Motor diéselDe Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a: navegación, búsqueda

Motor diésel antiguo de automóvil, seccionado, con bomba inyectora en línea

El motor diésel es un motor térmico que tiene combustión interna alternativo que se produce por el autoencendido del combustible debido a altas temperaturas derivadas de la compresión del aire en el interior del cilindro, según el principio del ciclo del diésel. Se diferencia del motor de gasolina.[¿cuál?]

Índice

1 Historia 2 Constitución 3 Principio de funcionamiento 4 Ventajas y desventajas 5 Aplicaciones 6 Véase también 7 Enlaces externos

Historia[editar]

Bomba inyectora en línea.

Bomba inyectora rotativa.

El motor diésel fue inventado en el año 1893, por el ingeniero alemán Rudolf Diesel, empleado de la firma MAN, que por aquellos años ya estaba en la producción de motores y vehículos de carga.

Rudolf Diesel estudiaba los motores de alto rendimiento térmico, con el uso de combustibles alternativos en los motores de combustión interna. Su invento le costó muy caro, por culpa de un accidente que le provocó lesiones a él y a sus colaboradores y que casi le costó la vida porque uno de sus motores experimentales explotó.

Durante años Diesel trabajó para poder utilizar otros combustibles diferentes a la gasolina, basados en principios de los motores de compresión sin ignición por chispa, cuyos orígenes se remontan a la máquina de vapor y que poseen una mayor prestación. Así fue como a finales del siglo XIX, en el año 1897, MAN produjo el primer motor conforme los estudios de Rudolf Diesel, encontrando para su funcionamiento, un combustible poco volátil, que por aquellos años era muy utilizado, el aceite liviano, más conocido como fuel oil que se utilizaba para alumbrar las lámparas de la calle.

Constitución[editar]

El motor diésel de cuatro tiempos está formado básicamente de las mismas piezas que un motor de gasolina, algunas de las cuales son:

Aros Bloque del motor Culata Cigüeñal Volante Pistón Árbol de levas Válvulas Cárter

Mientras que los siguientes, son elementos que si bien la mayoría (excepto bujías de pre-calentamiento y toberas)son componentes comunes con los motores de gasolina, pueden ser de diseño y prestaciones diferentes:

Bomba inyectora Ductos Inyectores Bomba de transferencia Toberas Bujías de Precalentamiento

Principio de funcionamiento[editar]

Bomba de inyección diésel de Citroën motor XUD.

Un motor diésel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara (o precámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustión, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. Ésta es la llamada autoinflamación .

La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de combustión a gran presión desde unos orificios muy pequeños que presenta el inyector de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión (entre 700 y 900 °C). Como resultado, la mezcla se inflama muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo.

Inyector common rail de mando electrohidráulico.

Esta expansión, a diferencia del motor de gasolina es adiabática generando un movimiento rectilíneo a través de la carrera del pistón . La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento rectilíneo alternativo del pistón en un movimiento de rotación.

Para que se produzca la autoinflamación es necesario alcanzar la temperatura de inflamación espontánea del gasóleo. En frío es necesario pre-calentar el gasóleo o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo fluctuando entre los 220 °C y 350 °C, que recibe la denominación de gasóleo o gasoil en inglés.

Ventajas y desventajas[editar]

Comparados con los motores a gasolina, la principal ventaja de los motores diésel es su bajo costo de operación, debido al precio del combustible que necesita para funcionar (DIESEL 2). existe una creciente demanda del mercado por motores de este tipo, especialmente en el área de turismo, desde la década de 1990, (en muchos países europeos ya supera la mitad), Actualmente en los vehículos pequeños se está utilizando el sistema common-rail . Este sistema brinda una gran ventaja, ya que se consigue un menor consumo de combustible, mejorando las prestaciones del mismo; menor ruido (característico de estos motores) y una menor emisión de gases contaminantes.[cita requerida]

Las desventajas iniciales de estos motores (principalmente valor de adquisición, costos de mantenimiento, ruido y menos prestaciones) se están reduciendo debido a mejoras tecnológicas que se han hecho con el tiempo, en su diseño original sobre todo en inyección electrónica de combustible y mejoras en sistema de alimentación de aire forzado con accesorios como el turbocompresor.El uso de una precámara para los motores de automóviles, se consiguen prestaciones semejantes a las de los motores de gasolina, pero se presenta el inconveniente de incremento del consumo de combustible, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente desaparece. Durante los ultimos años el precio del combustible ha superado a la gasolina común por al aumento de la demanda. Este hecho ha generado quejas de los consumidores de gasóleo, como es el caso de transportistas, agricultores o pescadores.

El ciclo del motor diésel lento (en contraposición al ciclo rápido, más aproximado a la realidad) ideal de cuatro tiempos es una idealización del diagrama del indicador de un motor Diesel, en el que se omiten las fases de renovación de la carga., y se asume que el fluido termodinámico que evoluciona es un gas perfecto, en general aire. Además, se acepta que todos los procesos son ideales y reversibles, y que se realizan sobre el mismo fluido. Aunque todo ello lleva a un modelo muy aproximado del comportamiento real del motor, permite al menos extraer una serie de conclusiones cualitativas con respecto a este tipo de motores. No hay que olvidar que los grandes motores marinos y de tracción ferroviaria son del ciclo de 2 tiempos diesel.

Fases[editar]

1. Compresión, proceso 1-2: es un proceso de compresión adiabática reversible (isentrópica), es decir sin intercambio de calor con el exterior. Viene a simbolizar el proceso de compresión de la masa fresca en el motor real, en el que en el pistón, estando en el punto muerto inferior (PMI), empieza su carrera de ascenso, comprimiendo el aire contenido en el cilindro. Ello eleva el estado termodinámico del fluido, aumentando su presión, su temperatura y disminuyendo su volumen específico, en virtud del efecto adiabático. En la idealización, el proceso viene gobernado por la ecuación de la isoentrópica , con k índice de politropicidad isoentrópico = Cp/Cv.

2. Combustión, proceso 2-3: en esta idealización, el aporte de calor Qp se simplifica por un proceso isóbaro (a presión constante). Sin embargo, la combustión Diesel es mucho más compleja: en el entorno del punto muerto superior (PMS) (en general un poco antes de alcanzarlo debido a problemas relacionados con la inercia térmica de los fluidos, es decir el retraso que hay entre la inyección y la inflamación espontánea), se inicia la inyección del combustible (en motores de automóviles, gasóleo, aunque basta con que el combustible sea lo suficientemente autoinflamable y poco volátil). El inyector pulveriza y perliza "atomiza" el combustible, que, en contacto con la atmósfera interior del cilindro, comienza a evaporarse. Como quiera que el combustible de un motor Diesel tiene que ser muy autoinflamable (gran poder detonante, indice de Cetano alto), ocurre que, mucho antes de que haya terminado la inyección de todo el combustible, las primeras gotas de combustible inyectado se autoinflaman y dan comienzo a una primera combustión caracterizada por ser muy turbulenta e imperfecta, al no haber tenido la mezcla de aire y combustible tiempo suficiente como para homogeneizarse. Esta etapa es muy rápida, y en el presente ciclo se obvia, pero no así en el llamado ciclo Diesel rápido, en el que se simboliza como una compresión isócora al final de la compresión. Posteriormente, se da, sobre la masa fresca que no ha sido quemada, una segunda combustión, llamada combustión por difusión, mucho más pausada y perfecta, que es la que aquí se simplifica por un proceso isóbaro. En esta combustión por difusión se suele quemar en torno al 80% de la masa fresca, de ahí que la etapa anterior se suela obviar. Sin embargo, también es cierto que la inmensa mayoría del trabajo de presión y de las pérdidas e irreversibilidades del ciclo se dan en la combustión inicial, por lo que omitirla sin más sólo conducirá a un modelo imperfecto del ciclo Diesel. Consecuencia de la combustión es el elevamiento súbito del estado termodinámico del fluido, en realidad debido a la energía química liberada en la combustión, y que en este modelo ha de interpretarse como un calor que el fluido termodinámico recibe, y a consecuencia del cual se expande en un proceso isóbaro reversible.

3. Explosión/Expansión, proceso 3-4: se simplifica por una expansión isentrópica (adiabática) del fluido termodinámico, hasta el volumen específico que se tenía al inicio de la compresión. En la realidad, la expansión se produce a consecuencia del elevado estado termodinámico de los gases tras la combustión, que empujan al pistón desde el PMS hacia el PMI, produciendo un trabajo. Nótese como, como en

todo ciclo de motor de cuatro tiempos o dos tiempos, sólo en esta carrera, en la de expansión, se produce un trabajo.

4. Última etapa, proceso 4-1: esta etapa es un proceso isocórico (escape) es decir a volumen constante. Desde la presión final de expansión hasta la presión inicial de compresión. En rigor, carece de cualquier significado físico, y simplemente se emplea ad hoc, para poder cerrar el ciclo ideal. Sin embargo, hay autores que no satisfechos con todas las idealizaciones realizadas, insisten en dar un siginificado físico a esta etapa, y la asocian a la renovación de la carga. , pues, razonan, es esto lo que se produce en las dos carreras que preceden a la compresión y siguen a la expansión: el escape de masa quemada y la admisión de masa fresca. No obstante, el escape es un proceso que requiere mucho más trabajo que el que implica este proceso (ninguno), y además ninguno de los dos procesos se da, ni por asomo, a volumen específico constante.

Es importante notar cómo, en el ciclo Diesel, no se deben confundir nunca los cuatro tiempos del motor con el ciclo termodinámico que lo idealiza, que sólo se refiere a dos de los tiempos: la carrera de compresión y la de expansión; el proceso de renovación de la carga.. cae fuera de los procesos del ciclo Diesel, y ni tan siquiera es un proceso termodinámico en el sentido estricto.

Un biocarburante o biocombustible es una mezcla de hidrocarburos que se utiliza como combustible en los motores de combustión interna. Deriva de la biomasa, materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.

Para muchos autores,1 lo correcto para referirse a este tipo de combustibles es hablar de agrocombustibles, el prefijo "bio-" se utiliza en toda la UE para referirse a los productos agrícolas en cuya producción no intervienen productos de síntesis. La palabra biocombustible, por lo tanto, se presta a confusión y dota al término de unas connotaciones positivas de las que carece.

Para la obtención de los biocarburantes se pueden utilizar especies de uso agrícola tales como el maíz o la mandioca, ricas en carbohidratos, o plantas oleaginosas como la soja, girasol y palmas. También se pueden emplear especies forestales como el eucalipto y los pinos.

Al utilizar estos materiales se reduce el CO2 que es enviado a la atmósfera terrestre ya que estos materiales van absorbiendo el CO2 a medida que se van desarrollando, mientras que emiten una cantidad similar que los carburantes convencionales en el momento de la combustión.

En Europa, Argentina y Estados Unidos ha surgido diversa normativa que exige a los proveedores mezclar biocombustibles hasta un nivel determinado. Generalmente los biocombustibles se mezclan con otros combustibles en cantidades que varian del 5 al 10%.

Los combustibles de origen biológico pueden sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales, como el petróleo o el carbón.

Los biocarburantes más usados y desarrollados son el bioetanol y el biodiésel.

El bioetanol, también llamado etanol de biomasa, por fermentación alcohólica de azúcares de diversas plantas como la caña de azúcar, remolacha o cereales . En 2006, Estados Unidos fue el principal productor de bioetanol (36% de la producción mundial), Brasil representa el 33,3%, China el 7,5%, la India el 3,7%, Francia el 1,9% y Alemania el 1,5%. La producción total de 2006 alcanzó 55 mil millones de litros.2

El biodiésel, se fabrica a partir de aceites vegetales, que pueden ser ya usados o sin usar.3 En este último caso se suele usar colza, canola, soja o jatrofa, los cuales son cultivados para este propósito. El principal productor de biodiésel en el mundo es Alemania, que concentra el 63% de la producción. Le sigue Francia con el 17%, Estados Unidos con el 10%, Italia con el 7% y Austria con el 3%.

Otras alternativas, como el biopropanol o el biobutanol, son menos populares, pero no pierde importancia la investigación en estas áreas debido al alto precio de los combustibles fósiles y su eventual término.

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE MOTORES DIESEL

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada producto de la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892, por lo que a veces se denomina también motor Diesel, utilizando su motor originalmente un biocombustible: aceite de Palma, coco...(pero incluso Diesel reivindicó en su patente el uso de polvo de carbón como combustible, pero no se utiliza por lo abrasivo que es).

Un motor diésel funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El combustible diésel se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.

Para que se produzca la autoinflamación es necesario emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo comprendida entre los 220 y 350°C, que recibe la denominación de gasóleo.

La principal ventaja de los motores diésel comparados con los motores a gasolina estriba en su menor consumo de combustible, el cual es, además, más barato. Debido a la constante ganancia de mercado de los motores diésel en turismos desde los años noventa (en mucho países europeos ya supera la mitad), el precio del combustible tiende a acercarse a la gasolina debido al aumento de la demanda. Este hecho ha generado grandes problemas a los tradicionales consumidores de gasóleo como transportistas, agricultores o pescadores.

En automoción, las desventajas iniciales de estos motores (principalmente precio, costos de mantenimiento y prestaciones) se están reduciendo debido a mejoras como la inyección electrónica y el turbocompresor. No obstante, la adopción de la precámara para los motores de automoción, con la que se consiguen prestaciones semejantes a los motores de gasolina, presentan el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente desaparece.

Actualmente se está utilizando el sistema Common-rail en los vehículos automotores pequeños, este sistema brinda una gran ventaja, ya que se consigue un menor consumo de combustible, mejores prestaciones del motor, menor ruido (característico de los motores Diesel) y una menor emisión de gases contaminantes

Aplicación de los Motores Diesel.  

 

Maquinaria agrícola (tractores, cosechadoras) Propulsión ferroviaria Propulsión marina Automóvil y camiones Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y de emergencia) Accionamiento industrial (bombas, compresores, etc., especialmente de emergencia) Propulsión aerea.

 

Sistema Electronico de Inyeccion

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 TemperaturaLa 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). 

- La TurbulenciaSe 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 Tiempo de ResidenciaSe 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 

Al sistema carburado lo forman: 

1.  Tanque o depósito de combustible2.  Filtro de combustible3.  Líneas de combustible4.  Bomba de combustible mecánica (de diafragma)5.  Múltiple de admisión6.  Carburador7.  Ahogador o “choke”8.  Válvula de aceleración

9.  Línea de retorno10.  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 REDUCIDOCon 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 POTENCIALa 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 CONTAMINANTESLa 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 CALENTAMIENTOMediante 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 AIREEn 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 VELOCIDADEn 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. 

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 el 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. 

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 inyectan2. Según el número de inyectores3. 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 cuando 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. Esta 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 sistema 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. 

- 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 Alimentacion 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.    

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.

PROBLEMAS TECNICOS Y SU REPARACION

La falta de presión de suministro del turbo se manifiesta con una perdida importante de potencia y un elevado consumo de combustible, si la perdida de presión se debe a una fuga de aire una vez comprimido este , en vehículos diesel vendrá acompañado de una humareda negra por el escape mas llamativa cuanta mas demanda de potencia se haga.

El gripado del turbo por mal uso o defecto dejará sin presión de suministro al colector, por lo que su rendimiento esperado será sensiblemente inferior a un motor de similar cilindrada pero atmosférico, debido a que el turbo presenta ahora una oposición ( al estar agarrotado) a la buena respiración del motorEl fallo de los retenes del elemento compresor, aparte de un consumo elevado de aceite se acompañan de presencia de humo color blanquecino en el escape con olor a aceite quemado, dicho humo proviene de un quemado inadecuado del aceite que entrará en la cámara de combustión. Mantener funcionando el motor en estas circunstancia puede ser hasta peligroso como siempre que entra en el cilindro aceite que se quema incontroladamente en el transcurso de la fase de explosión, pudiendo generar sobrepresiones en el interior del cilindro desastrosas para el motor.El fallo de la válvula de descarga ( waste –gate) puede generar similares síntomas a la de un turbo que se agarrota , pero la perdida de potencia será ligeramente inferior, asemejándose a la de un motor atmosférico de similar cilindrada.

CONTROL DE LA PRESIÓN DE SUMINISTRO DEL TURBOSerá preciso comprobar la efectividad del turbo antes de proceder a su desmontaje y revisión, para ello intercalaremos un manómetro en la propia tubería que sirve para accionar el control de la presión de descarga ( Waste –Gate).

Deberemos examinar en los distintos regímenes y a distintas cargas la presión máxima que es capaz de mantener en el colector dicho compresor. Verificaremos la correcta instalación de tuberías y conexiones, de manera que no se vea afectado el elemento que gobierne el elemento de control ( wbaste-gate , o distribución variable) no obstruyendo la misma ni generando puntos de fuga de aire.

Una vez conectado el manómetro y caliente el motor se efectuará la prueba acelerando el motor y comprobando que el turbo es capaz de mantener la presión en el colector de admisión en el valor tarado por el fabricante, se debe comprobar a su vez posibles fugas de manguitos, bien por abrazaderas o por rajas en las uniones de los tramos de tuberías, que pudieran hacer perder presión de aire de suministro.

Se comprobará en caso de presión insuficiente o mal control de la misma, que la válvula de descarga o la propia geometría variable trabajan adecuadamente, comprobando su funcionamiento con posterioridad cuando el motor se haya enfriado. Dicha comprobación se realizará mediante el accionamiento manual de la distribución o el recorrido de la válvula de descarga ( Waste-gate) a mano, en su movimiento no debe presentar agarrotamiento o funcionamiento a saltos , debiendo moverse de forma suave y retornando automáticamente a la posición de reposo.

TRABAJOS EN EL TURBOCOMPRESORLos turbos son maquinas realmente simples, sin grandes complejidades ni gran número de piezas, pero su elevado régimen de giro, su trabajo en ambientes de suciedad ( en el escape) y los altos gradientes térmicos que maneja implican que sean realmente delicadas a la hora de manipularlos.

La limpieza del mismo, la comprobación de desgastes y holguras se hacen necesarios con el uso y siempre que se crea que presentan algún tipo de problema, no debemos confiar en un buen funcionamiento en cojinetes con excesiva o escasa holgura, las condiciones de uso suelen ser tan duras que varían mucho del momento en que lo comprobamos ( a temperatura ambiente) de las de uso real.

a) Preparación previaEn los trabajos sobre el tubo deberemos ser igual de cuidadosos que cuando se interviene en cualquier operación de motor que implique posibles entrada de suciedad a su interior.

La arena, piedras o tierra que suelen abundar en el vano motor y deberá ser desplazada previamente al trabajo en si , bien mediante agua u otro disolvente no agresivo o mediante el soplado de la misma , de forma que el desmontaje y apertura de las partes de los conductos de admisión y lubricación no implique un mayor riesgo de exponerse a entradas in-deseadas de materias extrañas.Deberemos igualmente tener especial cuidado en taponar con trapos limpios ( que no se deshilachen) los orificios de recogida de aceite del cárter del turbo , así como las entradas de colectores a los cilindros.

Una vez extraído el turbosoplante , deberemos proceder a su limpieza exterior cuidando de que no se introduzcan detritus en su interior , se empleará un disolvente que elimine la grasa que pueda tener depositada. La limpieza de elementos de esta índole debe ser tan exquisita como se pueda conseguir , deberemos entender que el interior de estos elementos de tolerancias tan estrechas deben ser pulcramente tratado, de igual modo a como lo haríamos con una intervención quirúrgica. La sílice de la arena oficia de abrasivo en el interior de una maquina en movimiento y debemos procurar la limpieza en este campo, ya que el elevado giro de un turbosoplante multiplica el efecto de desgaste, frente a otra maquina rotativa cualquiera .

Una vez limpio procederemos a comprobar la holgura del rotor del turbo.

b) Verificación de tolerancia AxialSe dispondrá de un comparador con base magnética y un palpador. Situaremos la base magnética en un punto fijo de referencia que sea sólido a la carcasa del turbosoplanete, dispondremos el palpador de forma que tome contacto en el eje del tubo y quede libre para desplazarse en la misma dirección en que apunta el eje, sin que forme ningún ángulo con este .Se empujará el eje en sentido axial de forma que la indicación del comparador nos de una lectura que sea representativa del la holgura real, es muy importante que el desplazamiento del palpaldor no forme ángulo con el eje , sino que se haga en su mismo sentido para que no de una lectura falseada.

Las tolerancia deben estar en las que estime el fabricante dependiendo estas del tamaño del turbo y el motor al que va destinado ( ciclo diesel u otto), para turbos de automoción de un tamaño relativamente pequeño es aceptable holguras entre 0.025mm y 0.10 mm, teniendo que procederse a reparar en caso de ser mayores o menores a las establecidas por el fabricante.

La posición del palpador en cuanto a centrado en el punto de contacto con el eje y su desplazamiento en línea con la dirección del eje es primordial para evitar errores.

c) Verificación de la tolerancia radialSe dispondrá el comparador de forma que el palpador toque ahora el eje de giro preferiblemente en el centro del mismo ( si no se ha desarmado el tubo puede usarse el canal de descarga de aceite al cárter), el palpador debe tocar en la parte mas elevadas de la sección circular del eje y deberá ( en caso de no disponer de espacio suficiente) de hacerse con un palpador acodado, de horma que el desplazamiento del palpador se recoja en sentido radial y el comparador vea igualmente este desplazamiento en la misma dirección , siendo el ángulo del palpador de 90º con el eje, de otra manera la media tomada sería errónea igualmente.

Se hará girar el eje con ambas manos, forzando a un desplazamiento radial del mismo, de forma que se muestre cuanta holgura dispone y se manifieste en el reloj del comparador.

Los valores deberán estar en los rangos que marque el fabricante considerándose aceptable entre 0.075mm y 0.18 mm, superadas estas tolerancia o las del fabricante propiamente dichas deberá sustituirse los cojinetes del eje del turbo.Una vez realizadas estas comprobaciones comprobaremos el estado de desgaste de los elementos mas susceptible de ello ( los cojinetes), los cojinetes radiales sufren en el giro del compresor acrecentado su daño por una mala lubricación o falta de refrigeración en el momento de parada del motor.

En motores de automoción existe un trabajo extra que desgasta prematuramente los cojinetes radiales, sobretodos de aquellos turbos que se piensan para equipos fijos y se montan en motores de coche o camión, nos referimos al efecto giroscopio del eje girando que añade un esfuerzo extra en los cojinetes que se suma al propio del giro del rodete. Este esfuerzo que tiende a mantener la dirección del rodete por su giro sobre si mismo, fuerza a

trabajar a los cojinetes cada vez que el motor cambia de dirección al seguir el trazado de una carretera con curvas frecuentes.

El cojinete axial se le hace trabajar mas en las afluencia de gases elevadas a bajas revoluciones del motor sobre todo en las fases de arranque , por la falta de engrase y aparecer el empuje que los gases quemados generan en el rodete del turbo por su entrada axial.

Por lo tanto deberemos tener especial cuidado de vigilar turbos que han sido destinados a automoción y eran inicialmente para equipos fijos en un posible desgaste prematuro, así como NUNCA destinar un turbo diseñado para un motor de gasoil en un motor Otto, las mayores temperatura de este ultimo requiere de materiales y holguras especificas que no se garantizan existan en los turbos de motores diesel, por trabajar los de motores diesel a temperaturas varios cientos de grados mas bajas que los de motores de ciclo OTTO..

DESARMADO DEL TURBOCOMPRESORSi se precisa de una limpieza de los rodetes por presencia de suciedad incrustada en los mismos y la sustitución de uno o todos los cojinetes, deberemos desarmar el compresor .

Debemos tener especial cuidado de no golpear las piezas ya que una deformación de los alabes arruinaría irremediablemente el buen equilibrado del conjunto, cualquier deformación del eje o un mal montaje acabaría igualmente con el equilibrado del mismo degradando en poco tiempo los cojinetes una vez armado el turbo de nuevo.

Los ejes de los turbos se fabrican en tres piezas:

Rodete de turbina Rodete de compresor Eje

El rodete de la turbina y el eje se suelda por fricción entre ellos y se realiza un equilibrado del conjunto mediante esmerilado, posteriormente el eje recibe la rueda del compresor ( que será desmontable) el cual se fija mediante una tuerca y se equilibra nuevamente todo el conjunto mediante rectificado. Por lo tanto se entiende que el esmero empleado en la fabricación no es gratuito y requiera de especiales cuidados en su desarmado para no arruinar todo este trabajo.

Es muy importante una buena disposición de las piezas en el almacenaje al ir desmontándolas que permita un correcto armado del mismo, así como un marcado de posiciones referenciadas entre si, de forma que al montarlas vuelvan a ocupar la misma posición que tenían antes del desarmado.

Se soltarán en primer lugar la carcasa del compresor pudiendo tener que ayudarnos una vez retirados lo tornillos con suaves golpes a la misma de manera que se desprenda de su asiento, se le propinará suaves golpes con una martillo de cabeza blanda y con especial cuidado.

A continuación se procederá de igual manera, sujetado el conjunto del cuerpo central, con la parte de la turbina.

Cualquier deformación de los alabes tanto del compresor como de la turbina no permiten ser reparados debiendo proceder a la sustitución completa del rotor..Se procederá a la limpieza de las carcasas en su interior, eliminando todos los restos que los gases hayan dejado y que puedan existir y se aprovechará para determinar si existen fugas de aceite en los retenes del rotor que nos den indicios de la posible necesidad de sustitución.

Desmontaje del rodeteCuando los valores de tolerancias indiquen daños en los cojinetes se procederá a seguir desarmando, pudiendo comprobar estas holguras de forma mas clara y precisa una vez desmontado las carcasas de turbo y compresor.El desarmado del rodete implica retirar la tuerca de fijación del rodete del compresor , esto se hará sujetado el rotor por la parte de la turbina, habrá que trabajar con mucho cuidado evitando someter al eje del rotor de un par excesivo. Se marcarán previo a su desarmado rodete y eje para su posición de montaje y se retirará este no sin cierto esfuerzo , porque el rodete se diseña para que se auto-apriete con el propio giro del eje, por lo que le deberemos sacar estimulando el giro contrario de dicha pieza en lo que a su giro natural se refiere ( el rodete al gira aprieta la tuerca que lo fija).

Desmontaje de la turbinaUna vez extraído el rodete se podrá sacar el eje al que se halla solidario la turbina que saldrá a lo largo del cuerpo central del turbo, se procurará llevar siempre centrado el eje y así evitar que no sufran deformaciones los cojinetes radiales del eje.Se procederá ahora a una inspección visual de :

Eje del rotor. comprobar que toda la superficie del eje no presentan huellas de erosión. Ni señales de agarrotamiento, así como su forma ausente de deformaciones.Turbina. es lógico que lleve incorporada gran cantidad de detritus que deberán limpiarse sumergiendo la pieza en un disolvente y evitando el rascado que podría dañar la superficie. Con una cepillo de cerda se eliminará la suciedad y se comprobará que los alabes no presentan daños, ni desgastes excesivos, la eliminación de la suciedad permite liberar de una carga extra en el giro y devuelve el equilibrado inicial a la pieza.Compresor. No debe presentar síntomas que denoten erosión o daños físicos.

El examen de estas piezas nos da idea del uso que han llevado y del cuidado que se ha prestado a su refrigeración y/o trato duro, examinando el color de los materiales y las posibles fugas de lubricante determinaremos si el turbo tiene síntomas de fatiga térmica ( tonos azulados muy marcados), mala lubricación ( desgaste circunferencial en los puntos de contacto entre eje y cojinetes) o quemado de aceite en el eje del rotor ( deposición de lacas en zonas de altas temperaturas).

Desmontaje del cuerpo centralSe retirará la tapa del cuerpo central sujeta normalmente mediante circlips, prestar especial cuidado a la cantidad de piezas y el orden de montaje ayudándonos en lo posible de

esquemas o croquis y a la disposición extendida de las piezas separadas entre si depositándolas en orden sobre un papel o trapo, se procederá al desarmado de las piezas que conforman la caja de cojinetes y sus retenes.

Desmontaje de los cojinetesConforme se extrae las partes mas cercanas a la turbina se llega al anillo de empuje del cojinete axial , normalmente situado mas cerca del compresor , se comprobará el cojinete axial del turbo sustituyéndose en el montaje por uno nuevo si las holguras no eran las adecuadas.Para extraer los distintos circlips y grupillas se precisarán unos alicates de puntas . Se debe comprobar que el daño del cojinete ( en caso de existir) no se debe a falta de engrase o piezas rotas o sueltas , sino al uso normal y dilatado en el tiempo. En caso de que el fallo no sea el normal, deberá estudiarse la causa que ha generado el daño para no solo solucionar el problema sino además intervenir en la causa.Las piezas del desmontaje se limpiarán con disolvente y se dispondrán extendidas de forma que no de lugar a equívocos, limpiándolas en su montaje suprimiendo los restos que quedaran del disolvente empleado mediante soplado con engrase de aceite abundante.Extraído el cojinete del lado compresor, se procederá a darle vuelta al cuerpo del mismo para intervenir en el lado turbina de igual manera a la emprendida en el lado compresor.

InspecciónSe deberá examinar las piezas antes de la limpieza y después de la misma, de forma que la acumulación de desechos nos de una pista de posibles fugas de gases o aceite, que no se verán una vez limpiado todos los elementos.Una vez limpias y secas se examinaran las piezas para ver defectos de desgaste o abrasión, así como el estado de los retenes, de especial importancias es la comprobación de las partes que puede rozar en el giro normal, así como el engrase que debe recibir en cada momento verificando que los conductos no presentan obstrucciones que dificulten o restrinjan el paso de aceite.Se verificará de igual manera todas las piezas de unión de la carcasas, juntas , tornillos, tuercas, grupillas circlips, roscas y tetones.

Comprobaciones del eje y rodetesSe debe comprobar que el eje no está deformado haciéndole rodar por una superficie plana.Se puede depositar el eje sobre una superficie de recepción, que permita el giro del mismo sin su avance de esta manera se verá la posible falta de linealidad en el mismo o torcedura del eje y se podrá medir con un reloj comparador que compruebe el levantamiento del eje en su giro sobre si mismo.De igual forma se puede comprobar que el rodete solidario a él no presenta en su giro un alabeo inaceptable en su parte exterior, usando el mismo reloj comparador pero ahora apoyado en el borde superior del rodete y con el palpador en el sentido libre de desplazamiento paralelo al eje del turbo, de esta forma un alabeo del rodete o una falta de planitud se detectará antes de montaje , ya que eso implicaría un desequilibrado en su giro inaceptable en su uso.Se procederá de igual manera montando el rotor del compresor y comprobando que tampoco presenta alabeo alguno.Es importante no comprobar solo la holgura, como lo hicimos durante el desmontaje, sino

ver la deformación del eje ( inducido por la deformación del eje o por deformación del asiento de los rotores) y el alabeo de las palas del rotor, por la incidencia que tiene en el giro del elemento compresor al alto régimen al que se le somete normalmente.

MONTAJE DEL TURBOAhora cobra especial importancia la limpieza, se precisará pulir aquellos pequeños defectos encontrados siempre que no repercutan en el equilibrado del conjunto.Como comentamos , se prestará atención a retenes, circlip, tornillos, juntas, tuerca de fijación del rodete renovándose en caso de duda de su estado y a ser posible siempre que se desmonte aunque presenten buen aspecto, así como sería bueno sustituir los cojinetes, siempre que el desarmado haya sido por haber sido usado durante mucho tiempo.El montaje de los cojinetes debe llevar acompañado una comprobación de las buena fijación de los circlips que los sujetan en su posición, el eje debe entrar sin forzar y se empleará aceite abundantemente, se instalará en el lado opuesto ( de igual manera a como los desmontamos) el cojinete de empuje , fijando previamente el collar de empuje solidario al cuerpo el cojinete de empuje y el segmento de sujeción, a continuación el retén tórico.El montaje de todos los elementos de sujeción por tuerca o tornillo llevará un par de apriete determinado estipulado por el fabricante.En el montaje del rodete se harán coincidir las marcas que pusimos durante el desarmado, de manera que no alteremos el equilibrado de fabrica del conjunto, el apriete del rotor del compresor es de vital importancia , su par puede ser elevado ( de hasta 23 kg/cm2 en turbos grandes) y se procederá después del armado a las comprobación del juego radial y axial de igual manera que antes del des-piecePosteriormente se montarán las carcasas de ambos lados cuidando de no dañar los rodetes.

Comprobación de válvulas de descargaSe debe comprobar a su vez la válvula de descarga, que suele ir adosada al cuerpo de los gases de escape del turbo, verificando su completo cierre por muelle y su accionamiento neumático, para ello se aplicará la presión a la que debe abrir la membrana o pulmón de accionamiento y se verificará su desplazamiento correcto.Podremos usar una fuente de aire de presión constante, un manoreductor ;o en caso de no tenerlo de tarado tan fino un simple neumático al que previamente cargaremos con la presión que queramos suministre, de esa manera sencilla podremos comprobar el tarado de la Waste Gate o válvula de descarga al valor que el fabricante estime necesario.El montaje del turbo en el motor no se diferencia de cualquier elemento que se acople mediante elementos de rosca, presentando el mismo en el punto donde se debe instalar, evitando la entrada de suciedad en el motor vía conductos de admisión, vía conductos de escape, por la vía de engrase del turbo, ni por el retorno del cárter. Se sustituirán juntas de unión y los tornillos de sujeción, se presentarán a ser posible sin apretar, montando todo el conjunto , turbo, tubos de llegada de aire, conductos de salida de escape, tuberías de aceite y drenaje del mismo etc, y una vez el conjunto adopte su posición natural se procederá, si puede ser a el roscado completo de los tornillos de sujeción y anclaje, y en ultimas instancia a su apretado, se comprobará después que no existen fugas en ninguno de los elementos ,ya que como se sabe dichos elementos funcionarán a mayor presión que la atmosférica.La caja del turbo se llenará del mismo aceite del que llevará el motor y en abundancia.En general la limpieza debe ser exquisita y evitar la intrusión de elementos que una vez el

turbo en funcionamiento y girando a altas revoluciones ( mas de 100.000 para turbos pequeños) no rompan nada en el mismo.

Ajustes finalesUna vez montado el turbo compresor se volverá a comprobar la efectividad de la waste-gate , comprobando que mantiene la presión de admisión en el valor exigido de similar manera a como se hizo antes de desmontarlo, si el valor de tarado fuera mayor o menor del requerido se jugará con la longitud del brazo de accionamiento de la waste gate ( o distribución variable) , para que su actuación sea mas pronta o mas tardía según el caso.

Precauciones especialesSe ha descrito de forma somera un desmontaje de un turbo normal, existen en el mercado turbos refrigerados por agua , los cuales gozarán a su vez de llegadas y salidas del elemento refrigerante a la caja central del turbo , lo que complicará su montaje definitivo.De igual manera la presencia de geometría variable complica el turbo a nivel de la turbina , ya que en el desmontaje de la carcasa del escape aparece las geometría variable con su corona, distribuidor y alabes móviles adosados a la carcasa que tiene la misión de acelerar los gases de escape antes de la entrada en contacto con el rodete y que generarán una multiplicidad de piezas que puede hacer muy farragoso el trabajo, habrá que prestar especial cuidado al montaje del mismo para evitar perder piezas que impidan volver montarlo, así como comprobar que no se precisan útiles especiales para disponer los elementos antes del ensamblaje.La presencia de válvulas dump o de corte en deceleración , deberán ser revisadas en aquellos vehículos de gasolina que dispongan de las mismas , limpiando sus asientos de igual manera a las Waste –gaste y comprobando su accionamiento correcto en cuanto a presiones y recorrido.

Comprobación de compresores volumétricos.La comprobación de los compresores volumétricos no se diferencia de la cualquiera otra maquina rotativa, la holgura de los cojinetes que se manifiesta habitualmente como una ruido característico en su giro, y el buen estado de la superficie de los rotores serán las únicas premisas a controlar en este tipo de maquinas.Tendremos en cuanta durante su examen que el marcado de piezas es importante para que los lóbulos se encuentren acoplados en las posiciones relativas unos de otros, que permitan su proximidad sin tocarse durante el giro. En este caso no se requiere una fineza similar a la que teníamos en turbocompresores ya que aquí no juega un papel importante en el equilibrado del conjunto sino, la disposición de los engranajes que obliga a una posición fija de un rotor respecto del otro.La superficie de los rotores no debe presentar defectos que denoten entradas de materiales extraños por el conducto de admisión y deberemos en todo caso eliminar las suciedad que puede provenir de la recirculación de gases mediante la EGR o los vapores de aceite del cárter.Los materiales de un compresor volumétrico no van a estar sometidos a los requerimiento de régimen de un turbocompresor por lo que no es tan delicado en su manipulación de cara a perder equilibrado y de igual manera no van a soportar los gradientes térmicos de soportar los gases de escape que son normales en los turbos, por lo que la suciedad propia de estos no será igual y sus holguras para absorber la dilatación no son tan importantes.

Posibles problemas en motores de combustión diésel

Anomalías en la combustión diésel: Baja presión de compresión, tiempo prematuro de la inyección del combustible, tiempo de la inyección del combustible retardada, baja presión en la inyección y excesiva inyección de combustible.

Baja presión de compresión:

Se produce un golpeteo metálico agudo debido a que la temperatura del aire comprimido es baja. (La distancia o abertura entre las curvas de presión de compresión y la temperatura de encendido de la mezcla tiene a ser mas pequeña que lo normal).

Debido a esto, se necesita un largo tiempo para que la mezcla alcance su punto de encendido.

La baja presión de compresión produce un periodo de demora del encendido más largo, por lo cual la cantidad de combustible sin quemar en el interior de la cámara es mayor que lo normal, (las gotas se demoran tiempo en evaporarse), y una vez que estas se encienden, toda esa gran cantidad de combustible se quema rápidamente todo a la vez. Esto hace que la temperatura y la presión dentro del la cámara suban mucho mas alto que lo normal. El aumento agudo de la presión en el interior de la carrera hace que el aire golpee en la cabeza del pistón, y en las paredes del cilindro con una fuerza explosiva, esto hace emitir, un sonido metálico agudo, que se conoce como golpeteo diesel.

Una baja presión de compresión, algunas veces produce humo blanco, esto es debido a que el encendido ocurre después del P.M.S y cuando el pistón esta descendiendo. La temperatura desciende y la llama no se extiende en el periodo de propagación de la llama, sino que se apaga rápidamente.

Tiempo prematuro de la inyección del combustible.

También se escucha un pesado golpeteo diesel cuando el combustible es inyectado demasiado temprano (antes del instante preciso). El tiempo prematuro de inyección se refiere que el combustible es inyectado al interior de la cámara, antes que la temperatura del aire sea ideal, por lo tanto las gotas de combustible, se evaporan en forma mas lenta que lo normal y requieren de un tiempo mas largo antes de que pueden encenderse, esto lleva a un periodo de demora del encendido, mas largo; por lo tanto una vez que el combustible se enciende una gran cantidad se quema enseguida, esto es lo que produce el golpeteo diesel.

Tiempo de la inyección del combustible retardada

El tiempo de inyección retardada, no permite el tiempo suficiente para que las gotas se evaporen, por lo tanto el encendido ocurre cuando el pistón comienza a bajar; la temperatura y la presión comienza a bajar inmediatamente, y por lo tanto la llama no se extiende demasiado en el periodo de propagación de la llama, y esta pronto se apaga, por esta razón algo del combustible se evapora, el cual se descarga sin ser quemado lo que da como resultado humo blanco a través del tubo de escape.

Baja presión en la inyección.

A presión normal, durante la inyección el combustible se atomiza bien; pero si la presión de inyección del combustible es baja, este no se atomiza bien, y el tamaño de las gotas de combustible es más grande de lo normal.

Estas grandes gotas toman mas tiempo en evaporarse y encenderse lo que da como resultado un periodo de demora del encendido mas largo. Por lo tanto una gran cantidad de combustible se quema rápidamente de una vez y causa el fuerte golpeteo diesel.

Excesiva inyección de combustible.

Falta oxigeno en la cámara de combustión, el oxigeno es quemado totalmente durante el periodo de combustión directa, cuando la inyección es normal, pero cuando hay un exceso de inyección de combustible, no puede mezclarse el aire y se calcina por el alto calor. El combustible sin quemar se transforma en carbón y es este carbón el que produce humo negro.

En definitiva, podemos afirmar que el motor diesel funciona bien cuando el combustible se quema normalmente. Una alta presión de compresión y una apropiada inyección de combustible, son las 2 condiciones esenciales para la combustión normal y total del combustible.

El nuevo Toyota Verso incorpora un buen número de novedades interesantes, que van desde la vistosa renovación estética, con nuevos colores, acabados y tapicerías, pasando por las soluciones técnicas como el indicador de baja presión de los neumáticos y el de kilómetros restantes hasta el próximo cambio de aceite, y culminando en lo más destacable del conjunto: el nuevo motor diesel.

Antes de seguir, no nos olvidamos de que el nuevo Verso incluye la última versión de los sistemas multimedia Toyota Touch 2 y Toyota Touch 2 & GO, sistemas de los cuales hablaremos hacia fin de mes cuando os contemos la prueba a fondo que le vamos a hacer. Ahora nos centraremos en el motor, que se caracteriza por sus altas prestaciones, un menor consumo que motores anteriores y menos emisiones de CO2, de acuerdo con la filosofía del grupo Toyota.

El nuevo motor está concebido para satisfacer a los clientes y sus inquietudes, pues demandan motores flexibles y con buena respuesta en cualquier régimen de revoluciones, manteniendo potencias de entre 105 y 115 CV. Es lógico pues estamos hablando de potencias que nos permiten satisfacer la demanda cotidiana sin ningún problema, y además conllevan un menor consumo y menos emisiones “de serie” frente a motores más potentes.

Motores diesel flexibles y muy eficientes para el nuevo Verso

¿Quiere decir eso que el motor del nuevo Verso es poco potente? Al revés, es un motor pensado para satisfacer las demandas habituales de sus conductores, y lo único que ocure es que no le sobra potencia. Es la eficiencia hecha motor, y ahora mismo vamos a ver sus características principales, y sus números.

El motor es un 1.6 D-4D de 112 CV en la versión 115D, y reemplaza en la gama a la versión 120D. La base mecánica proviene del grupo BMW, y ofrece un par máximo en el rango de 1750 a 2250 rpm de 270 Nm, que con esos 112 CV que comentamos hacen un conjunto muy interesante en el abanico de rpm que más utilizamos en ciclo urbano, pero también en carretera. El consumo de combustible homologado es de 4,5 litros a los 100 km, que es un 8% menos que la versión Verso 120D, y emite 119 gr/km de CO2.

El Centro Técnico y de I+D de Toyota Motor Europe (TME) se ha encargado del desarrollo e integración del motor 115D en el Toyota Verso, asegurando así que ha pasado los controles de calidad de Toyota, y que se adecúa a sus estándares técnicos. Es por eso que a partir de la base del motor se ha efectuado un rediseño y una adaptación para poder incorporarlo al chasis, lo que incluye soportes específicos y un volante motor de doble masa, así como todo lo necesario para adaptarse a la caja de cambios.

Estas son todas las versiones de los motores de la gama Verso (incluimos también las versiones gasolina a pesar de dedicar el post a la versión diesel):

Versión Combustible Potencia Cambio115D Diesel 112 CV Manual150D A-DRV Diesel 150 CV Automático180D Diesel 177 CV Manual130 Gasolina 132 CV Manual140 M-DRV Gasolina 147 CV Automático

El motor 1.6 D-4D del Verso 115D incluye sistema Stop & Start para mejorar la eficiencia y reducir el consumo y las emisiones. Seimpre que hablo del sistema Stop & Start me viene a la mente las personas que dudan de dos cosas: de que realmente ahorre combustible y ayude a reducir emisiones, y de que el sistema sea “bueno” para el motor de arranque. Quizás valga la pena dedicar un artículo completo al Stop & Start para desmontar los falsos mitos.