicho circuito:

La bomba de aspiración succiona combustible del depósito a través de una rejilla filtrante, que se encuentra en el extremo del tubo de aspiración. Este combustible llega a través de un primer filtro que elimina las impurezas más gruesas que lleva en suspensión el gasóleo. Después la bomba lo mandaría al filtro del combustible y de ahí pasaría a la bomba de inyección, que lo mandaría a los inyectores.

La bomba de alimentación normalmente trabaja con presiones entorno a 1 o 2 Kg/cm2. y en cantidad suficiente, siendo una válvula de descarga la que regula dichas presiones, teniendo una canalización de retorno para el combustible sobrante que va de vuelta al depósito.Esta bomba suele contar con una pequeña bomba manual de cebado, que usa el mismo circuito y que sirve para purgar y llenar las canalizaciones de combustible.

Si la bomba de inyección es de elementos en línea, la bomba de alimentación normalmente irá acoplada a ella, recibiendo el movimiento del árbol de levas de la propia bomba de inyección.

En este caso la bomba normalmente sería del tipo de pistón con muelle antagonista y rodillo, alojados en un cilindro.

También contaría con válvulas de entrada y salida del combustible.

Si la bomba de inyección fuese rotativa ya incorporaría su propia bomba de alimentación.La bomba de inyección suministra el combustible necesario a presión a los distintos cilindros, a los que pasa a través de los inyectores, que lo pulverizan.

Desde ellos, el sobrante que no entra en los cilindros se hace retornar por los conductos de rebose.En el circuito de alta presión, los tubos entre la bomba de inyección y los inyectores se fabrican siempre de acero, a causa de las altas presiones que alcanza el combustible durante el funcionamiento del motor.

Para asegurar el ajuste correcto de cada cilindro y una capacidad de inyección uniforme para todos ellos, los tubos deben tener la misma longitud entre si, ya que el cambio de longitud altera el punto de inyección de un cilindro respecto a los demás.

SISTEMA DE INYECCIÓN

Para realizar la combustión es necesario inyectar una determinada cantidad de combustible finamente pulverizado en la cámara de combustión, en la cual se encuentra el aire comprimido y caliente. Dicha misión está encomendada a los inyectores, que reciben el combustible de la bomba de inyección.

El combustible debe ser inyectado en la cámara de combustión en forma bien definida, pues el correcto funcionamiento de un motor Diesel depende en gran parte de una inyección correcta. Las condiciones esenciales son:

Suministrar a cada cilindro y en cada ciclo la cantidad de combustible justa, adecuándola a las condiciones de marcha del motor.

Iniciar la inyección en el momento preciso, de forma que la combustión se realice de forma correcta y por completo, variando el punto de inyección a medida que el régimen de giro del motor y las condiciones de carga varían

Pulverizar el combustible, de forma que se reparta en minúsculas gotas para facilitar su inflamación.

Dar a esas gotas la suficiente capacidad de penetración en la cámara donde se encuentra el aire comprimido.

Difundir de manera uniforme las partículas de combustible en el aire de la cámara de combustión.

Los elementos encargados de cumplir estas necesidades son la bomba de inyección, que se encarga de dar combustible a cada inyector en el momento oportuno y a la presión requerida, en una cantidad determinada para cada condición de funcionamiento del motor, y los inyectores, que pulverizan el combustible en el interior de las cámaras de combustión de forma uniforme sobre el aire comprimido que las llena.

Los tipos de bomba de inyección empleados en el mundo del automóvil se dividen en dos grupos:

Bombas de elementos en línea. Bombas rotativas.

Bomba de inyección de elementos en línea

En esta bomba se dispone un elemento de bombeo para cada cilindro, de carrera total constante y de carrera de trabajo variable.

Los elementos de esta bomba se alojan en una carcasa y reciben movimiento del árbol de levas de la propia bomba, a través de un impulsor de rodillo.Dicho árbol de levas gira a la mitad de vueltas que el cigüeñal, para que se produzca una inyección por cilindro cada dos vueltas del cigüeñal. Cada una de las levas acciona un taqué, que gracias a un rodillo se aplica contra la leva, obligado por un muelle. El empujador a su vez acciona el émbolo en el interior del cilindro, que recibe el gasóleo a través de varias canalizaciones.

Ahora se procederá a explicar cada una de sus partes:

a). Elemento de bombeo: está constituido por un pistón y un cilindro. Cada cilindro está comunicado con la tubería de admisión por medio de unas lumbreras y con el de salida por medio de una válvula, que es mantenida por un muelle tarado.

En su parte superior, el pistón tiene un rebaje que comunica con la cara superior por medio de una rampa helicoidal y una ranura.

El comienzo de la inyección se produce siempre para la misma posición del pistón, pues a medida que va subiendo la presión crece en el interior del cilindro. Cuando esta presión excede la fuerza que hace el muelle, se abre la válvula de retención y el combustible pasa al circuito de inyección.

Mientras el combustible no salga por el inyector, la presión irá subiendo en toda la canalización a medida que el pistón suba, y llegado el momento en que se produzca la apertura del inyector la presión en el interior del cilindro caerá bruscamente, cesando el suministro de combustible.

Con esto se deduce que la cantidad de gasóleo inyectado depende de la carrera del pistón, por lo que modificando dicha carrera se varía la cantidad de combustible a inyectar.

Para modificarla se usa la cremallera de control que al ser movida en un sentido o en otro varía la carrera del pistón, consiguiendo posiciones de suministro parcial, suministro nulo y suministro máximo.

En algunas bombas de inyección se montan unos elementos llamados de agujero único, los cuales disponen en los cilindros de una sola lumbrera, al mismo tiempo que el émbolo sustituye la ranura vertical por un taladro axial y la rampa helicoidal por una sesgada y recta. De todos modos, el funcionamiento es similar al sistema anterior.

b). Válvula de retención: es la encargada de abrir el paso del combustible que sale del cilindro camino del inyector, al presionar sobre su cara inferior.

Tan pronto como la rampa helicoidal del émbolo descubre la lumbrera de comunicación con la galería de alimentación, desciende la presión en la cámara de impulsión produciéndose el cierre en la válvula de retención.

De esta forma consigue mantener una cierta presión residual en la canalización que va al inyector, mejorando una inyección posterior al ser ésta más rápida.

Para cumplir su cometido debe asegurarse una perfecta estanqueidad entre la válvula de retención y su asiento, disponiéndose para este fin una superficie cónica de apoyo en la válvula, que es presionada con fuerza por la acción del muelle antagonista y la presión reinante en la canalización de impulsión hacia el inyector.

c). Cremallera de control: es la encargada de modificar los tiempos de inyección del combustible. Esta cremallera es movida por el pedal del acelerador a través de una palanca y su desplazamiento modifica la posición de la rampa helicoidal de los pistones.

Para transmitir este movimiento usa un sector dentado en cada elemento, que es actuado por la cremallera. La posición que esta toma por la posición del acelerador puede variar por el mando regulador, como se verá más adelante. Una de ellas es la posición de paro, que corta el suministro de combustible a los inyectores.

El recorrido máximo de la cremallera está limitado por un tope ajustable, al que se conoce como tope de emisión de humos y se dispone en la carcasa de la bomba.

d). Árbol de mando: generalmente fabricado en acero al níquel, dispone de tantas levas como cilindros el motor. Dichas levas las tiene labradas.

El resalte de cada una de ellas está mecanizado de tal manera que la secuencia de las inyecciones en los distintos elementos de bombeo se produzca en el orden adecuado.

El árbol de levas se apoya en sus extremos, en dos cojinetes de rodillos o bolas y a él se acoplan el regulador y el variador de avance en el extremo opuesto. A través de este mecanismo recibe movimiento del motor, desde los piñones de la distribución concretamente.

e). Regulador de velocidad: su instalación es necesaria para evitar que el motor sobrepase un nivel máximo de revoluciones, ya que sería peligroso alcanzar ciertos regímenes de giro, sobre todo en los motores Diesel.

En las aplicaciones automovilísticas se emplean los reguladores mecánicos de máxima y de mínima.

La cremallera de control está enlazada a la biela de mando del acelerador por medio de un sistema de palancas, al que se acopla también el mecanismo regulador, emplazado sobre el árbol de mando de la bomba. Este regulador está constituido por unos contrapesos, que debido a la fuerza centrífuga tienden a desplazarse al exterior cuando giran, contra la oposición de los muelles.

Si el motor gira a ralentí, los contrapesos tienden a separase, venciendo la acción del muelle exterior, que se comprime un poco. Inmediatamente después entran en acción los muelles de máxima, que impiden que las masa continúen separándose, manteniéndose en esta posición hasta que se alcanza la velocidad máxima.Las pequeñas variaciones hacen que las masas se separen o se junten, variando la carrera de los elementos la cremallera y variando a su vez el caudal inyectado, manteniendo un ralentí estable.

La acción de los muelles de velocidad máxima impiden que el giro del motor en ralentí sea excesivo.

Se deduce que el regulador solo actua con el fin de conseguir un ralentí estable y no sobrepasar un máximo de revoluciones.

f). Variador al avance a la inyección: es un sistema que hace que la bomba comience a inyectar combustible un poco antes del momento indicado, como haría un avance del encendido en los motores de gasolina.El dispositivo se monta sobre el árbol de mando y actua adelantando el giro de éste al del motor.Consta de un plato con unos contrapesos que se sujetan al susodicho con unos muelles.Cuando por la velocidad de giro se produce la separación de las masas, se provoca un desplazamiento angular de la leva de sujeción con respecto al cuerpo del variador. Este desplazamiento está en función directa del régimen de giro del motor y es transmitido al eje de levas de la bomba de inyección, en la cual se produce con esta acción un avance a la inyección.Al descender la velocidad se vuelven a juntar los contrapesos disminuyendo el avance.

Bomba de inyección rotativa.

Este tipo de bomba comienza a surgir en los años 60, ya que son más adecuadas para motores de pequeña cilindrada y elevado régimen de giro, como los de los turismos, quedando las bombas lineales relegadas a los motores de aplicación industrial o agrícola, o a motores de vehículos pesados.

Este tipo de bomba presenta las siguientes ventajas respecto a la bomba de elementos en línea convencional:

Menor peso. Caudales inyectados rigurosamente iguales para todos los cilindros. Velocidad de rotación elevada. Menor precio de costo. Menor tamaño. Mayor facilidad de acoplamiento al motor.

Estas bombas suelen incluir la bomba de alimentación en su cuerpo.

Bomba rotativa Bosch.

Dispone de un solo elemento de impulsión para todos los cilindros del motor. Se procede a detallar su estructura:

Sobre el árbol de mando se dispone la bomba de transferencia, que es del tipo de paletas, que en su giro aspira el combustible desde el depósito, para enviarlo a presión hasta el variador de avance y al interior del cuerpo de bomba. La presión de impulsión está regulada por la válvula, que vierte el combustible sobrante al lado de aspiración de la bomba.

Desde el interior del cuerpo de bomba, el combustible pasa al cuerpo de bombeo a través del conducto que desemboca por debajo de la electroválvula. En este cuerpo, el émbolo somete al combustible a una elevada presión, para hacerlo salir en el momento adecuado hacia el inyector correspondiente, a través de la válvula de retención.

La válvula electromagnética corta la alimentación de combustible hacia el cuerpo de bombeo en la parada del motor.

El movimiento de rotación del émbolo de bombeo se logra por medio de un enlace estriado con el árbol de mando. El desplazamiento del mismo en el interior de la cabeza hidráulica lo proporcionan las levas o salientes del plato, que gira solidario con el eje de mando del émbolo, mientras que los rodillos del plato permanecen quietos.

De esta manera, cada vez que se presenta un saliente al rodillo, es empujado el plato de levas hacia la derecha, contra la acción del muelle, que tiende a aplicarlo contra el rodillo. El acoplamiento estriado permite este deslizamiento.

Con esta transmisión de movimiento, el émbolo se desplaza en el interior de la cabeza hidráulica hacia adelante y hacia atrás, al mismo tiempo que gira en su interior. Con ello se consigue bombear el gasóleo hacia los inyectores, como se verá posteriormente.

El tope de caudal determina el final de la inyección, poniendo en comunicación la cámara de bombeo con el cuerpo de bomba al final del recorrido de compresión del émbolo. Este tope es movido por unas palancas, que son gobernadas por el regulador y la palanca del acelerador.

El regulador centrífugo dispone de unos contrapesos que en función de su desplazamiento por la fuerza centrífuga, determinan la posición del manguito desplazable, que a su vez posiciona la palanca y, con ella, el tope de caudal, determinando así la duración de la inyección y el caudal inyectado. Este sistema está accionado por un piñón, que engrana con otro que forma parte del árbol de mando de la bomba.

El sistema de avance de la inyección es del tipo hidráulico. Dicho avance depende de la presión a la que es enviado el combustible por la bomba de transferencia, que es proporcional al régimen de giro del motor.

En la parte superior de la bomba se encuentra el regulador, que en estas bombas es de tipo centrífugo y que es movido por el piñón del árbol de mando.

El mecanismo regulador actúa por medio de una serie de palancas sobre el tope de regulación, que determina el final de la inyección en el émbolo por medio del vertido del caudal. Este conjunto se cierra con una tapa, en la que se monta la palanca de mando del acelerador y el tornillo tope de caudal.

El árbol de mando se acopla al motor por medio de un chavetero en el que se monta un piñón que es movido por la correa dentada del sistema de distribución, colocándose la bomba en el bloque motor próxima al sistema. Este acoplamiento se realiza de manera que la bomba gire al mismo régimen que el árbol de levas del motor.

Bomba rotativa CAV

En estos modelos de bomba rotativa, el rotor distribuidor está dotado de un elemento de bombeo único, compuesto por dos émbolos de carrera opuesta. Un conjunto de rodillo-zapata, movido por el relieve interior de un anillo de levas fijo acciona los émbolos.

El volumen de combustible adecuado a las condiciones de marcha del motor es distribuido a cada uno de los inyectores en el orden preciso y en el instante deseado, por medio de un sistema de orificios taladrados en el rotor y el cabezal hidráulico, dosificado con exactitud a su llegada al dispositivo de bombeo.

La bomba está dotada de un regulador mecánico centrífugo y un variador del inicio de la inyección, que actúan del modo ya conocido en los otros tipos de bomba rotativa.En la bomba CAV, el elemento de bombeo está situado dentro de un orificio transversal, en un eje rotativo central que actúa como distribuidor y que gira dentro de la cabeza hidráulica.

Los émbolos son accionados por lóbulos situados en el interior de la corona de levas.La implantación en el motor y el sistema por el que recibe el movimiento del motor es igual al de las bombas rotativas Bosch.

En estas bombas se suele utilizar un regulador de tipo mecánico, accionado por la fuerza centrífuga, que actúa sobre la válvula dosificadora para ajustar con precisión el caudal inyectado.

La fuerza centrífuga actúa sobre los contrapesos, de forma que se separen y desplacen la palanca de control, que es la que actúa sobre la válvula dosificadora para modificar el caudal de gasóleo inyectado.

El sistema que varía el avance de la inyección es igual al empleado en las bombas rotativas Bosch.

Además de estos sistemas, las bombas CAV disponen de otros mecanismos correctores capaces de adecuar convenientemente los caudales de inyección alas distintas fases de

funcionamiento del motor Diesel. Entre ellos destacan el sistema de sobrecarga y el de avance con carga ligera.

El primero permite aumentar de forma considerable el caudal en bajas revoluciones del motor, de forma que los arranques en frío se ven mejorados. Esto se consigue aumentando el desplazamiento máximo de los elementos de bombeo mediante el llamado carro de sobrecarga.

El dispositivo de avance con carga ligera tiene por finalidad adecuar el avance a la inyección a las peculiares condiciones de funcionamiento del motor con cargas ligeras y regímenes medios. Este dispositivo está integrado en el sistema convencional de avance y es gobernado por una válvula emplazada en el cabezal hidráulico y activada por la palanca del acelerador, de manera que en las posiciones de ésta para ralentí o carga ligera, permite el paso de la presión de transferencia hacia el dispositivo de avance, activándolo ligeramente para adecuarlo de forma conveniente a estas condiciones de funcionamiento del motor.

Los inyectores

Para lograr una buena combustión, es necesario que el combustible sea inyectado en el interior del cilindro muy finamente pulverizado, con el objetivo de lograr una mejor y más rápida combustión.

El inyector es el elemento que cumple los requisitos necesarios para conseguir la pulverización del combustible en la medida idónea y distribuirlo uniformemente por la cámara de combustión. Es por eso que sus características dependen del tipo de cámara en que esté montado.

El inyector, cualquiera que sea su tipo, se fija a la cámara de combustión por medio del portainyector, que está formado por un cuerpo al que se acopla el inyector en sí, o como también se le llama, tobera. Éste último lo compone el cuerpo y la aguja.Una tuerca es la realizada de fijar la unión.

En el interior del cuerpo se aloja la varilla, aplicada contra la aguja por la acción del muelle, cuya fuerza es regulable por medio del tornillo y la contratuerca.

Su funcionamiento es el siguiente: el combustible llega al portainyector por una canalización que llega de la bomba, y pasa al inyector a través de un conducto lateral. El sobrante de combustible circula alrededor de la varilla empujadora, lubricándola, para salir por la canalización que lo lleva al depósito de combustible por el circuito de retorno.

En la parte superior del portainyector se encuentra el sistema de reglaje de la presión de tarado del inyector. Dicha presión puede variarse actuando sobre el tornillo que actúa contra el muelle.

El sistema se encuentra protegido por un tapón.

Debe comprenderse que las superficies de unión del inyector al portainyector deben tener un mecanizado perfecto, pues si no fuese así se producirían fugas de combustible, lo cual reduciría el caudal inyectado y haciendo que el motor funcione de forma defectuosa.

El inyector en sí está formado por dos partes, aguja y cuerpo. Estas dos piezas están apareadas y presentan un juego de acoplamiento del orden de 2 a 4 micras. El cuerpo lleva un taladro en el que se aloja la aguja, que en su parte inferior está provista de dos superficies cónicas, de las cuales una apoya en un asiento formado en el cuerpo y la superior, que es la que recibe el empuje del líquido que provoca el levantamiento de la aguja.

Alrededor del cono se forma una cámara, a la que llega el combustible a presión por un conducto procedente de la bomba de inyección. La salida del combustible se realiza por un orificio.

El portainyector se fija al la culata en la cámara de combustión, por medio de una brida, o bien roscado a ella.

En los dos tipos, el inyector acopla en su alojamiento de la culata con interposición de unas juntas de estanqueidad con forma de arandela, de las cuales una se sitúa en la punta de la tobera haciendo asiento en el alojamiento de la culata, y la otra en el portainyector.

Ambas juntas de estanqueidad deben ser sustituidas cada vez que se desmonte el inyector, ya que de no sustituirse podrían no hacer un acople correcto, por estar deformadas o adaptadas al inyector anterior.

Debido a las diferentes cámaras de combustión utilizadas en los motores Diesel, la forma, fuerza de penetración, y pulverización del chorro de combustible proporcionado por el inyector están adaptados a las condiciones específicas del motor. De esta manera, se distinguen dos tipos esenciales de inyectores:

De orificios. De tetón o espiga.

El de orificios está desarrollado para motores de inyección directa, mientras que el de tetón tiene varias versiones, cada una de las cuales está diseñada para una función concreta, y no funcionará de manera satisfactoria si se emplea en otra aplicación distinta.

Los inyectores de tetón o espiga se utilizan sobre todo en motores de inyección indirecta, es decir, en motores con precámara de inyección. En este tipo de tobera, la aguja está provista en su extremo de un tetón con una forma predeterminada ( cilíndrica o cónica ), que posibilita la formación de un prechorro, de manera que al comienzo de la abertura se deja un pequeño espacio en forma de anillo que deja salir muy poco combustible, haciendo una especie de efecto estrangulador. A medida que se agranda la abertura, por aumento de la presión de inyección, la sección de paso aumenta, hasta que hacia el final de la carrera de la aguja se inyecta la dosis principal de combustible.

En la actualidad, y gracias al avance de los distintos materiales, algunas piezas de los inyectores son realizadas en material plástico, aunque en zonas donde la presión no sea un peligro para su integridad.

También se siguen fabricando inyectores completamente metálicos.

CONTROL ELECTRÓNICO DE LA INYECCIÓN DIESEL.

La inyección electrónica Diesel puede ser dividida en tres bloques: los sensores, la unidad de mando y control y los elementos actuadores.

Los sensores registran las condiciones operativas del motor y transforman diversas magnitudes físicas en señales eléctricas. Un sensor integrado directamente en el portainyector capta el comienzo de la inyección registrando el movimiento de la aguja, que reproduce el momento de la inyección.

La presión en el colector de admisión es detectada por un sensor manométrico, que envía la correspondiente señal a la unidad de control, al igual que las de los otros sensores.

El captador de régimen motor y posición es de tipo inductivo, similar al que se dispone en los sistemas de inyección electrónica de gasolina, funcionando de la forma ya conocida. Para la medida de la masa de aire aspirado se utiliza un caudalímetro, que incorpora una sonda de temperatura cuya señal corrige la del caudalímetro adecuándola en función de la temperatura del aire aspirado.

La temperatura del motor es medida a través de una termistancia emplazada en el bloque motor, en contacto con el líquido de refrigeración.

La posición del pedal del acelerador es detectada por un sensor potenciométrico, que incorpora un interruptor para captar la posición de reposo que sería la que correspondiese al ralentí.

En la bomba de inyección se incorpora una sonda de temperatura del gasóleo y un potenciómetro que detecta el recorrido del tope de regulación de caudal.

Todas las señales de los diferentes sensores son enviadas a la UCE, que es la unidad de control electrónico, estructurada en técnica digital, que contiene varios microprocesadores y unidades de memoria.

En la unidad de control se procesa la información y se calculas las magnitudes de las señales de salida de conformidad con las características almacenadas en la memoria.Dicha UCE suele estar en el habitáculo de los pasajeros para estar más protegida de los agentes externos.

En ella hay memorizados diferentes campos característicos que actúan en dependencia de diversos parámetros, como la carga del motor, el régimen, la temperatura del motor, caudal de aire...

Los circuitos electrónicos están protegidos contra perturbaciones de la red del vehículo en forma de picos de tensión o interferencias. Cualquier anomalía de funcionamiento detectada queda grabada en la memoria y puede ser leída posteriormente a través del conector de diagnóstico.En los casos de avería, la UCE establece un funcionamiento en fase degradada del motor que permite circular con el vehículo hasta el taller más próximo.

Desde la UCE se maneja también la caja de precalentado.

Las señales eléctricas de salida de la UCE son transformadas por los distintos actuadores en magnitudes mecánicas.

De los diversos actuadores podemos citar por su importancia la válvula de reciclado de los gases de escape y la válvula reguladora de la presión del turbo, ambas de tipo electromagnético.

En la bomba de inyección se sitúan la válvula de corte de suministro del combustible y los dispositivos electromagnéticos de corrección del avance de la inyección y del caudal de inyección.

Las funciones de regulación de caudal y avance de la inyección pueden ser gobernadas por medios electrónicos, mediante los cuales se optimiza la cantidad de gasóleo inyectada, adaptándola exactamente a las necesidades de la marcha del motor.

La incorporación de estos dispositivos electrónicos a las bombas de inyección de los motores Diesel conlleva una serie de ventajas fundamentales que permiten reducir notablemente los consumos de combustible y los niveles de emisión de gases contaminantes, por cuyas causas se han desarrollado y aplicado masivamente a las bombas de inyección.

El caudal de combustible inyectado influye notablemente sobre el arranque del motor, la potencia y el comportamiento de marcha, así como en la emisión de humos. En la UCE se determina el valor de caudal que debe inyectarse, de acuerdo con los datos memorizados en campos característicos y los valores reales medidos por los distintos sensores. De igual manera se determina el punto de inicio de la inyección.

La precisión del comienzo de la inyección está garantizada por un detector de movimiento de la aguja del inyector que capta el comienzo exacto de la misma directamente en el inyector, enviando su señal a la UCE, que la compara con el inicio de inyección programado en su memoria y genera unos impulsos de control que son enviados al sistema de variador de avance, que corrige el punto de inyección en función de las condiciones de marcha del motor.

BOMBA ROTATIVA BOSCH CON GESTIÓN ELECTRÓNICA

Básicamente es igual a uno del tipo convencional, solo que en este modelo se ha sustituido el grupo regulador mecánico de caudal por un sistema electromecánico que realiza las mismas funciones.

El tope de regulación de caudal es similar a las bombas convencionales y funciona de la misma manera, pero ahora está comandado por una unidad electromagnética capaz de posicionar el tope de regulación adecuadamente en función de la cantidad de combustible que se vaya a inyectar.

Para la variación del punto de inicio de la inyección se dispone de una electroválvula, que comandada desde el calculador electrónico regula la presión de transferencia del combustible que se aplica al variador de avance, mediante el cual se hace variar la posición del anillo de levas y con ello del avance de la inyección.

Esta electroválvula funciona comandada por impulsos eléctricos, cuya relación tiempo abierta / tiempo cerrada determina el caudal de paso del combustible y con ello la presión aplicada al variador de avance.

La unidad de regulación de caudal la constituyen un electroimán fijo y un imán permanente rotativo unido a un eje que en su extremo inferior forma la rótula excéntrica acoplada al tope de regulación de caudal.

Por tanto, regulando adecuadamente la frecuencia de los impulsos enviados desde la UCE, se consigue posicionar convenientemente el tope de caudal para adecuar el suministro de combustible a las necesidades del motor en cada una de las condiciones de funcionamiento del mismo.

BOMBA ROTATIVA CAV CON GESTIÓN ELECTRÓNICA

En las bombas de inyección rotativa CAV, dada la estructura del elemento único de bombeo, los componentes electrónicos de control presentan una configuración y funcionamiento diferentes, aunque ejecutan las mismas funciones.

Para la regulación de caudal se disponen dos electroválvulas controladas por el calculador electrónico y un captador de la posición axial del rotor, cuya señal es enviada al calculador electrónico, de manera que de acuerdo con ella y otras recibidas de distintos sensores en el motor determina la activación de las electroválvulas de regulación del caudal. El sistema variador de avance está gobernado por otra electroválvula controlada también por el controlador electrónico.

En la misma cámara axial del rotor se ubica el captador de posición del mismo, capaz de detectar la posición de éste y, en consecuencia, el caudal de inyección.

En el variador de avance se dispone otro captador, que en este caso detecta la posición de la leva y, consecuentemente, el avance de la inyección.

En las bombas de inyección CAV se suprime la válvula dosificadora convencional y las funciones de dosificación y bombeo las realiza el propio cabezal hidráulico, para lo cual está constituido por una cabeza hidráulica en la que se aloja el rotor distribuidor, que porta los émbolos de bombeo y las zapatas, las cuales presentan una rampa inclinada, que a su vez se aloja en las rampas del eje de transmisión.El conjunto queda ensamblado en el anillo de levas de forma que los rodillos sigan el perfil de las levas para producir el movimiento de bombeo de los émbolos de manera similar a las bombas convencionales.

Así pues, la dosificación del caudal de inyección se obtiene por la posición axial del rotor, que permite ajustar la apertura máxima de los émbolos de bombeo, que en todo momento está controlada por las electroválvulas de caudal, las cuales reciben impulsos de control desde la UCE, en función de las condiciones de marcha del motor, detectadas por los diferentes sensores.

La posición axial del rotor es detectada por un captador magnético, que consiste en un núcleo unido al rotor que se ubica en el interior de la bobina, modificando la inductancia de la misma, a través de la cual varía la señal que es enviada a la unidad de control, que de esta manera reconoce la posición axial del rotor y, en consecuencia, el caudal real de inyección.De acuerdo con las condiciones de funcionamiento del motor detectadas por los diferentes sensores, la UCE determina el caudal a inyectar y activa las electroválvulas para situar el rotor en la posición axial que corresponda. El captador de posición detecta esta situación y envía a la Uce la debida información, que la compara con la requerida y, según la necesidad, aplica una corrección abriendo una de las electroválvulas de caudal durante un tiempo determinado para obtener el desplazamiento requerido.

En los sistemas de inyección CAV con control electrónico, el dispositivo de avance de la inyección presenta una estructura similar al de las bombas convencionales, con la incorporación de una electroválvula de control.

SENSORES DEL SISTEMA.

Para adecuar los caudales y el punto de la inyección a las necesidades de la marcha del motor se disponen diferentes sensores en el motor, cuyas señales son enviadas al calculador electrónico, que las procesa para determinar la magnitud de la corriente de mando del regulador de caudal y la electroválvula de avance de la inyección.

Se utilizan generalmente sensores de posición del pedal del acelerador, régimen motor y posición del pistón en el cilindro, presión en el colector de la admisión, temperatura del refrigerante y del aire de la admisión, caudal de aire de admisión y un sensor capaz de detectar el inicio de la inyección, que se ubica en uno de los inyectores.

En la UCE hay memorizados diferentes campos característicos que determinan el avance y el caudal necesarios para cada una de las condiciones de funcionamiento del motor, dependiendo de diversos parámetros como la carga, el régimen, la temperatura del motor y el caudal de aire aspirado.

GESTIÓN ELECTRÓNICA DEL MOTOR DIESEL.

En los sistemas de inyección Diesel con control electrónico, las condiciones de funcionamiento del motor son registradas por sensores, como se ha mencionado anteriormente, que hacen llegar las correspondientes señales eléctricas a la unidad de control.

Tanto estos medidores como la propia central electrónica forman el sistema de control.A los captadores mencionados deben añadirse los detectores de posición y sensores incorporados en la propia bomba de inyección y la electroválvula de paro, que también se conectan a la UCE.

A partir de todas estas señales, la UCE activa los diversos actuadores de la bomba de inyección, la caja de precalentado, la electroválvula EGR, el relé de corte del climatizador, la electroválvula de control de la presión de soplado del turbocompresor, si dispone de ella,

La lógica del calculador incluye las funciones de control de la inyección, los contaminantes emitidos, las estrategias de marcha del motor, el antiarranque codificado y la autodiagnosis, memorizando algunas posibles averías.

La cantidad de gasóleo inyectado depende de la UCE. Como magnitudes principales para establecerla se utilizan las señales recibidas del caudalímetro, captador de posición del acelerador y el régimen de giro del motor, pero también otros datos, como la temperatura del motor, la del aire de admisión, ..., son susceptibles de modificar el volumen inyectado.Todos estos factores son comunicados al dispositivo de mando, que transforma estos datos en impulsos eléctricos para el gobierno de los diversos actuadores.

Con el fin de optimizar el comportamiento de marcha pueden tenerse en cuenta otros factores a la hora de dosificar el combustible, como el instante de la aceleración, la marcha en retención del motor o el corte de inyección a un determinado régimen máximo.

Las oportunas señales son reconocidas por la unidad de control, que en función de ellas modifica la señal de mando para el actuador de caudal y el de avance de la inyección.

Si por cualquier causa se detectaran anomalías en el funcionamiento deberían revisarse los siguientes elementos, de forma preliminar:

Circuito de arranque en buen estado: batería, cableado y motor de arranque. Circuito de precalentamiento y sus cables en buen estado. Fusibles correctos. Existencia de combustible. Calidad del combustible. Aceite motor en buen estado y nivel. Tuberías de combustible en buen estado, que no tengan roturas que produzcan fugas

ni estén obstruídas. Inexistencia de tomas de aire.

Circuito de alimentación de aire estanco. Filtro de aire limpio. Sistema de escape estanco, sin tomas de aire ni fugas. Motor en buen estado mecánico, con una compresión correcta, juego de válvulas,

calado de la distribución, punto de la inyección, tarado de inyectores, junta de culata

Además en todos los casos debe comprobarse que a cada uno de los sensores le llegue la tensión de mando adecuada.Después se comprobará que las señales emitidas por la unidad de control electrónico sean las adecuadas.En el caso de las sondas de temperatura, la tensión de salida debe corresponderse con la especificación, y, en cualquier caso, variar en función de la temperatura, lo cual puede ser comprobado a medida que se calienta el motor.

SOBREALIMENTACIÓN DE UN MOTOR DIESEL

En los motores Diesel el sistema más utilizado para realizar su sobrealimentación es el que utiliza un turbocompresor, ya que es un sistema sencillo, fiable y que mejora las cualidades de funcionamiento del motor además de sus prestaciones. Su funcionamiento no difiere al de los usados en los motores de gasolina.

En algunos motores se utilizaron compresores volumétricos, pero fueron desechados por problemas de desarrollo y su mayor complejidad.

El turbocompresor se compone esencialmente por una turbina y un compresor, montados en el mismo eje. La turbina recibe el movimiento de los gases de escape, que se encuentran a elevada temperatura, y que la ponen en rotación. Al mismo tiempo la rueda del compresor comprime el aire que va a ser introducido en la admisión y posteriormente en los cilindros.La cantidad y la presión del aire que entra es proporcional a la velocidad de rotación.

El turbocompresor presenta en su funcionamiento grandes ventajas, de entre las cuales destacan:

Incremento notable de la potencia y el par motor, que puede llegar a un 35% más que el mismo motor en versión atmosférica.

Son motores generalmente más silenciosos, aunque a veces se percibe un silbido, procedente del turbo, en las aceleraciones.

Su rendimiento volumétrico es mayor, con lo que las combustiones son más completas, dando como resultado un consumo mucho más bajo a igualdad de potencia.

La combustión es mucho más eficaz y limpia, con lo que se reducen los gases contaminantes.

En algunos motores, se intercalan intercambiadores de calor entre el turbo y el colector de admisión, con el fin de reducir la temperatura del aire de admisión.

Dichos intercambiadores pueden ser del tipo aire/aire, si el aire se refrigera por la circulación de otros aire, o aire/agua, si se refrigera mediante el paso de un líquido.

Para controlar las presiones de trabajo se coloca una válvula limitadora de presión, o waste-gate, cuya misión es controlar la presión mínima y máxima del turbo, para un mejor funcionamiento.

Dicha válvula es controlada por la UCE.

SISTEMA DE ENCENDIDO

Al igual que el encendido para el arranque en el ciclo Otto, se necesita un circuito eléctrico que permita hacer arrancar el motor. Consta básicamente de: un generador de corriente alterna incorporado, un circuito rectificador de la corriente generada, un capacitor que almacena la energía producida, un circuito que genera la señal de disparo de corriente a cada arrollamiento primario, una llave electrónica de disparo, un arrollamiento primario, un arrollamiento secundario y bujías.

El funcionamiento es el siguiente: el alternador genera energía eléctrica a partir de la energía mecánica suministrada por el mismo motor, ésta se rectifica por medio de un circuito electrónico, y se almacena en un capacitor, cuando se genera la señal de disparo que es provista por un circuito eléctrico de bobinas captoras y según la secuencia de encendido del motor, la llave electrónica dispara la carga del capacitor sobre un arrollamiento primario cuya variación del campo magnético induce una corriente de alto voltaje en un arrollamiento secundario, la cual se conduce hasta la bujía correspondiente del cilindro del motor, que enciende la mezcla combustible.

El funcionamiento de este sistema se puede verificar, si el funcionamiento del motor se produce de manera uniforme y sin interrupciones. Para asegurarnos que este sistema funciona bien, se pueden realizar mediciones eléctricas para verificar que a la salida del

dispositivo generador y sincronizador la corriente de baja tensión producida es la estipulada por el fabricante y se detecta en la secuencia requerida por el motor. El componente más difícil de inspeccionar es la bujía, ya que puede no presentar fallas cuando se la prueba en condiciones que no son las de funcionamiento real.Las fallas más frecuentes, son la rotura o pérdida de aislamiento de una bujía, y se manifiesta por un funcionamiento desparejo (rateo) a un régimen o en todo régimen de marcha del motor. Si huera una discontinuidad eléctrica de algún arrollamiento o del cable de bujía, la falla sería total, no produciendo el encendido de la mezcla en el cilindro en cuestión. Los circuitos electrónicos componentes también son susceptibles de falla y deben ser inspeccionados por personal idóneo.

La reparación del sistema al igual que en los sistemas convencionales, se limitan a la verificación del sincronismo del encendido y al reemplazo de los componentes dañados, ya que todas las reparaciones deben ser realizadas por personal idóneo en electricidad y electrónica y con instrumental de taller.

ENCENDIDO EN FRÍO POR BUJÍAS DE PRECALENTAMIENTO

Todos los motores diésel de automóviles cuentan con algún tipo de bujía de precalentamiento, la que tiene por misión principal facilitar la puesta en marcha en frío, aunque también ayudan a reducir el nivel de emisiones contaminantes. Como en los motores a nafta, hay una bujía de precalentamiento por cilindro. Estas bujías "súper rápidas" permiten arranques casi instantáneos (de 2 a 5 segundos), con temperaturas tan bajas como 30 grados bajo cero, y se conectan a un complejo sistema electrónico con microprocesador. Las bujías diésel son del tipo incandescente, con resistencias eléctricas internas, y su extremo se proyecta al interior de la cámara de combustión, para proveer de un intenso calor a la zona, con temperaturas del orden de los 1.000°C. Incluso se han elaborado sistemas de arranque instantáneo diésel que permiten una puesta en marcha igual que en los motores a nafta. Por último, si existen fallas en el sistema de bujías diésel, es muy probable que el motor no arranque.

BIBLIOGRAFIA

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