ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE
BOMBAS LINEALES ELECTRONICAS
TEMA: Trabajo básico del Motor Diésel
SEMANA: UNO (1)
OPCION: DOS (2)
CURSO: Virtual
SENA
ATIVIDAD: Opción dos: Elaboración de Investigación en fuentes bibliográficas. Instrucciones: Visitar una biblioteca o realizar consultas en las bibliotecas virtuales SENA con el objeto de identificar las características de los motores Diésel y de Combustión Interna.
Producto a entregar: Documento tipo ensayo en el cual se detallen los tipos de motores de combustión interna y Diésel, los tiempos y su función, lubricación, alimentación, enfriamiento, encendido y elementos que conforman el motor.
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD
MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA Un motor de combustión interna. Es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde dentro de una cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha combustión se produce dentro de la máquina en si misma, a diferencia de, por ejemplo, la máquina de vapor. Historia Los primeros motores de combustión interna alternativos de gasolina que sentaron las bases de los que conocemos hoy fueron construidos casi a la vez por Karl Benz y Gottlieb Daimler. Los intentos anteriores de motores de combustión interna no tenían la fase de compresión, sino que funcionaban con una mezcla de aire y combustible aspirada o soplada dentro durante la primera parte del movimiento del sistema. La distinción más significativa entre los motores de combustión interna modernos y los diseños antiguos es el uso de la compresión. Principales tipos de motores
Alternativos. o El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina. o El motor diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Diésel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasoil.
La turbina de gas.
El motor rotatorio.
Clasificación de los alternativos según el ciclo
De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro
De cuatro tiempos (4T) efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros.
Existen los diésel y gasolina tanto en 2T como en 4T.
Motor SOHC de moto de competición, refrigerado por aire, 1937 Aplicaciones más corrientes Las diferentes variantes de los dos ciclos tanto en diésel como en gasolina, tienen cada uno su ámbito de aplicación.
2T gasolina: tuvo gran aplicación en las motocicletas , motores de ultraligeros (ULM) y motores marinos fuera-borda hasta una cierta cilindrada, habiendo perdido mucho terreno en este campo por las normas anticontaminación. c) Además de en las cilindradas mínimas de ciclomotores y scooters (50cc) sólo motores muy pequeños como motosierras y pequeños grupos electrógenos siguen llevándolo.
4T gasolina: domina en las aplicaciones en motocicletas de todas las cilindradas, automóviles, aviación deportiva y fuera borda.
2T diésel: domina en las aplicaciones navales de gran potencia, hasta 100000 CV hoy día, tracción ferroviaria. En su día se usó en aviación con cierto éxito.
4T diésel: domina en el transporte terrestre, automóviles, aplicaciones navales hasta una cierta potencia. Empieza a aparecer en la aviación deportiva.
Estructura y funcionamiento Los motores Otto y los diésel tienen los mismos elementos principales, (bloque, cigüeñal, biela, pistón, culata, válvulas) y otros específicos de cada uno , como la Bomba de inyección de alta presión en los diésel, o antiguamente el carburador en los Otto.
En los 4T es muy frecuente designarlos mediante su tipo de distribución: SV, OHV, SOHC, DOHC. Es una referencia a la disposición del (o los) árbol de levas. Cámara de combustión La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al cilindro. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida por una biela al cigüeñal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón. En los motores de varios cilindros, el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada espiga de cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada cilindro se aplica al cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor alternativo puede tener de 1 a 28 cilindros. Sistema de alimentación
Carburador SOLEX mono cuerpo.
El sistema de alimentación de combustible de un motor Otto consta de un depósito, una bomba de combustible y un dispositivo dosificador de combustible. Que vaporiza o atomiza el combustible desde el estado líquido, en las proporciones correctas para poder ser quemado. Se llama carburador al dispositivo que hasta ahora venía siendo utilizado con este fin en los motores Otto. Ahora los sistemas de inyección de combustible lo han sustituido por completo por motivos medioambientales. Su mayor precisión en el dosaje de combustible inyectado reduce las emisiones de CO 2, y aseguran una mezcla más estable. En los motores diésel se dosifica el combustible gasoil de manera no proporcional al aire que entra, sino en función del mando de
aceleración y el régimen motor (mecanismo de regulación) mediante una bomba de inyección de combustible.
Bomba de inyección de combustible BOSCH para motor diésel.
En los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se lleva los cilindros a través de un tubo ramificado llamado colector de admisión. La mayor parte de los motores cuentan con un colector de escape o de expulsión, que transporta fuera del vehículo y amortigua el ruido de los gases producidos en la combustión. Sistema de distribución
Descripción de Válvulas y árbol de levas.
Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a través de válvulas de cabezal o válvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las válvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un Árbol de levas rotatorio movido por el cigüeñal, estando el conjunto coordinado mediante la cadena o la correa de distribución. Ha habido otros diversos sistemas de distribución, entre ellos la distribución por camisa corredera (sleeve-valve).
Cadena de distribución. Encendido
Tapa del distribuidor. Los motores necesitan una forma de iniciar la ignición del combustible dentro del cilindro. En los motores Otto, el sistema de ignición consiste en un componente llamado bobina de encendido, que es un auto-transformador de alto voltaje al que está conectado un conmutador que interrumpe la corriente del primario para que se induzca un impulso eléctrico de alto voltaje en el secundario. Dicho impulso está sincronizado con la etapa de compresión de cada uno de los cilindros; el impulso se lleva al cilindro correspondiente (aquel que está comprimido en ese momento) utilizando un distribuidor rotativo y unos cables de grafito que dirigen la descarga de alto voltaje a la bujía. El dispositivo que produce la ignición es la bujía que, fijado en cada cilindro, dispone de dos electrodos separados unos milímetros, entre los cuales el impulso eléctrico produce una chispa, que inflama el combustible. Si la bobina está en mal estado se sobrecalienta; esto produce pérdida de energía, aminora la chispa de las bujías y causa fallos en el sistema de encendido del automóvil. Refrigeración en motores de combustión interna
Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de automóviles y de aviones y los motores fueraborda se refrigeran con aire. Los cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior con un conjunto de láminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza refrigeración por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automóviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar por las láminas de un radiador. Es importante que el líquido que se usa para enfriar el motor no sea agua común y corriente porque los motores de combustión trabajan regularmente a temperaturas más altas que la temperatura de ebullición del agua. Esto provoca una alta presión en el sistema de enfriamiento dando lugar a fallas en los empaques y sellos de agua así como en el radiador; se usa un refrigerante, pues no hierve a la misma temperatura que el agua, sino a más alta temperatura, y que tampoco se congela a temperaturas muy bajas. Otra razón por la cual se debe usar un refrigerante es que éste no produce sarro ni sedimentos que se adhieran a las paredes del motor y del radiador formando una capa aislante que disminuirá la capacidad de enfriamiento del sistema. En los motores navales se utiliza agua del mar para la refrigeración. Sistema de arranque Al contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustión interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan (véase Momento de fuerza), lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigüeñal para que se pueda iniciar el ciclo. Los motores de automoción utilizan un motor eléctrico (el motor de arranque) conectado al cigüeñal por un embrague automático que se desacopla en cuanto arranca el motor. Por otro lado, algunos motores pequeños se arrancan a mano girando el cigüeñal con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla alrededor del volante del cigüeñal. Otros sistemas de encendido de motores son los iniciadores de inercia, que aceleran el volante manualmente o con un motor eléctrico hasta que tiene la velocidad suficiente como para mover el cigüeñal. Ciertos motores grandes utilizan iniciadores explosivos que, mediante la explosión de un cartucho mueven una turbina acoplada al motor y proporcionan el oxígeno necesario para alimentar las cámaras de combustión en los primeros movimientos. Los iniciadores de inercia y los explosivos se utilizan sobre todo para arrancar motores de aviones.
Tipos de motores Motor convencional del tipo Otto
El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos (4T), aunque en fuera borda y vehículos de dos ruedas hasta una cierta cilindrada se utilizó mucho el motor de dos tiempos (2T). El rendimiento térmico de los motores Otto modernos se ve limitado por varios factores, entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración. La termodinámica nos dice que el rendimiento de un motor alternativo depende en primera aproximación del grado de compresión. Esta relación suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano para evitar el fenómeno de la detonación, que puede producir graves daños en el motor. La eficiencia o rendimiento medio de un buen motor Otto es de un 20 a un 25%: sólo la cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica. Funcionamiento 1 Tiempo de admisión - El aire y el combustible mezclados entran por la válvula de admisión 1 Tiempo de compresión - La mezcla aire/combustible es comprimida y encendida mediante la bujía. 1 Tiempo de combustión - El combustible se inflama y el pistón es empujado hacia abajo. 1 Tiempo de escape - Los gases de escape se conducen hacia fuera a través de la válvula de escape Motores diésel
Los cuatro tiempos del diésel 4T; pulsar sobre la imagen
Motor diésel 2T, escape y admisión simultáneas
En teoría, el ciclo diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La mayoría de los motores diésel son asimismo del ciclo de cuatro tiempos, salvo los de tamaño muy grande, ferroviario o marino, que son de dos tiempos. Las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera carrera, la de admisión, el pistón sale hacia fuera, y se absorbe aire hacia la cámara de combustión. En la segunda carrera, la fase de compresión, en que el pistón se acerca. El aire se comprime a una parte de su volumen original, lo cual hace que suba su temperatura hasta unos 850 °C. Al final de la fase de compresión se inyecta el combustible a gran presión mediante la inyección de combustible con lo que se atomiza dentro de la cámara de combustión, produciéndose la inflamación a causa de la alta temperatura del aire. En la tercera fase, la fase de trabajo, la combustión empuja el pistón hacia fuera, trasmitiendo la fuerza longitudinal al cigüeñal a través de la biela, transformándose en fuerza de giro par motor. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de escape, cuando vuelve el pistón hacia dentro. Algunos motores diésel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible al arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La eficiencia o rendimiento (proporción de la energía del combustible que se transforma en trabajo y no se pierde como calor) de los motores diésel dependen, de los mismos factores que los motores Otto, es decir de las presiones (y por tanto
de las temperaturas) inicial y final de la fase de compresión. Por lo tanto es mayor que en los motores de gasolina, llegando a superar el 40 %. en los grandes motores de dos tiempos de propulsión naval. Este valor se logra con un grado de compresión de 20 a 1 aproximadamente, contra 9 a 1 en los Otto. Por ello es necesaria una mayor robustez, y los motores diésel son, por lo general, más pesados que los motores Otto. Esta desventaja se compensa con el mayor rendimiento y el hecho de utilizar combustibles más baratos. Los motores diésel grandes de 2T suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores de 4T trabajan hasta 2.500 rpm (camiones y autobuses) y 5.000 rpm. (Automóviles)
Motor de dos tiempos Con un diseño adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diésel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un ciclo completo, producen más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo tamaño. El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara. Motor Wankel
Motor Wankel En la década de 1950, el ingeniero alemán Félix Wankel completó el desarrollo de un motor de combustión interna con un diseño revolucionario, actualmente conocido como Motor Wankel. Utiliza un rotor triangular-lobular dentro de una cámara ovalada, en lugar de un pistón y un cilindro. La mezcla de combustible y aire es absorbida a través de un orificio de aspiración y queda atrapada entre una de las caras del rotor y la pared de la cámara. La rotación del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una bujía. Los gases se expulsan a través de un orificio de expulsión con el movimiento del rotor. El ciclo tiene lugar una vez en cada una de las caras del rotor, produciendo tres fases de potencia en cada giro. El motor de Wankel es compacto y ligero en comparación con los motores de pistones, por lo que ganó importancia durante la crisis del petróleo en las décadas de 1970 y 1980. Además, funciona casi sin vibraciones y su sencillez mecánica permite una fabricación barata. No requiere mucha refrigeración, y su centro de gravedad bajo aumenta la seguridad en la conducción. No obstante salvo algunos ejemplos prácticos como algunos vehículos Mazda, ha tenido problemas de durabilidad. Motor de carga estratificada Una variante del motor de encendido con bujías es el motor de carga estratificada, diseñado para reducir las emisiones sin necesidad de un sistema de recirculación de los gases resultantes de la combustión y sin utilizar un catalizador. La clave de este diseño es una cámara de combustión doble dentro de cada cilindro, con una antecámara que contiene una mezcla rica de combustible y aire mientras la cámara principal contiene una mezcla pobre. La bujía enciende la mezcla rica, que a su vez enciende la de la cámara principal. La temperatura máxima que se alcanza es suficientemente baja como para impedir la formación de óxidos de nitrógeno, mientras que la temperatura media es la suficiente para limitar las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos. Referencias bibliográficas
Motores de combustión interna - Dante Giacosa - Ed. Hoepli
Manual de la técnica del automóvil - BOSCH -(ISBN 3-934584-82-9)
Motor Diésel
Concepto.
El motor Diésel, llamado también motor de ignición por compresión recibe su nombre por el doctor Rudolf Diésel quien patento un motor del tipo de ignición por compresión en Alemania en 1893. Es un motor de combustión interna, es decir, la combustión tiene lugar dentro del motor. En sus aspectos básicos es similar en diseño y construcción a un motor de gasolina, que también es de combustión interna. Sin embargo, en el motor Diésel hay diferencias en el método de hacer llegar el combustible a los cilindros del motor y en la forma en que ocurre la combustión. En el motor. de gasolina el combustible entra a los cilindros como una mezcla de aire y combustible y la inflamación o ignición de la mezcla se produce por una chispa eléctrica en las bujías. En el caso del Diésel, el combustible se inyecta en el cilindro en forma de chorro de roció atomizado (se llamara atomización) y la ignición ocurre debido a la elevada temperatura del aire que hay dentro del cilindro en el cual se inyecta el combustible. El nombre de ignición por compresión se relaciona con el modo de funcionamiento del motor. Los. Motores Diésel se diseñan con relaciones de compresión muy altas, que producen presiones elevadas y por tanto, temperaturas muy altas en el aire que se comprime en las cámaras de combustión del motor. Estas temperaturas son lo bastante altas para hacer que se inflame el combustible que en forma de chorro de roció es atomizado en la cámara de combustión. Por ello, se verá que la compresión ocasiona la ignición y por tanto a estos motores se les conoce como de ignición por compresión. Sin embargo, se ha utilizado el nombre de Diésel para los motores de ignición por compresión desde hace tantos años y es de uso generalizado. Clasificación de los Motores Diésel La clasificación de los motores diésel según él su ciclo de funcionamiento: Dentro del motor ocurren ciertos eventos que le hacen funcionar. Estos se. Repiten para formar un ciclo. Conjunto motor se puede diseñar para que su ciclo completo ocurra con cuatro o con dos carreras del pistón. La mayor parte de los motores Diésel funcionan con el ciclo de cuatro tiempos; los otros, con el ciclo de dos tiempos. Tipos de Motores Los motores Diésel pueden dividirse según: (1) los ciclos de funcionamiento, (2) la disposición o arreglo de los cilindros, (3) el efecto de los pistones, (4) métodos de inyección. Ciclo de funcionamiento
Los motores Diésel pueden clasificarse según el número de tiempos del motor en: Motores de 4 ciclos y motores de 2 ciclos. El significado de estos términos se explicará en la parte de Principios del Motor Diésel Disposición de los cilindros
Cilindros en línea: Es la disposición más simple con todos los cilindros, paralelos en línea. Esta clase de construcción se emplea en los motores que tienen hasta 10 cilindros.
Disposición en V: Si el motor tiene más de 8 cilindros puede ser difícil hacerlo sin una armadura lo suficientemente rígido en línea. La disposición en V con 2 bielas conectadas a un mismo muñón permite la reducción de la longitud a la mitad haciéndole así mucho más rígido, con un cigüeñal resistente. Este alegro común para los motores de 8 a 16 cilindros. Los cilindros situados en el plano reciben el nombre de bloque y el ángulo de los bloques puede variar de 30° a 120° siendo el ángulo más común entre 40° y 75°.
-Motor horizontal: se fabrican motores con un ángulo de 180°, se usa principalmente para buses y camiones. -Motores de unidades múltiples: con el objeto de aumentar la potencia del motor sin aumentar el diámetro interior de sus cilindros ni la carrera de los pistones, se han agrupado dos o cuatro completos de seis u ocho cilindros conectando los al eje propulsor mediante embragues y cadenas o transmisión. -Motores con cigüeñal vertical. Es un motor con 4 bielas conectadas a un mismo muñón. Los 4 cilindros están todos en un plano horizontal, quedando de esta en forma vertical. Cuatro bloques colocados uno en sima del otro usando un cigüeñal con 4 manivelas, formando un motor completo de 16 pistones, este motor es muy frecuente en la industria naval. Efecto de los pistones Los motores de simple efecto usan solo una cara del pistón para producir potencia, la gran mayoría de los motores Diésel son de simple efecto. Los motores de doble efecto usan ambos extremos del cilindro y las dos caras del pistón para el desarrollo de la potencia. Los motores de doble efecto son construidos para unidades grandes y de velocidad relativamente baja. Se han desarrollado a partir de este tipo motores con pistones opuestos en un mismo cilindro.
La Construcción Principal del Motor.
Partes del Motor Los motores diésel varían enormemente en su apariencia exterior, tamaño, número de cilindros, disposición de los cilindros y detalles de construcción. Sin embargo, todos tienen las partes básicas principales, las cuales pueden tener diferentes aspectos para desempeñar las mismas funciones. Solamente hay muy pocas partes de trabajo básicas principales que ayudarán a las principales en su funcionamiento así como las partes de conexión necesarias para mantener el trabajo del conjunto. Las partes principales de trabajo son: o Cilindro o Pistón o Biela o Cigüeñal o Cojinetes o Bomba de combustible y toberas.
Cilindro: El corazón del motor es el cilindro donde el combustible es quemado y la potencia se desarrolla. El interior del cilindro está formado por la camisa y el cabezote que sella un extremo del cilindro y a menudo, aunque no siempre, contiene las válvulas para administrar combustible y aire y para eliminar los gases producidos por la combustión. El diámetro del cilindro es conocido como taladro o diámetro interior. Pistón: El pistón sella el otro extremo del cilindro y transmite al exterior la potencia desarrollada en el interior del cilindro por la combustión del aceite combustible. Una estanqueidad entre el pistón y la camisa del cilindro es producida por los anillos del pistón lubricados con aceite del motor. La distancia que el pistón recorre de un extremo al otro del cilindro se conoce con el nombre de carrera. Biela: Un extremo llamado pié de biela está asegurado al balón del pistón y el otro llamado cabeza de biela tiene un cojinete y va asegurado al motor. La biela transforma el movimiento alternativo del pistón en movimiento continuo de rotación en el cigüeñal durante la carrera de trabajo y viceversa durante todas las carreras. Cigüeñal: El cigüeñal obtiene su movimiento de rotación del pistón a través de la
biela y el muñón colocado entre las manivelas. El trabajo del pistón es transmitido a la hélice o al eje propulsor de un generador. Un volante de masa suficiente es asegurado al cigüeñal con el objeto de reducir las fluctuaciones de la velocidad por almacenamiento cinético durante las carreras de trabajo. El cárter es construido para proteger el cigüeñal, los cojinetes, las bielas y demás accesorios para recoger el aceite de las partes móviles y para servir de receptor del aceite del sistema de lubricación. El combustible para los motores Diésel es suministrado por la cámara de combustión de los cilindros por un sistema de inyección compuesto de bombas, tuberías e inyectores.
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE MOTORES DIÉSEL
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 Diésel en 1892, por lo que a veces se denomina también motor Diésel, utilizando su motor originalmente un biocombustible: aceite de Palma, coco...(pero incluso Diésel 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 auto inflamación 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 pre cámara para los motores de automoción, con la que se consiguen prestaciones semejantes a los motores de gasolina, presenta 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 Diésel) y una menor emisión de gases contaminantes.
Ciclos de Funcionamiento Ciclo de cuatro tiempos EL motor Diésel de cuatro tiempos funciona con cuatro carreras de los pistones: admisión de aire, compresión, potencia y escape, Las válvulas de admisión y de escape abren y cierran en momentos exactos en relación con el pistón. El árbol de levas, impulsado desde el cigüeñal abre y cierra las válvulas. Por razón de sencillez, en los siguientes párrafos se considerara que las válvulas abren o cierran en PMS o en PMI En realidad, no están sincronizadas abrir y cerrar en estos puntos exactos sino que abren antes o después de PMS o PMI para permitir la entrada de aire del exterior al cilindro y para el escape de los gases de combustión con la mayor eficacia posible.
Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal da 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente. Segundo tiempo o compresión: Al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º,y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente Tercer tiempo o explosión: Al no poder llegar al final de carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado, salta la chispa en la bujía provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel, se inyecta con jeringa el combustible que se auto inflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal da 170º mientras que el árbol de levas da 240º, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente Cuarto tiempo o escape: En esta fase el pistón empuja cuidadosamente, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al final de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º y su carrera es ascendente. Ciclo de dos tiempos En el motor de dos tiempos, se efectúa el ciclo completo de funcionamiento con dos carreras del pistón: una ascendente y. una descendente. Los motores básicos de dos tiempos tienen lumbreras en las paredes del cilindro las cuales descubre y cubre el pistón durante su movimiento hacia abajo y hacia arriba en el cilindro. Estas lumbreras son de admisión y de escape. En los motores Diésel, por lo general, se utilizan tanto las lumbreras y válvulas las lumbreras para introducir aire en el cilindro y las válvulas de escape para descargar los gases quemados dentro del cilindro. El motor está equipado con una bomba de aire o soplador que suministra aire a una presión un poco más alta que la presión de los gases de escape. Esto, además de llenar el cilindro con aire limpio, ayuda expulsar los gases de escape. Esta acción se denominada barrido.
El pistón esta en PMI. El soplador introduce el aire por las lumbreras de admisión en la pared del cilindro. Esto llena el cilindro con aire exterior y expulsa los gases quemados por las válvulas de escape que está en la culata de cilindros. El pistón se mueve hacia arriba y ha cubierto las lumbreras de admisión para cortar el paso de aire desde el soplador. El pistón sigue su movimiento ascendente para comprimir el aire en el cilindro a alrededor de 1/16 parte de su volumen, original. Esto eleva la temperatura del aire comprimido. El pistón casi ha llegado al PMS. en la carrera de compresión El combustible atomizado por el inyector en la cámara de combustión se inflama con la alta temperatura del aire comprimido. La presión resultante empuja el pistón hacia abajo en el cilindro en la carrera de potencia. El pistón casi ha llegado al PMI en la carrera de potencia. La válvula de escape esta sincronizada para que abra justo antes del PMI y deje salir los gases quemados del cilindro. Conforme continua la rotación del cigüeñal, el pistón llegara al PMI y descubrirá las lumbreras de admisión para que penetre el aire del soplador y el ciclo continua igual que antes. Todo el ciclo ocurre con una sola revolución del cigüeñal. Aplicación de los Motores Diésel.
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 aérea.
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 diésel 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.
- 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).
- 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 Tiempo 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 con combustible y provocar adelgazamiento de la película lubricante - Falta de potencia
lubricante
- Daño al convertidor catalítico - Fugas de combustible - Conatos de incendio
Por todo esto es importante conocer cómo 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 condiciones de reparación del vehículo
de
aire/combustible
acorde
a
las
- 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 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 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 estequiometria (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 estequiometria 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 INYECCIÓN ELECTRÓNICA
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 estos 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.
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.
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE INYECCIÓN
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 estequiometria 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. 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 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 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 dentro 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
LA BOMBA DE AGUA 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 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 Los rodamientos, 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 la fuga del agua. El asiento del sello de la bomba tiene una empaquetadura de sello y una unidad de resortes para hacer presión contra el impulsor.
LAS FUNCIONES El engranaje impulsor de la bomba está impulsado por el engranaje del cig üeñal, cuando giran juntos para impulsar la bomba a velocidad alta. El agua r efrigerante en el tanque inferior del radiador entra desde el puerto de entrada del cuerpo de la bomba al centro del impulsor. La fuerza c entrífuga del impulsor envía el agua bajo presión desde el puerto de salida a la ca misa de agua de los cilindros. EL TERMOSTATO El termostato está instalado dentro del paso del agua, para controlar el caud al 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 a gua cuando la temperatura del agua está demasiado baja y causa un incremento de la temperatura a un n ivel apropiado. Además, si la temperatura del agua está demasiado alta, el t ermostato se abre para permitir la circulación del agua refrigerante por el radia dor para el enfriamiento. LA TAPA DEL RADIADOR La tapa del radiador es la tapa del suministro agua, y a la vez, un dispositivo de c ontrol de la presión dentro del sistema de enfriamiento. Cuando la temperatura es alt a, el agua se expande y el aire por encima del líquido se comprime, por lo qu e se aplica presión. Aún cuando la temperatura del agua refrigerante esté por encima de los 100°C (21 2°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 r efrigerante 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 vac ío, 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 l a 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 de ntro del 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 deforma ción 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 diésel 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. Para motores pequeños, el método de filtración es del tipo de flujo completo y puede ser que no haya un enfriador de Aceite. • 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 de lubricación. • 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.
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. Sistema de Alimentación de Combustible El sistema de combustible de un motor diésel 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 diésel, 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 horas 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 pre cámara o cámara de combustión.
