INFORME DE MOTORES DIESEL SENATI AMODFB01

INFORME N˚ 01

RECONOCIMIENTO DE PARTES:

MOTOR 2L 1556663 TOYOTA

Sistema de alimentación de un motor diésel

Sistema Electrónico de Inyección

El combustible es el elemento necesario para producir la potencia que mueve a un vehículo. En la actualidad son varios los combustibles que pueden ser utilizados en los motores; el diesel y la gasolina son los más comunes pero también se pueden utilizar el gas licuado de petróleo (LP), el gas natural comprimido (GNC), el gas natural licuado (GNL), el propano, el metanol, el etanol y otros. Para obtener el máximo aprovechamiento de la energía del combustible se requiere mezclar con oxígeno, el cual es obtenido del aire y así generar la combustión

Tres son los factores que influyen en el fenómeno de combustión y éstos son: - La Temperatura La temperatura de la cámara de combustión es fundamental para generar una buena combustión. Generalmente a mayor temperatura se tiene una mejor combustión, sin embargo esto afecta las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) las cuales se incrementan al tener mayores temperaturas. Las temperaturas bajas generan una mala combustión y generalmente provocan altas emisiones de hidrocarburos no quemados (HC) y de monóxido de carbono (CO).

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- La Turbulencia Se refiere a la forma en la cual se mezclan el aire y el combustible. En este sentido los fabricantes han tratado por diferentes medios de incrementar la turbulencia, algunas veces a través del diseño del múltiple de admisión, otras en la cabeza del pistón, otras en la forma de la cámara, etc.

El T iempo de Residencia Se refiere al tiempo que la mezcla aire/combustible permanece dentro de la cámara de combustión. En este tiempo, la mezcla aire/combustible debería quemarse completamente. Un sistema de combustible que no cumpla los requisitos necesarios puede producir los siguientes efectos: - Sobre consumo de combustible - Desgaste prematuro de partes por contaminación del lubricante con combustible y provocar adelgazamiento de la película lubricante - Falta de potencia - Daño al convertidor catalítico - Fugas de combustible - Conatos de incendio Por todo esto es importante conocer como trabaja el sistema de combustible y las acciones que puedan llegar a afectar de manera negativa al desempeño del vehículo. El sistema de combustible tiene varios objetivos; entre ellos se pueden mencionar los siguientes: - Proporcionar la mezcla adecuada de aire/combustible acorde a las condiciones de operación del vehículo - Mezclar el aire y el combustible para el mejor aprovechamiento del combustible - Dosificar el combustible o la mezcla aire/combustible en la cámara de combustión Para cumplir con estos objetivos existen diferentes sistemas de combustible entre ellos, se tienen los sistemas carburados o de admisión natural y los sistemas de inyección electrónica. DIFERENCIAS ENTRE LA CARBURACIÓN Y LA INYECCIÓN El sistema de admisión natural cuenta con un carburador el cual se encarga de dosificar la mezcla aire combustible a la cámara de combustión utilizando el principio de tubo Venturi, es decir, generando un vacío en la parte más estrecha del tubo lo cual provoca la succión del combustible al pasar el aire por este estrechamiento. El control de la dosificación se lograba en los primeros sistemas utilizando únicamente medios mecánicos, (palancas, émbolos, diafragmas, etc.) sin embargo en los últimos carburadores se contaba ya con controles electrónicos. Estos sistemas tienen las siguientes características: - Son sistemas relativamente sencillos con pocos componentes - El principio de funcionamiento es por la depresión que se genera en el tubo Venturi que es la parte fundamental del diseño - La velocidad del aire es mayor que la del combustible, por lo cual el combustible es arrastrado por el aire - Generalmente proporcionan mezclas ricas de aire/combustible - Son fáciles de instalar - Son de precio bajo - No permiten un control estricto de las emisiones contaminantes - No permiten una dosificación homogénea a todos los cilindros - La presión del sistema de combustible es del orden de 5 lb/pulg2

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Al sistema carburado lo forman: 1. Tanque o depósito de combustible 2. Filtro de combustible 3. Líneas de combustible 4. Bomba de combustible mecánica (de diafragma) 5. Múltiple de admisión 6. Carburador 7. Ahogador o “choke” 8. Válvula de aceleración 9. Línea de retorno 10. Filtro de aire Desde hace algunos años, sin embargo, aumentó la tendencia a preparar la mezcla por medio de la inyección de combustible en el colector de admisión. Esta tendencia se explica por las ventajas que supone la inyección de combustible en relación con las exigencias de potencia, consumo, comportamiento de marcha, así como de limitación de elementos contaminantes en los gases de escape. Las razones de estas ventajas residen en el hecho de que la inyección permite una dosificación muy precisa del combustible en función de los estados de marcha y de carga del motor; teniendo en cuenta así mismo el medio ambiente, controlando la dosificación de tal forma que el contenido de elementos nocivos en los gases de escape sea mínimo. Además, asignando una electroválvula o inyector a cada cilindro se consigue una mejor distribución de la mezcla. También permite la supresión del carburador; dar forma a los conductos de admisión, permitiendo corrientes aerodinámicamente favorables, mejorando el llenado de los cilindros, con lo cual, se favorece el par motor y la potencia, además de solucionar los conocidos problemas de la carburación, como pueden ser la escarcha, la percolación y las inercias de la gasolina. Los sistemas de inyección de combustible presentan las siguientes características: - Son sistemas más complicados y tienen más componentes - El principio de funcionamiento es por la presión con la que se inyecta el combustible, lograda por la bomba de alimentación y el regulador de presión del sistema - La velocidad del aire es menor que la del combustible, por lo cual el combustible es mezclado mejor con el aire. - Generalmente proporcionan mezclas aire/combustible pobres - Son de precio medio y alto - Permiten un control estricto de las emisiones contaminantes - Permiten una dosificación homogénea a todos los cilindros - La presión del sistema de combustible es del orden de 35 a 70 lb/pulg2 en motores de gasolina y mucho mayores en motores diesel (mayores de 3,000lb/ pulg2). VENTAJAS DE LA INYECCIÓN - CONSUMO REDUCIDO Con la utilización de carburadores, en los colectores de admisión se producen mezclas desiguales de aire/gasolina para cada cilindro. La necesidad de formar una mezcla que alimente suficientemente incluso al cilindro más desfavorecido obliga, en general, a dosificar una cantidad de combustible demasiado elevada. La consecuencia de esto es un excesivo consumo de combustible y una carga desigual de los cilindros. Al asignar un inyector a cada cilindro, en el momento oportuno y en cualquier estado de carga se asegura la cantidad de combustible, exactamente dosificada. - MAYOR POTENCIA

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La utilización de los sistemas de inyección permite optimizar la forma de los colectores de admisión con el consiguiente mejor llenado de los cilindros. El resultado se traduce en una mayor potencia específica y un aumento del par motor. - GASES DE ESCAPE MENOS CONTAMINANTES La concentración de los elementos contaminantes en los gases de escape depende directamente de la proporción aire/gasolina. Para reducir la emisión de contaminantes es necesario preparar una mezcla de una determinada proporción. Los sistemas de inyección electrónica realizan una mezcla muy próxima a la estequiométrica (14,7:1 para la gasolina), lo que garantiza una muy buena combustión con reducción de los porcentajes de gases tóxicos a la atmósfera. La relación estequiométrica es la proporción exacta de aire y combustible que garantiza una combustión completa de todo el combustible. - ARRANQUE EN FRÍO Y FASE DE CALENTAMIENTO Mediante la exacta dosificación del combustible en función de la temperatura del motor y del régimen de arranque, se consiguen tiempos de arranque más breves y una aceleración más rápida y segura desde el ralentí. En la fase de calentamiento se realizan los ajustes necesarios para una marcha redonda del motor y una buena admisión de gas sin tirones, ambas con un consumo mínimo de combustible, lo que se consigue mediante la adaptación exacta del caudal de éste. FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE INYECCION ELECTRONICA Los sistemas de inyección electrónica de combustible, constan fundamentalmente de una o más unidades de control (computadoras), sensores y actuadores, para controlar en un 100% el suministro de combustible y otras funciones del motor. Para poder cumplir con éste propósito la unidad de control debe calcular la masa o cantidad de aire que entra al motor. La masa de aire es medida en libras de aire por minuto. Generalmente se usan dos métodos para calcular la entrega de combustible al motor: - MEDICIÓN DEL AIRE En éstos sistemas, la computadora recibe información de un aparato que mide el flujo de aire entrando al motor, y calculará la cantidad de combustible dependiendo del flujo de aire o flujo de masa de aire, además de la información de los sensores de temperatura del motor, temperatura de aire y posición de la mariposa de la admisión. - DENSIDAD DE LA VELOCIDAD En éste sistema la computadora recibe información de los varios sensores de entrada, calcula la masa de aire, y proporciona la cantidad de combustible necesario. Para comprender como la computadora calcula la masa de aire, es necesario ver como este sistema controla la entrega de combustible. La capacidad del motor de llenar en un 100% cada cilindro en la carrera de admisión, es conocida como eficiencia volumétrica. Esto sería si el motor fuera una perfecta bomba de aire, lo cual en realidad solamente es de un 50% a 80% de su capacidad total de llenado. Este es un factor fundamental en el cálculo de la masa de aire por parte de la computadora. El sensor MAP (Presión de la Masa de Aire) se encarga de esta evaluación. Por medio de la presión de aire en el múltiple de admisión, la computadora es informada de la cantidad de aire que es suministrada al motor. Este sistema también informa sobre la densidad del aire, ya que éste cambia con la temperatura y la presión atmosférica; por lo tanto, es incorporado un sensor de información sobre la presión barométrica y temperatura del aire que entra al motor. En síntesis; la computadora inicialmente usa las lecturas de RPM y el MAP para calcular la densidad del aire, y después usa la información del MAP y la temperatura del aire para determinar la densidad, definiendo la masa de aire y el flujo total de aire.

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Con esta información, además de la temperatura del motor y la posición de la mariposa de paso de aire, la computadora determina la cantidad de combustible requerido para conservar la mezcla aire/combustible que ocupa el motor. La computadora con esta información, manda el pulso al inyector. El inyector es un solenoide o válvula electrónica que permite el flujo de combustible hacia el cilindro. Entonces deducimos que el flujo de combustible es controlado por la variación de la anchura de pulso o ciclo de trabajo del inyector. La presión del combustible en la mayoría de estos sistemas, es constante, la presión de operación varía de un sistema a otro, que va desde 12 psi a 48 psi, lo suficiente para poder atomizar el combustible a la lumbrera de admisión. Sin embargo, existen otros sensores que determinan o ajustan la anchura de pulso; como son: - Sensor de temperatura del motor: Este es un sensor muy importante, ya que la anchura de pulso del inyector se prolongará a medida que la temperatura descienda. Informa a la unidad de control que tan frío o caliente está operando el motor, para así, poder enriquecer la mezcla en los arranques en frío para simular la operación de un estrangulador, además de prevenir la detonación cuando el motor esta caliente. - Sensor de posición de la mariposa: Informa el porcentaje de apertura de la mariposa de admisión, para que la computadora determine si el motor se encuentra en marcha ralentí, media carga o carga plena. Este es un sensor muy importante, ya que puede indicar si e l motor es acelerado o desacelerado abruptamente. - Sensor de temperatura de aire: Algunos utilizan este sensor, el cual indica la temperatura del aire que entra al motor. El aire, entre mas frío es más denso, y deducimos que la densidad del aire es mas alta cuando la temperatura del aire es baja. La unidad de control por lo tanto aumentará la anchura de pulso del inyector cuando la temperatura sea baja. Debido al aumento riguroso del control del medio ambiente (contaminación) en la mayoría de los países y principalmente de los gases nocivos de escape en los vehículos, los fabricantes se han visto obligados a la instalación de varios sistemas para minimizar los sub-productos nocivos de los motores de combustión interna. El uso de convertidores catalíticos y de computadoras para poder regular la emisión de Hidrocarburos (HC), Monóxido de Carbón (CO), y Óxidos de Nitrógeno (NOx), son las mayores ventajas de los sistemas electrónicos de inyección con unidad de control (ECU). La incorporación de un sensor de oxígeno, logra casi con exactitud mantener siempre una relación aire/combustible que no afecte el rendimiento del motor ni los niveles de contaminación. Los convertidores catalíticos operan con su mayor eficiencia cuando la relación aire/combustible es de 14.7 a 1. - Sensor de oxígeno: En la mayoría de los sistemas de inyección de combustible es integrado este sensor, el cual manda una señal que la computadora procesa como cantidad de oxígeno en los gases de escape, que a su vez es indicador de mezcla pobre o rica, la computadora entonces aumentará o disminuirá el pulso al inyector dependiendo del caso. En ciertos casos los motores no operan bien con la relación aire/combustible 14.7 a 1, y se presenta aceleración brusca, arranque irregular, mala operación del motor en frío, etc. Para esto la unidad de control (ECU) debe estar capacitada para balancear la relación de aire/combustible entre las demandas del motor y la eficiencia del convertidor catalítico. Cuando el motor opere con otra relación que no sea igual a 14.7 a 1, el sistema entrará en CIRCUITO ABIERTO (Open Loop), en este modo la unidad de control ignorará la señal del sensor de oxígeno, y el control de combustible será basado en otras señales del sistema. Cuando la unidad de control (ECU) analiza que la relación de 14.7 a 1 es aceptable, el control de combustible es basado en el sensor de oxígeno, a esta estrategia se le conoce como CIRCUITO CERRADO (Closed Loop). La unidad de control permanecerá en circuito cerrado siempre y cuando los sensores del motor no indiquen lo contrario.

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Esto es, básicamente el principio de funcionamiento de los sistemas de inyección de combustible. Algunos sistemas utilizan mas sensores que otros, pero el propósito general es mantener la cantidad de aire/combustible lo más exacta posible. CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE INYECCION Los sistemas de inyección se pueden clasificar en función de tres características distintas: 1. Según el lugar donde inyectan 2. Según el número de inyectores 3. Según el número de inyecciones 1. SEGÚN EL LUGAR DONDE INYECTAN INYECCIÓN DIRECTA Independientemente de si se trata de un motor de gasolina o diesel, se dice que el sistema de inyección es directo cuando el combustible se introduce directamente en la cámara de combustión formada por la culata y la cabeza del pistón, que suele estar labrado para favorecer la turbulencia de los gases, y mejorar así la combustión. Los inyectores de un motor de gasolina (en un sistema MPI) suelen estar ubicados en el colector de admisión, lo que explica la denominación de estos sistemas. El combustible es inyectado por delante de una válvula cerrada o bien encima de la válvula abierta y es mezclado de forma casi completa con el aire de admisión en cada una de las toberas del colector de admisión. Pero esta mezcla de aire y neblina de combustible inyectado no permite su perfecta explosión en el cilindro si no está preparada conforme a una exacta relación estequiométrica comprendida en unos límites muy específicos (14,7/1). Esta precisa relación de aire/combustible tiene que ser ajustada durante cada uno de los ciclos del motor cuando la inyección tiene lugar en el colector de admisión. El problema de estos sistemas viene dado principalmente a cargas parciales del motor c uando el conductor solicite una potencia no muy elevada, por ejemplo con el acelerador a medio pisar. Los efectos se podrían comparar con una vela encendida dentro de un envase que se va tapando poco a poco por su apertura superior: la llama de la vela va desapareciendo conforme empeoran las condiciones de combustión. Esta especie de estrangulación supone un desfavorable comportamiento de consumo de un motor de ciclo Otto en los momentos de carga parcial. Es aquí donde se declaran las grandes virtudes de la inyección directa de gasolina. Los inyectores de este sistema no están ubicados en las toberas de admisión, sino que están incorporados de forma estratégica con un determinado desplazamiento lateral por encima de las cámaras de combustión. La inyección directa de la gasolina posibilita una definición exacta de los intervalos de alimentación del carburante en cada ciclo de trabajo de los pistones así como un preciso control del tiempo que se necesita para preparar la mezcla de aire y combustible. En unas condiciones de carga parcial del motor, el combustible es inyectado muy cerca de la bujía y con una determinada turbulencia cilíndrica al final de la fase de compresión mientras el pistón se está desplazando hacia su punto muerto superior. Está concentrada carga de mezcla puede ser explosionada aunque el motor se encuentre en esos momentos en una fase de trabajo con un determinado exceso de aire (12.4/1). Su grado de efectividad termodinámica es correspondientemente más alto. Comparado con un sistem a de inyección en el colector de admisión (MPI) se obtienen unas importantes ventajas de consumo de combustible merced a la eliminación de la citada estrangulación. Los motores de inyección directa gasolina funcionan con dos tipos de mezcla según sea la carga del motor: mezcla estratificada y mezcla homogénea.

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- MEZCLA ESTRATIFICADA: El motor es alimentado con una mezcla poco enriquecida cuando el vehículo se desplaza en unas condiciones de carga parcial (pedal del acelerador a medio pisar). Para poder conseguir una mezcla pobre para alimentar el motor, éste debe ser alimentado de forma estratificada. La mezcla de aire y combustible se concentra en torno a la bujía ubicada en una estratégica posición central en las cámaras de combustión, en cuyas zonas periféricas se acumula prácticamente sólo una capa de aire. Con esta medida se consigue la eliminación de la mencionada estrangulación para proporcionar un importante ahorro de combustible. La positiva característica de economía de consumo es también una consecuencia de la disminuida dispersión de calor. El aire concentrado de la manera comentada en la periferia del espacio de combustión mientras se produce la explosión de la mezcla en la zona central de la cámara proporciona una especie de aislamiento térmico. Con esta estratificación específica de la carga, el valor Lambda en el área de combustión oscila entre 1,5 y 3. De este modo, la inyección directa de gasolina alcanza en el campo de carga parcial el mayor ahorro de combustible frente a las inyecciones convencionales; en marcha de ralentí incluso un 40%.

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

El propósito del sistema de enfriamiento es mantener el motor a una temperatura apropiada durante la operación del motor.

Para lograr satisfactoriamente este propósito, el sistema está previsto de una bomba de refrigerante, un radiador, un termostato y un abanico. Se bombea el agua refrigerante dentro del sistema de enfriamiento dentr

o del bloque de cilindros y la camisa de agua de la culata del cilindro, y se circula por el camino del desvío.

Cuando la temperatura del agua excede una temperatura fija, el termostato se abre y el agua corre al radi

ador, para su enfriamiento. Así, el motor siempre se mantiene en la temperatura apropiada.

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LA BOMBA DE AGUA

LA ESTRUCTURA

La bomba de agua está compuesta de un cuerpo de bomba, el impulsor, el eje del impulsor, los roles, y el sello. El eje de la bomba está soportado dentro del cuerpo de la bomba por losrodamientos, y tiene un impulsor y un sello montados sobre el mismo eje, para que todo gire en conjunto.

Los rodamientos son de bola y son del tipo de un solo anillo, y están ensamblados alrededor del eje de la bomba, como dos juegos de rodamientos.

El impulsor es de tipo radial o centrífugo, según la forma de las aspas, y está montado en el eje por presión. La unidad del sello del impulsor está montada en el eje de la bomba pare evitar lafuga del agua. El asi

ento del sello de la bomba tiene una empaquetadura de sello y una unidad de resortes para hacer presión contra el impulsor.

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LAS FUNCIONES

El engranaje impulsor de la bomba está impulsado por el engranaje del cigüeñal, cuando giran juntos para impulsar la bomba a velocidad alta. El agua refrigerante en el tanque inferior del radiador entra desde el puerto de entrada del cuerpo de la bomba al centro del impulsor. La fuerza centrífuga del impulsor envía el agua bajo presión desde el puerto de salida a la camisa de agua de los cilindros.

EL TERMOSTATO

El termostato está instalado dentro del paso del agua, para controlar el caudal del agua refrigerante y para regular las temperaturas del agua refrigerante.

El rango de temperatura más apropiado para el agua refrigerante es desde los 80°C a los 90°C (176 a

194°F). Para mantener esta temperatura, el termostato cierra el paso del agua cuando la temperatura del agua está demasiado baja y causa un incremento de la temperatura a un nivel apropiado. Además, si la temperatura del agua está demasiado alta, el termostato se abre para permitir la circulación del agua refrigerante por el radiador para el enfriamiento.

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El termostato sin bloqueo, es incapaz de abrir o cerrar el paso del desvío, pero su estructura es sencilla.

De los otros termostatos, que sí pueden abrir o cerrar el paso del desvío, el de bloqueo completo, puede cerrar por completo el paso del desvío.

El bloqueo parcial, puede tener un área de paso mucho más grande. Además, cuando se cierra el paso principal, se permite la fuga de una pequeña parte del agua al lado del desvío.

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Hayalgunas otras características, pero uno de los termostatos más usados es el de bloqueo completo.

Los motores pequeños tienen un termostato, pero los motores grandes tienen tasas volumétricas altas del caudal del agua refrigerante, y para cerrar el paso principal cuando un termostato falla, por lo general se instala de dos a cuatro termostatos, cuando se utilizan termostatos múltiples. Se utiliza dos tipos diferentes para temperaturas diferentes de apertura de la válvula y parala sobrepresión del agua refrigerante, debido al cambio de la temperatura del agua. De esta manera, se evita la osc

ilación del motor.

EL EMBRAGUE DEL VENTILADOR

La velocidad de rotación del embrague del ventilador está controlada automáticamente por la temperatura del aire que ha pasado por el radiador.

Las siguientes son las ventajas del uso del embrague del ventilador:

Sereducelaenergíaconsumidaporelventilador.

Se acorta el tiempo requerido para la operación del calentador del motor, hasta que el motor llegue a una temperatura apropiada.

Se reduce el ruido del ventilador.

En la imagen, se muestra un embrague viscoso, constituido por la muñonera, la caja del acoplamiento, el

rotor del acoplamiento y el dispositivo bimetálico. Un sensor mide la temperatura del aire que ha pasado por

el radiador, y el aceite viscoso (aceite de silicona) corre y se descarga para controlar automáticamente la

rotación del ventilador.

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EL RADIADOR

se puede ver que el radiador tiene tanto un tanque superior como uno inferior, para

aumentar al máximo el efecto del enfriamiento por el aire, lo cual hace que la superficie del núcleo de enfriamiento sea lo más gran posible.

El núcleo está dividido en los tubos de agua y una aleta de aire. El tipo de aleta puede ser de placa o corrugada pero en la mayoría de los motores diesel, se utiliza aletas corrugadas.

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LA TAPA DEL RADIADOR

La tapa del radiador es la tapa del suministro agua, y a la vez, un dispositivo de control de la presión dentro del sistema de enfriamiento. Cuando la temperatura es alta, el agua se expande y el aire por encima del líquido se comprime, por lo que se aplica presión.

Aún cuando la temperatura del agua refrigerante esté por encima de los 100°C (212°F), el agua no hierve, y la diferencia de temperatura, con relación a la atmósfera ambiental es muy grande.

Por esta razón, el efecto del refrigerante es muy grande. Debido a esto, el efecto refrigerante es muy grande y el núcleo del radiador puede ser de un tamaño menor, más liviano y con una superficie menor.

Una tapa del radiador a presión, tiene una válvula de presión y una válvula de vacío, para mantener la presión especificada dentro del sistema de enfriamiento.

Las dos válvulas tienen resortes para un sellado firme. Si la presión dentro del sistema de enfriamiento exceda la presión especificada. la válvula de presión empuja al resorte de la válvula, y se abrepara liberar la presión interna.

De la misma manera, si se enfría el agua refrigerante, el vapor dentro del sistema de enfriamiento puede condensarse, y si se reduce el volumen del agua refrigerante, la presión dentro del

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radiador se volverá negativa. En estos momentos, se abre la válvula de vacío, para permitir la entrada de aire desde el exterior, y para evitar la deformación del radiador.

EL SISTEMA DE LUBRICACIÓN

Dentro de un motor, hay muchas piezas que giran y rozan. Estas hacen un contacto directo de metal con metal, y causan una pérdida de energía y el agarrotamiento por la fricción.

Los sistemas de lubricación surten de aceite a estas partes con fricción y producen una capa delgada que evita el contacto directo entre las partes metálicas.

El sistema de lubricación tiene la función de: Enviar el aceite bajo presión, de filtrar, enfriar, circular y ajustar la presión del aceite.

En esta sección, se verán las funciones de circulación y ajuste de la presión del aceite. En comparación con

los motores de gasolina, los métodos de combustión del motor diesel son diferentes y las cargas aplicadas sobre cada parte son mayores.

Por lo tanto, el aceite se ensucia fácilmente y las temperaturas son más altas, lo cual significa que, por lo general, el método de filtración es del tipo combinado, y hay un enfriador del aceite. Paramotores pequeños,

el método de filtración es del tipo de flujo completo y puede ser que no haya un enfriador de aceite.

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En el tipo combinado, como se muestra en la imagen, la circulación se da de la siguiente manera:

Primero, la bomba de aceite envía el aceite en el cárter a través del colador de aceite, en donde se remueve las partículas relativamente grandes.

Se envía la mayor parte del aceite presurizado al enfriador de aceite, en donde se enfría. Se envía una parte al filtro de desvío, para filtrado, y luego se devuelve al cárter.

Se filtra de nuevo el aceite del enfriador mediante el filtro de flujo completo, y de allí se envía a la galería de aceite en el bloque de cilindros. Desde este lugar, se distribuye cada sección delubricación.

El aceite enviado a través de los cojinetes de las muñoneras pasa por el conducto del aceite dentro del cigüeñal para entrar en contacto con los codos del cigüeñal, lubricar los cojinetes de las bielas, y a la vez, lubricar las camisas de los cilindros y los pistones. Además, el chorro de enfriamiento del pistón, que está ubicado debajo de la parte inferior de la camisa, enfría el pistón mediante la atomización del aceite.

El aceite que ha lubricado los cojinetes del árbol de levas, pasa por el conducto de aceite en el bloque de cilindros y la culata del cilindro, y entra al eje de los balancines para lubricar las superficies de contacto de los balancines, los vástagos de las válvulas y las varillas de empuje.

Se utiliza el aceite que se envía al piñón de enlace de sincronización, para lubricar los cojinetes y los engranajes de sincronización.

Se lubrica la bomba de inyección y el compresor de aire con el aceite en la galería de aceite.

El aceite que circula a cada sección de lubricación se devuelve al cárter de aceite.

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LA BOMBA DE ACEITE

La bomba de aceite está montada en el bloque de cilindros, conectada mediante un tubo de aceite al filtro de aceite y succiona el aceite del cárter de aceite para enviarlo bajo presión a las secciones de lubricación.

La bomba del tipo engranaje, se monta en la parte delantera inferior del bloque de cilindros y está impulsada directamente por el cigüeñal.

Se utiliza este tipo de bomba de aceite con una válvula de seguridad para evitar una carga anormal al sistema impulsor, debido al aumento anormal en la presión del aceite en el clima frío. La presión deapertura de la válvula de seguridad es de 8 Kg./cm.2 (113,8 lb./pulg.2)].

El engranaje impulsor y el engranaje impulsado están montados en el eje impulsor de la bomba aceite por presión, y no se pueden remover.

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Sistema de Alimentación de Combustible

El sistema de combustible de un motor diesel tiene como misión el entregar la cantidad correcta de combustible limpio a su debido tiempo en la cámara de combustión del motor. Es el encargado de suministrar el combustible necesario para el funcionamiento del motor, pudiéndose diferenciar dos apartados fundamentales: Elementos generales del sistema. Suelen ser parecidos en todos los fabricante de motores diesel, sin embargo puede ser que en algún caso no estén todos en un motor determinado, o que monte algún otro componente 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. Líneas de combustible. Filtro primario Bomba de alimentación. Bomba de cebado Filtro secundario Válvula de purga Válvula de derivación Bomba de inyección. Colector de la bomba de inyección Inyectores.

Deposito de combustible: Es el elemento donde se guarda el combustible para el gasto habitual del motor. Generalmente suele estar calculado para una jornada de 10 hors de trabajo teniendo en cuenta el consumo normal del motor.

Líneas de combustible: Son las tuberías por donde circula el combustible en todo el circuito.

Filtro primario: Generalmente a la salida del depósito de combustible, suele ser de rejilla

y solamente filtra impurezas gruesas. Bomba de transferencia: Movida por el motor, es la que presuriza el sistema hasta la

bomba de inyección, puede ir montada en lugares distintos dependiendo del fabricante del motor.

Filtro primario: Se puede usar generalmente como decantador de agua e impurezas más

gruesas. Bomba de cebado: Sirve para purgar el sistema cuando se cambian los filtros o se desceban

las tuberías. Puede ser manual y en motores más modernos eléctrica. Filtro secundario: Es el principal filtro de combustible, tiene el paso más fino, por lo que

generalmente es el que se tiene que cambiar más habitualmente. Válvula de purga: Va situada generalmente en el filtro secundario y sirve para purgar el

sistema, es decir, expulsar el aire cuando se esta actuando sobre la bomba de cebado.

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Válvula de derivación: Sirve para hacer retornar al tanque de combustible el sobrante del

mismo, que impulsado por la bomba de transferencia, no es necesario para el régimen del motor en ese momento.

Bomba de inyección: Es la que impulsa el combustible a cada cilindro con la presión adecuada

para su pulverización en el cilindro. Hay muchos modelos y marcas de bombas de inyección. Ver articulo aparte de inyección y sus sistemas.

Colector de la bomba de inyección: Es la tubería que devuelve el sobrante de la bomba de

inyección. Inyectores: Son los elementos que pulverizan el combustible en la precámara o cámara de combustión.

PRINCIPALES PARTES:

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.

Pueden llevar los cilindros en línea o en forma de V. Lleva una serie de aberturas o alojamientos donde se

insertan los cilindros, varillas de empuje del mecanismo de válvulas, conductos del refrigerante, los ejes de

levas, apoyos de los cojinetes de bancada y en la parte superior lleva unos taladros donde se sujeta el

conjunto de culata.

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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. Dos veces este radio es la carrera

del pistón.

Podemos distinguir las siguientes partes:

· Muñequillas de apoyo o de bancada.

· Muñequillas de bielas.

· Manivelas y contrapesos.

· Platos y engranajes de mando.

· Taladros de engrase.

Una muñequilla es la parte de un eje que gira en un cojinete.

Las muñequillas de bancada ocupan la línea axial del eje y se apoyan en los cojinetes de bancada del

bloque. Las muñequillas de biela son excéntricas con respecto al eje del cigüeñal. Van entre los

contrapesos y su excentricidad e igual a la mitad de la carrera del pistón. Por cada muñequilla de biela hay

dos manivelas.

Los motores en V llevan dos bielas en cada muñequilla.

En un extremo lleva forjado y mecanizado en el mismo cigüeñal el plato de anclaje del volante y en el otro

extremo va el engranaje de distribución que puede formar una sola pieza con él o haber sido mecaniz ado

por separado y montado luego con una prensa. Algunos cigüeñales llevan un engranaje de distribución en

cada extremo para mover los trenes de engranajes de la distribución.

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Otra particularidad del cigüeñal es una serie de taladros de engrase. Tiene practicados los taladros, para

que pase el aceite desde las muñequillas de biela a las de bancada. Como al taladrar quedan esos orificios

en los contrapesos, se cierran con tapones, que se pueden quitar para limpiar dichos conductos.

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. Lleva los orificios de los tornillos de apriete entre la culata y el bloque, además de los de entrada de

aire por las válvulas de admisión, salida de gases por las válvulas de escape, entrada de combustible por

los inyectores, paso de varillas de empujadores del árbol de balancines, pasos de agua entre el bl oque y la

culata para refrigerar, etc.

Entre la culata y el bloque del motor se monta una junta que queda prensada entre las dos a la que

llamamos habitualmente junta de culata.

PISTONES

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Es un embolo cilíndrico que 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.

El segmento superior es el de compresión, diseñado para evitar fugas de gases.

El segmento inferior es el de engrase y esta diseñado para limpiar las paredes del cilindro de aceite

cuando el pistón realiza su carrera descendente.

Cualquier otro segmento puede ser de compresión o de engrase, dependiendo del diseño del fabricante.

Llevan en su centro un bulón que sirve de unión entre el pistón y la biela.

CAMISAS

Son los cilindros por cuyo interior circulan los pistones. Suelen ser de hierro fundido y tienen la superficie

interior endurecida por inducción y pulida.

Normalmente suelen ser intercambiables para poder reconstruir el motor colocando unas nuevas, aunque

en algunos casos pueden venir mecanizadas directamente en el bloque en cuyo caso su reparación es mas

complicada.

Las camisas recambiables cuando son de tipo húmedo, es decir en motores refrigerados por liquido,

suelen tener unas ranuras en el fondo donde insertar unos anillos tóricos de goma para cerrar las cámaras

de refrigeración, y en su parte superior una pestaña que se inserta en un rebaje del bloque p ara asegurar su perfecto asentamiento.

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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. Dicho cierre lo hacen

entre las paredes de las camisas y los pistones, de forma que los conjuntos de pistón y biela conviertan la

expansión de los gases de combustión en trabajo útil para hacer girar el cigüeñal. El pistón no toca las

paredes de los cilindros. Este efecto de cierre debe darse en condiciones variables de velocidad y

aceleración. Los segmentos impiden que se produzca una pérdida excesiva de aceite al pasar a la cámara

de combustión, a la vez que dejan en las paredes de la camisa una fina capa de aceite para lubricar.

Por tanto los segmentos realizan tres funciones:

· Cierran herméticamente la cámara de combustión.

· Sirven de control para la película de aceite existente en las paredes de la camisa.

· Contribuye a la disipación de calor, para que pase del pistón a la camisa.

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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.

Lleva una ranura que sirve para repartir el aceite mejor y más rápidamente por la superficie de trabajo del

cojinete. También llevan unas lengüetas que encajan en las ranuras correspondientes del bloque las tapas

de los cojinetes. Dichas lengüetas alinean los cojinetes e impiden que se corran hacia adelante o hacia

atrás por efectos de las fuerzas de empuje creadas. La mitad inferior correspondiente a la tapa es lisa.

Además de los de bancada, todos los motores llevan un cojinete de empuje que evita el juego axial en los

extremos del cigüeñal.

Otro tipo de cojinete es el usado en los ejes compensadores; es de forma de casquillo, de una sola pieza. El orificio de aceite coincide con el conducto de lubricación del bloque.

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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.

La parte de la cabeza que está rectificada y finamente esmerilada se llama cara y asienta sobre un inserto

alojado en la culata. Este asiento también lleva un rectificado y esmerilado fino. El rect ificado de la cara de

la válvula y el asiento se hace a ángulos diferentes. La válvula siempre es rectificada a 3/4 de grado menos

que el asiento. Esta diferencia o ángulo de interferencia equivale a que el contacto entre la cara y el asiento

se haga sobre una línea fina, proporcionando árbol de levas de un motor diesel un cierre hermético en toda

la periferia del asiento. Cuando se desgaste el asiento o la válvula por sus horas de trabajo, este ángulo de

interferencia varía y la línea de contacto se hace más gruesa y, por tanto, su cierre es menos hermético. De

aquí, que de vez en cuando haya que rectificar y esmerilar las válvulas y cambiar los asientos. Las válvulas

se cierran por medio de resortes y se abren por empujadores accionados por el árbol de lev as. La posición

de la leva durante la rotación determina el momento en que ha de abrirse la válvula. Las válvulas disponen

de una serie de mecanismos para su accionamiento, que varía según la disposición del árbol de levas. Como

partes no variables de los mecanismos podemos señalar: La guía, que va encajada en la culata del cilindro

y su misión consiste en guiar la válvula en su movimiento ascendente y descendente para que no se desvíe.

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Los muelles con sus sombreretes, que sirven para cerrar las válvulas.

· Rotador de válvulas

cuyo dispositivo hace girar la válvula unos cuantos grados cada vez que ésta se abre. Tiene por objeto

alargar la vida de la válvula haciendo que su desgaste sea más uniforme y reduciendo la acumulación de

suciedad en la cara de la válvula y el asiento y entre el vástago y la guía.

Para abrir las válvulas se utiliza un árbol de levas que va sincronizado con la distribución del motor y cuya

velocidad de giro es la mitad que la del cigüeñal; por tanto, el diámetro de su engranaje se rá Eje de

balancines de un motor diesel de un diámetro doble que el del cigüeñal. Asimismo, según su situación

varía el mecanismo empujador de las válvulas.

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* Cuando el árbol de levas es lateral el mecanismo empujador consta de leva, taqué, varilla, balancín y eje

de balancines.

* Cuando el árbol de levas va en cabeza la leva actúa directamente sobre un cajetín cilíndrico.

* También e otro motores de cuatro válvulas por cilindro la leva actúa directamente sobre un rodillo de un balancín en forma de horquilla. El principio es el mismo que el de levas laterales con la diferencia que

se ha abandonado la varilla de empuje.

ENGRANAJES DE DISTRIBUCIÓN

Conduce 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

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llevan cada uno de ellos.

BOMBA DE ACEITE

Está 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

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celdas del radiador. Un ventilador movido por el propio motor hace circular el aire a través del radiador.

Bomba de agua.

ANTIVIBRADORES

En 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.

· Vibraciones torsionales.

AMORTIGUADORES

En 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

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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.

Por ello se utiliza otro dispositivo en el otro extremo del cigüeñal, llamado amorti guador de vibración que

tiene por objeto crear una fuerza torsión al igual y de sentido contrario a la que sufre en el instante de la

explosión, para que sus efectos se anulen.

Hay dos tipos de amortiguadores o dampers:

1. El primero utiliza como material amortiguador el caucho. Los cambios de par del cigüeñal son

absorbidos por él y la energía es disipada en forma de calor. Por ello, una manera de comprobar si

funciona bien un damper es notar si está más caliente que el resto de las piezas del motor que le rodean.

2. El amortiguador tipo viscoso consta esencialmente de una corona pesada, alojada en una carcasa fijada

a un extremo del cigüeñal, pudiéndose mover libremente dentro de ella al estar suspendida en un fluido

(silicona). Esta corona tiende a oponerse a cualquier cambio súbito de velocidad, transmitiendo esta

resistencia a través del fluido a la carcasa y por tanto al cigüeñal, contrarrestando o amortiguando la

vibración torsiónal.

EJES COMPENSADORES

Todos 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. Esta fuerza vibratoria

vertical, que tiende a hacer saltar el motor y arrancarlo de su anclaje, podemos contrarrestarla aplicando,

por medio de un dispositivo, una fuerza igual y de sentido contrario. Se utilizan unos ejes compensadores

que van engranados en la distribución del motor. Estos ejes o contrapesos van calados en la distribución

de forma que originen una fuerza igual y contraria a la que se produce al desplazarse el centro de

gravedad de las piezas móviles, anulándose sus efectos. Para ello tienen que girar a doble velocidad que el

cigüeñal. Asimismo, giran entre si en direcciones opuestas, para evitar que se origine una oscilación o

vibración lateral del motor. En los motores de 8 cilindros en V de 60º, llevan dos ejes excéntricos que van

engranados; uno en la distribución delantera y otro en la trasera, y en estos motores, al revés que en los

de 4 cilindros, los contrapesos giran en el mismo sentido que el cigüeñal. Es importante que estos ejes se

compruebe van engranados en sus marcas, pues en caso contrario en vez de anular las vibraciones las aumentarían.