jueves, 30 de septiembre de 2010

MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA


ANTECEDENTES

Desde su presencia en la Tierra, el hombre se ha movido por la superficie del planeta, primero como un nómada y después, ya establecido, para comunicarse con otros asentamientos humanos. Los caminos y las rutas comerciales empezaron a surcar el mundo; las caravanas con productos a la espalda de porteadores y a lomo de animal dejaron su huella durante muchos años. Después, con la invención de la rueda y el carro, aquellos caminos se ensancharon; grandes volúmenes de mercancías comenzaron a fluir a la velocidad permitida por la tracción animal y esta historia se prolongó también por muchos años... hasta la invención de la máquina de vapor y su aplicación a la locomotora. Como ya sabemos, la máquina de vapor consistía básicamente en una caldera con agua a la que se le aplicaba el calor producido por un fogón en la parte exterior. El vapor generado por la ebullición del agua se conducía a unos grandes émbolos y su fuerza expansiva movía las ruedas de la locomotora que arrastraba así grandes convoyes. La máquina de vapor era pues, un motor de combustión externa que rápidamente evolucionó y logró ser aplicado en los primeros intentos por substituir al caballo en la tracción de carros.

Sin embargo, no fue sino hasta el desarrollo del motor de combustión interna, que se logró integrar el concepto moderno de automóvil; un vehículo que se mueve por sí mismo, impulsado por la fuerza generada al quemar su combustible dentro del motor. El motor de combustión interna ha conservado hasta la fecha sus características fundamentales, si bien ha sufrido en los últimos años modificaciones y refinamientos que lo han convertido en una máquina altamente sofisticada que incorpora los más avanzados sistemas de control electrónico, la mayoría de los cuales tiene por objeto el máximo aprovechamiento del combustible y la reducción consecuente de las emisiones contaminantes. El objetivo de este fascículo es el de familiarizar al lector con los órganos del motor y sus principios de funcionamiento.

MOTORES TERMICOS

Los motores térmicos, son máquinas donde el calor, producido por la combustión de oportunas sustancias, se transforma en trabajo. En base al tipo de combustión los motores térmicos se dividen en:
-       Motores exotérmicos.
-       Motores endotérmicos.

MOTORES EXOTÉRMICOS

Los motores exotérmicos son motores de combustión externa; es decir la combustión se produce fuera del fluido operante; el fluido que realiza el trabajo no está directamente afectado por la combustión, pero se producen transformaciones de carácter físico (variaciones de las condiciones de presión y temperatura) a consecuencia del calor producido por la combustión. Los motores de combustión externa no se utilizan actualmente en la tracción; pertenecen a esta categoría el motor Stirling y el motor de vapor.

MOTORES ENDOTÉRMICOS

Los motores endotérmicos son motores de combustión interna (la combustión se produce en el interior del fluido operante), que, además de las transformaciones físicas, también sufre variaciones de carácter químico (reacciones químicas entre el combustible y el comburente). Otra clasificación de los motores térmicos puede efectuarse según la utilización del fluido:

-       Motores de chorro.
-       Motores de fluido continuo.
-       Motores volumétricos.

MOTORES VOLUMÉTRICOS

En los motores volumétricos el trabajo lo realiza un fluido que actúa en los órganos móviles que describen cíclicamente un volumen variable entre dos valores mínimo y máximo.

Los motores endotérmicos volumétricos son los únicos que prácticamente se utilizan en la tracción. Se diferencian esencialmente por el modo en que la energía producida por la combustión se transforma en energía mecánica. De hecho pueden ser:

-       De tipo alterno, con pistones con     movimiento alterno.
-       De tipo rotativo, es decir con pistones rotantes (Wankel).




MOTORES ALTERNOS

Los motores volumétricos alternos representan la casi totalidad de los motores de tracción y están compuestos por un pistón que se mueve con movimiento alterno rectilíneo en el interior de una camisa cilíndrica. El movimiento se transforma en rotativo mediante un sistema de biela-manivela.

Los motores alternos utilizados para la tracción son esencialmente de tipo Otto o Diesel.

MOTORES ALTERNOS

CLASIFICACION DE LOS MOTORES ALTERNOS

Los motores alternos se pueden clasificar, en base al ciclo termodinámico adoptado, según estas categorías:

-       Motores de ciclo Otto.
-       Motores de ciclo Diesel.

Otra importante clasificación de los motores alternos los divide, según el número de carreras (tiempos) utilizadas para llevar a cabo el ciclo de trabajo, en:

-       Motores de dos tiempos.
-       Motores de cuatro tiempos.

Existen otras clasificaciones como el funcionamiento con simple o doble efecto, o con admisión o sobrealimentación, con combustible líquido o gaseoso, si está refrigerado con líquido o con aire.

EL CICLO OTTO DE CUATRO TIEMPOS

Este ciclo recibe el nombre de su inventor, Nicolás Augusto Otto (izq.), quien llevó a la práctica un sistema de operación del motor a base de válvulas cuyo uso se ha generalizado y se aplica prácticamente en la mayoría de los diseños de motores para automóviles.

MOTORES DE CICLO OTTO

Los motores de ciclo Otto (Dib. 6) llamados normalmente motores de carburación, necesitan para su funcionamiento una mezcla de aire y carburante, antes de que empiece la combustión. Actualmente este nombre ha sido sustituido por motor de encendido por chispa o, más correctamente, por motor con encendido controlado.

El motor de ciclo Otto se caracteriza por el hecho de que el combustible, que puede ser un gas o un líquido, se mezcla con la cantidad de aire necesaria para la combustión, antes del inicio de la misma. Esta mezcla de aire y combustible es admitida en el cilindro por el movimiento descendente del pistón. El encendido de la mezcla se produce en el instante en el que salta la chispa eléctrica.

Los motores de ciclo Otto, según el tipo de alimentación, se pueden subdividir en:

-       Motores con carburador.
-       Motores de inyección (del tipo a baja presión).
Motor con alimentación con carburador
1. Bujía de encendido.
2. Cámara de combustión.


MOTORES DE CICLO DIESEL

Los motores de ciclo Diesel se llamaban normalmente motores de inyección ya que su funcionamiento necesita de la inyección del combustible directamente en la cámara o en la precámara de combustión, en el instante en el que se verifica el encendido del combustible. Recientemente, al utilizarse la inyección en los motores de ciclo Otto, se ha adoptado para los motores Diesel el nombre de motores de encendido espontáneo o, más correctamente, motores de encendido por compresión.

El motor de ciclo Diesel (Dib. 7) se caracteriza por el hecho de que el combustible es inyectado en el interior del cilindro y se autoenciende gracias a la elevada temperatura del aire comprimido del pistón.

Los motores Diesel se pueden subdividir, según las dimensiones y la velocidad de rotación, en:

-       Motores lentos, grandes motores navales o estacionarios (para instalaciones fijas), con velocidad de rotación muy baja (pocos centenares de revoluciones al minuto).
-       Motores medios, usados en grandes medios terrestres con velocidad de rotación de 1000 a 2000 revoluciones al minuto.
-       Motores veloces, utilizados en vehículos y pequeños vehículos comerciales con velocidad de rotación de 4000 a 5000 r.p.m.
Motor diesel de inyección directa

1. Inyector de combustible.
2. Cámara de combustión.

En base al tipo de inyección:

-       Motores de inyección directa (Dib. 7), en los que el combustible es inyectado directamente en el interior de la cámara de combustión.
-       Motores de inyección indirecta, en los que la inyección se produce en una precámara, con elevada turbulencia, en la culata.

COMPONENTES DEL MOTOR

El motor endotérmico volumétrico alterno más simple es el monocilíndrico compuesto por una unidad que incluye los siguientes órganos principales:

-       La camisa cilindro.
-       El pistón.
-       La biela.
-       El cigüeñal o árbol de manivelas.
-       El volante motor.
-       El bloque motor.
-       La culata.
-       El sistema de distribución.
-       Los sistemas de alimentación y escape.
-       El sistema de encendido (sólo motores de ciclo Otto).
-       Los accesorios (bomba lubrificante, bomba líquido de refrigeración, electroventilador, turbocompresor, alternador, motor de arranque, bombas para los servicios como aire acondicionado, servodirección, servofreno).

No todos los motores corresponden exactamente al esquema presentado, pero el funcionamiento de las varias partes es muy parecido. Los motores de combustión interna tanto Otto como Diesel tienen los mismos componentes principales a saber:

SECCIÓN LONGITUDINAL DE UN MOTOR DE CICLO OTTO CON ÁRBOL DE LEVAS EN LA CULATA, BOMBA DE ACEITE SUMERGIDA Y ENCENDIDO CON DISTRIBUIDOR

1. Válvula de admisión.
2. Válvula de escape.
3. Camisa cilindro.
4. Pistón.
5. Carter de aceite.
6. Bomba de aceite.
7. Volante motor.
8. Cigüeñal.
9. Biela.
10. Bloque motor.
11. Termostato.
12. Culata.
13.Árbol de levas.
14. Tapón introducción aceite lubrificante.
SECCIÓN LONGITUDINAL DE UN MOTOR DE CICLO DIESEL CON ÁRBOL DE LEVAS EN LA CULATA, BOMBA DE ACEITE CON DENTADURA INTERNA EN EL SOPORTE DEL CIGÜEÑAL
1. Tapón introducción aceite lubrificante.
2. Válvula de admisión.
3. Válvula de escape.
4. Camisa cilindro.
5. Pistón.
6. Volante motor.
7. Trompeta de aspiración.
8. Cárter de aceite.
9. Bomba de aceite.
10. Cigüeñal.
11. Biela.
12. Bloque motor.
13. Culata.
14. Árbol de levas.

MOTORES DE CUATRO TIEMPOS
En los motores de cuatro tiempos el ciclo de trabajo se efectúa en cuatro carreras (tiempos) del pistón:
-Una primera carrera del pistón, desde el punto muerto superior (P.M.S.) al punto muerto inferior (P.M.I.), donde se produce la admisión de la mezcla aire-gasolina (en los motores de ciclo Otto) o de simple aire (en los motores de ciclo Diesel).

(Tiempo de admisión) A partir de su punto muerto superior, el pistón inicia su carrera descendente. Al mismo tiempo, la válvula de admisión se abre y permite la entrada de la mezcla aire-combustible que llenará la cavidad del cilindro. El tiempo de admisión y la carrera del pistón terminan cuando éste llega a su punto muerto inferior (PMI).
 
-Una sucesiva carrera de subida del pistón, desde el punto muerto inferior (P.M.I.) al punto muerto superior (P.M.S.), durante la cual se comprime el fluído en el interior del cilindro, al finalizar esta carrera se inicia la combustión mediante una chispa (motor Otto) o mediante la inyección de combustible que, en contacto con el aire a elevada temperatura se quema (motor Diesel).

(Tiempo de compresión) Al continuar girando el cigüeñal, el pistón inicia su carrera ascendente; la válvula de admisión se cierra y la mezcla aire-combustible queda confinada en el interior del cilindro donde es comprimida violentamente. Las partículas de combustible se encuentran entonces rodeadas apretadamente por partículas de oxígeno y en ese momento (PMS), tiene lugar la chispa entre los electrodos de la bujía de encendido.

-Una tercera carrera durante la cual los gases producidos en la combustión se expanden y empujan el pistón hacia el P.M.I.

(Tiempo de fuerza) La mezcla aire-combustible se enciende por la chispa, desarrollando una elevada presión de gases en expansión. Como las válvulas siguen cerradas, los gases impulsan al pistón en su carrera descendente y la biela comunica esa fuerza al cigüeñal haciéndolo girar. Esta carrera del ciclo Otto es la única que produce energía, mientras que las otras tres la consumen en mayor o menor medida.
-Una última carrera de subida del pistón, para descargar los gases quemados.

El tiempo de escape es el último del ciclo y tiene lugar en la carrera ascen-dente del pistón. La válvula de escape se abre y permite la expulsión de los gases quemados que serán conducidos al exterior a través del tubo del escape. El ciclo se reanuda de inmediato ya que a continuación sigue de nuevo el tiempo de admisión y así sucesivamente en forma indefinida.

Los motores de cuatro tiempos son los que se utilizan generalmente en la tracción:

-       Los motores Otto se utilizan en la mayor parte de los vehículos, en los vehículos de gran cilindrada y en algunos vehículos industriales.
-       Los motores Diesel se emplean en algunos vehículos y en la mayor parte de los vehículos industriales.

MOTORES DE DOS TIEMPOS
En los motores de dos tiempos el ciclo de trabajo se efectúa en dos carreras (tiempos) del pistón:

-Durante la carrera de subida del pistón, desde el punto muerto inferior (P.M.I.) al punto muerto superior (P.M.S.), primero se introduce la mezcla combustible y se comprime; al final de la carrera se produce la combustión al saltar la chispa (motor Otto) o mediante la inyección de combustible que en contacto con el aire a elevada temperatura se quema (motor Diesel).
-Durante la carrera de bajada del pistón, del P.M.S. al P.M.I., los gases producidos durante la combustión se expansionan empujando el pistón y se descargan los gases quemados.
SIMPLEMENTE ASPIRADOS
El aire o las mezclas aire/combustible es forzadas en cilindros por el vacío causado por el movimiento del pistón, natural presión atmosférica, y efecto del venturi sobre la abertura del válvula de entrada o válvulas. La presión dentro del cilindro es bajada por la acción del pistón que se mueve lejos de las válvulas (para ampliar el volumen disponible para el aire entrante). En algunos casos el bajar de la presión del cilindro es realzado por una combinación de la velocidad de los gases de escape que salen del cilindro y del cierre de la válvula de escape en el momento apropiado. A extractor templado puede ayudar con esto pero trabaja generalmente solamente en una gama estrecha de velocidades del motor y por lo tanto es el más útil de coches del rendimiento muy alto, avión y helicópteros.
El virar hacia el lado de babor de culata el diseño es de importancia superior en motores naturalmente aspirados. Árboles de levas sea generalmente más “agresivo”, teniendo la mayor elevación y duración. También, culata las juntas serán más finas, y con la tapa del pistón levantamiento para arriba en cámara de combustión, para los motores de alto rendimiento de N/A que benefician de más arriba compresión.
Los motores Natural-aspirados dan generalmente menos energía que turbo o los motores sobrealimentados igual dislocación del motor y el desarrollo llano pero tiende para ser más barato producir. En la fricción que compite con, los vehículos natural-aspirados son los vehículos que no funcionan con un soplador, un turbo, ni uso óxido nitroso.
La aspiración natural según lo definido arriba, no puede ocurrir en a motor diesel del dos-movimiento. Por lo tanto, un cierto método de cargar el cilindro con aire del barrido se debe integrar en el diseño del motor, alcanzado acostumbradamente con un soplador conducido por cigüeñal. El soplador no actúa como un sobrealimentador en este uso, como se clasifica para producir el volumen de flujo de aire directamente proporcional a la dislocación y a la velocidad del motor. Limpiado mecánicamente dos-alimenta el diesel se considera para ser aspirado naturalmente.

LA SOBREALIMENTACIÓN.

Los aparatos de sobrealimentación para motores de combustión elevan por compresión la cantidad de aire necesaria para la combustión del combustible, manteniendo constante la cilindrada y el número de revoluciones del motor, con lo cual facilitan una mayor densidad de potencia. Los aparatos de sobrealimentación para motores de combustión se denominan generalmente “compresores”. Se distingue entre compresor mecánico, turbocompresor de gases de escape y compresor de onda de presión.

La potencia de compresión necesaria en los compresores mecánicos procede del cigüeñal del motor (acoplamiento mecánico motor/compresor), también denominados “supercargador”. En los turbocompresores de gases de escape se obtiene la potencia de los gases de escape (acoplamiento fluidico, motor/compresor). En los compresores de onda de presión la potencia procede de los gases de escape, pero mediante un aparato de transmisión mecánico además (acoplamiento mecánico y fluidico).

SOBREALIMENTADOS

Uno de los sistemas más antiguos de sobrealimentar motores ha sido la aplicación de compresores volumétricos, técnica que estuvo casi en desuso a nivel comercial durante años, hasta que a finales de la década de los 80, cobró un nuevo impulso cuando fabricantes como Lancia o Volkwagen iniciaron su aplicación en modelos de gran serie. El objetivo de la instalación en el automóvil de sobrealimentadores, como los compresores volumétricos, es conseguir un mejor rendimiento del motor a base de llenar los cilindros lo más rápido y con la mayor cantidad de mezcla aire/combustible posible. Existen varios tipos de compresor aunque casi todos han partido del mismo concepto: hacer circular aire a mayor velocidad de la que proporciona la presión atmosférica, para acumular la mayor cantidad de aire posible en el conducto de admisión y crear una sobrepresión en él.

Todos los compresores volumétricos tienen una característica en común, que además es una de sus principales desventajas: su accionamiento es mecánico y para funcionar necesitan ser movidos por el cigüeñal del motor, arrastre que supone una merma considerable en el potencial del motor.
Pero esta desventaja tiene su gran contrapartida y es que al ser accionados directamente por el motor, se ponen en funcionamiento en el mismo instante en que éste arranca, y aumentan o disminuyen su función de sobrealimentación en perfecta armonía con el régimen de giro del motor. Con ello, se consigue una sobrealimentación instantánea y muy equilibrada a cualquier régimen de giro, cosa que no ocurre con el turbo, que solo consigue entrar en funcionamiento útil cuando los gases de escape que lo accionan tienen la suficiente velocidad para arrastrar la turbina.

TURBOALIMENTADOS

El turbocompresor podría definirse como un “aparato soplador” o compresor movido por una turbina. Se puede considerar que está formado por tres cuerpos: el de la turbina, el de los cojinetes o central y el del compresor, van acoplados a ambos lados de los cojinetes. Así, en uno de los lados del eje central del turbo van acoplados los álabes de la turbina, y en el otro extremo los álabes del compresor. Los gases de escape, al salir con velocidad hacen que giren los álabes de la turbina a elevadas velocidades, y ésta, a través del eje central, hace girar el compresor que, a su vez, impulsa el aire a presión hacia las cámaras de combustión.

Tanto los álabes de la turbina como los del compresor giran dentro de unas carcasas que en su interior tienen unos conductos de formas especiales para mejorar la circulación de los gases. El eje común central gira apoyado sobre cojinetes situados entre compresor y turbina, y también está recubierto por una carcasa. El eje y los cojinetes reciben del propio motor, lubricación forzada de aceite, que llega a la parte superior del cuerpo de cojinetes, se distribuye a través de conductos en el interior y desciende a la parte inferior.
En el cuerpo del compresor, el aire entra por el centro de la carcasa dirigido directamente al rodete de álabes, que le dan un giro de 90° y lo impulsan hacia el difusor a través de un paso estrecho que queda entre la tapa, el cuerpo central y la pared interna del difusor. Este es un pasaje circular formado en la carcasa, que hace dar una vuelta completa al aire comprimido para que salga tangencialmente hacia el colector de admisión. Figura.

SISTEMAS DEL MOTOR

Como se ha dicho el motor de combustión interna, es una máquina térmica que transforma la energía química de los combustibles en trabajo mecánico. Para poder realizar dicha transformación el motor requiere de diversos componentes los que podemos aunar y clasificar en sistemas, como sigue:

SISTEMA DE ARRANQUE

El sistema de arranque obliga al motor a arrancar con un motor eléctrico y arranca el motor.

1.    Batería
2.    Interruptor de encendido
3.    Motor de arranque

BATERÍA

La batería es un dispositivo recargable que sirve como fuente de alimentación para las piezas eléctricas cuando el motor está parado. Cuando el motor está en funcionamiento, almacena la electricidad utilizada.
1.    Borne negativo: La parte de la batería a la que se conecta el cable negativo.
2.    Tapón de ventilación: Purga los vapores de gas durante la carga. Tapón para suministrar el electrolito.
3.    Indicador: Se utiliza para comprobar el estado de carga o el nivel de electrolito.
4.    Borne positivo: La parte de la batería a la que se conecta el cable positivo.
5.    Electrolito: Reacciona químicamente con las placas de polo para cargar y descargar la electricidad.
6.    Célula: Cada célula genera aproximadamente 2,1 V de electricidad.
7.    Placa del polo: Compuesta por placas positivas y negativas.

MOTOR DE ARRANQUE

Existen cuatro tipos de motores de arranque, tal como se muestra a la izquierda.

A.    Tipo convencional: Un tipo de motor de arranque en el que la armadura y el engranaje de piñón giran de idéntica forma.

B.    Tipo de reducción: Un tipo de arranque que tiene un piñón entre la unidad y artes impulsado a fin de reducir la rotación de la armadura y lo transmita a la caja del piñon.

C.   Tipo planetario: Un tipo de motor de arranque que dispone de engranajes planetarios para reducir la rotación de la armadura. Es más compacto y ligero que el tipo de reducción.

D.   Tipo de motor de conductor de reducción planetaria: Los electroimanes permanentes se utilizan en la bobina de campo. La bobina de la armadura se ha construido más compacta, lo que resulta en una menor longitud general.
1.    Engranaje de piñón
2.    Armadura
3.    Piñón loco
4.    Engranaje planetario
5.    Electroimán permanente

FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE ARRANQUE

El motor de arranque inicia el motor combinando el engranaje de piñón con la corona dentada.
1.    Llave de contacto
2.    Bobina de empuje
3.    Bobina de retención
4.    Bobina de campo
5.    Armadura
6.    Embrague
7.    Engranaje de piñón
8.    Corona dentada

A. ARRANQUE DEL MOTOR

Cuando la llave de contacto se gira hasta la posición START, la corriente fluye hasta la bobina de inducción y de retención. A continuación, el engranaje de piñón se combina con la corona dentada. Al mismo tiempo, la corriente fluye hasta la bobina de campo, provocando que el motor gire. Este movimiento de rotación se transmite al engranaje del piñón, la rueda dentada y el cigüeñal para arrancar el motor.

OBSERVACIÓN:
Cuando el motor arranca, una rueda dentada impulsa la armadura. Para evitar que el motor gire el motor de arranque, se suministra una función de embrague. La armadura evita el daño producido por la rotación a gran velocidad.
B. TRAS ARRANCAR EL MOTOR

Cuando la llave de contacto deja la posición START, la dirección de la corriente, que fluye hacia la bobina de inducción, cambia y el engranaje de piñón vuelve a su posición original. Cuando la corriente deja de fluir hacia la bobina de campo, la rotación del motor de arranque se detiene.

SISTEMA DE ENCENDIDO

El sistema de ignición es muy importante para el buen funcionamiento del motor ya que afecta de manera directa su consumo de combustible y, por lo tanto, su rendimiento. En algunos casos puede ser que sea el culpable de dejarlo “tirado” en la calle al no permitir que su motor arranque.

Este sistema proporciona impulsos de alto voltaje (de 20,000 a 40,000 volts) entre los electrodos de las bujías en el cilindro del motor. Estos impulsos producen arcos eléctricos en el espacio comprendido entre los electrodos de la bujía, chispas que inflaman la mezcla comprimida en la cámara de combustión. Cada arco eléctrico se sincroniza de manera que salte cuando el pistón se aproxima al punto muerto superior en la carrera de compresión.

Es por ello importante conocer sus componentes y la forma en la cual funciona.

Este sistema puede afectar la potencia de su motor, el arranque, su sistema de control de emisiones y otros.

Un sistema de ignición que no sea mantenido de manera adecuada le puede producir los siguientes efectos:

·         Falta de corriente en el arranque
·         Debilitamiento del acumulador o batería
·         Mayor emisión de contaminantes
·         Daño al convertidor catalítico por una mala combustión
·         Daño al motor de arranque o “marcha”
·         Daño a la bobina de encendido
·         Daño al alternador
·         Daño al portafusibles

Es, por todo esto, importante conocer en qué consiste el sistema de encendido, los cuidados mínimos que se deben tener y las acciones que pueden afectar de manera negativa al sistema.

OBJETIVO DEL SISTEMA

El sistema de ignición tiene varios objetivos. Entre ellos, se pueden mencionar los siguientes:

·         Suministrar el voltaje necesario para producir la chispa en las bujías y generar la combustión en los cilindros
·         Generar la chispa en cada bujía en el momento preciso (cuando el pistón se encuentra en la parte superior del cilindro y la mezcla
·         aire-combustible comprimida).
·         Distribuir el alto voltaje a cada uno de los cilindros
·         Modificar el momento en el cual se debe generar la chispa en cada cilindro (tiempo de encendido)

Para cumplir con estos objetivos existen 2 tipos diferentes de sistemas de ignición los cuales son muy importantes y éstos son:

·         Encendido convencional (platinos y condensador)
·         Encendido electrónico

COMPONENTES

El sistema de encendido genera chispas de alto voltaje y enciende la mezcla de aire y combustible, que se comprime en los cilindros a su debido tiempo. Según las señales recibidas por los sensores, la ECU del motor efectúa el control para conseguir una sincronización óptima del encendido.
1.    Interruptor de encendido
2.    Batería
3.    Bobina de encendido con dispositivo de encendido
4.    Bujía
5.    ECU del motor
6.    Sensor de posición del árbol de levas
7.    Sensor de posición del cigüeñal

CARACTERÍSTICAS DE UN BUEN SISTEMA DE ENCENDIDO

Cuando compre un vehículo asegúrese de que el sistema de encendido presente las siguientes características:

·         1.- No debe requerir una calibración continua.
·         2.- Mínimo desgaste en su operación.
·         3.- No debe perder eficiencia al aumentar las revoluciones del motor.
·         4.- Tener una gran duración.
·         5.- Tener alta confiabilidad.
·         6.- No debe requerir mantenimiento periódico.

Estas características las presentan la mayoría de vehículos con sistemas de encendido electrónico y en México se encuentran disponibles estos sistemas desde 1975. Actualmente todos los vehículos que tienen computadora cuentan con sistemas de encendido electrónico.

PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ENCENDIDO CON PLATINOS Y CONDENSADOR

Al sistema de encendido convencional lo forman:

1. Batería
2. Switch de encendido
3. Resistencia de balastra
4. Bobina (devanado primario)
5. Platinos
6. Condensador
7. Bobina (devanado secundario)
8. Placa portaplatinos
9. Bomba de vacío
10. Tapa del distribuidor
11. Distribuidor
12. Rotor
13. Leva
14. Cables de bujías
15. Bujías

Cuando los platinos se cierran la corriente fluye desde el acumulador hasta los platinos pasando a través del devanado primario de la bobina.
Inicialmente el flujo de corriente empieza a incrementarse rápidamente, apareciendo una fuerza electromotriz en el devanado primario que se opone a ella, hasta llegar a una corriente máxima.

Una vez que la corriente fluye a través del devanado primario, se induce un campo magnético que corta al devanado secundario produciendo un alto voltaje en éste.

Debido a que la fuerza electromotriz se opone al flujo de corriente, el voltaje en el primario es de baja intensidad, por lo que también en el secundario el voltaje inducido es bajo y no lo suficiente como para vencer el dieléctrico entre los electrodos de las bujías y producir el arco eléctrico.

El sistema está diseñado de manera que la corriente en el primario alcance su máximo cuando los platinos se abren. Con el circuito primario abierto, el acumulador no proporciona corriente a través de aquel y el campo magnético de la bobina se corta, este corte induce una corriente en el primario que trata de formar un arco en los platinos abiertos, para mantener el flujo de corriente. Si este flujo se mantuviese el campo magnético decrecería lentamente y no podría inducirse suficiente voltaje a través del devanado secundario.
Lo que se necesita es un corte instantáneo del devanado primario para inducir un alto voltaje en el devanado secundario; para ello se utiliza un condensador. El condensador absorbe la corriente que se induce cuando se abren los platinos haciendo caer la corriente en el primario repentinamente hasta cero provocando el corte instantáneo deseado.

PARTES  Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ENCENDIDO ELECTRÓNICO

Al sistema de encendido electrónico lo forman:

1. Batería
2. Switch de encendido
3. Resistencia de balastra
4. Bobina (devanado primario)
5. Reluctor
6. Pastilla magnética
7. Bobina (devanado secundario)
8. Bomba de vacío
9. Tapa del distribuidor
10. Distribuidor
11. Rotor
12. Cables de bujías
13. Bujías
14. Módulo o unidad de control electrónico ECU
15. Compensador de altura
16. Sensor de detonación
17. Computadora

Cuando alguno de los dientes del reluctor coincide con la pastilla magnética, se envía una señal al módulo de control electrónico el cual permite que la corriente fluya desde el acumulador hasta el devanado primario de la bobina. Inicialmente el flujo de corriente empieza a incrementarse rápidamente, apareciendo una fuerza electromotriz en el devanado primario que se opone a ella, hasta llegar a una corriente máxima. Una vez que la corriente fluye a través del devanado primario, se induce un campo magnético que corta al devanado secundario produciendo un alto voltaje en éste.

Debido a que la fuerza electromotriz se opone al flujo de corriente, el voltaje en el primario es de baja intensidad, por lo que también en el secundario el voltaje inducido es bajo y no lo suficiente como para vencer el dieléctrico entre los electrodos de las bujías y producir el arco eléctrico.

El sistema está diseñado de manera que la corriente en el primario alcance su máximo cuando los dientes del reluctor se alejen de la pastilla magnética. Esto genera otra señal en el módulo de control electrónico que corta la corriente a la bobina. Con el circuito primario abierto, el acumulador no proporciona corriente a través de aquél y el campo magnético de la bobina se corta; este corte induce un alto voltaje en el devanado secundario. Este alto voltaje es distribuido a cada una de las bujías a través de sus respectivos cables.

BOBINA DE ENCENDIDO

Este componente eleva el voltaje de la batería (12V) para generar un elevado voltaje superior a 10kV, que son necesarios para el encendido.

La bobina primaria y la bobina secundaria se sitúan una junto a la otra. Cuando se aplica una corriente intermitentemente a la bobina primaria, se crea una inductancia mutua. Este mecanismo se utiliza para generar una elevada tensión en la bobina secundaria.

Una bobina de encendido puede generar un elevado voltaje que varía de acuerdo con el número y el tamaño de los devanados de bobinas.

A.    Tipo convencional
B.    Tipo DIS (sistema de encendido directo)
C.   Tipo IIA (sistema de encendido integrado)

1.    Terminal primario (+)
2.    Terminal primario (-)
3.    Bobina primaria
4.    Núcleo de hierro
5.       Bobina secundaria
6.       Terminal secundario
7.       Dispositivo de encendido
8.       Bujía

BUJÍA

Este componente recibe un elevado voltaje que se genera en la bobina de encendido, y genera chispas con objeto de encender la mezcla de aire y combustible del cilindro. El elevado voltaje genera un chispa eléctrica en el espacio comprendido entre el electrodo central y el electrodo de masa.

A.    Bujía de electrodo múltiple
B.    Bujía acanalada
C.   Bujía de electrodo saliente

1.    Electrodo central
2.    Electrodo de masa
3.    Surco en V
4.    Surco en V
5.    Diferencia en el volumen de prominencia

Bujía de electrodo múltiple: Este tipo de bujía contiene varios electrodos de masa y ofrece una excelente durabilidad. Existen los siguientes tipos: 2 electrodos, 3 electrodos y 4 electrodos.

Bujía acanalada: Este tipo de bujía contiene un electrodo de masa o un electrodo central con una ranura acanalada. Esta ranura permite que se genere la chispa fuera del electrodo con lo que se facilita la expansión del núcleo de la llama. Como resultado, el rendimiento de encendido se mejora en condiciones de ralentí, baja velocidad y de poca carga.

Bujía de electrodo saliente: Este tipo de bujía contiene electrodos que sobresalen en la cámara de combustión para mejorar la combustión. Debe utilizarse únicamente en el motor para el que se ha diseñado.

SISTEMA DE CARGA

El sistema de carga produce electricidad, para alimentar a los componentes eléctricos con la cantidad de electricidad necesaria y para cargar la batería, mientras el motor del vehículo está en marcha.

Al encender el motor, la correa de transmisión hace que el alternador funcione.
1.     Alternador
2.     Batería
3.     Luz de advertencia de descarga
4.    Interruptor de encendido

El sistema de carga tiene dos funciones esenciales:

·         Generar energía eléctrica para operar los sistemas eléctricos y electrónicos del vehículo.
·         Generar corriente eléctrica para recargar la batería del vehículo.

Energía Eléctrica: A bajas RPM's, la batería provee parte de la energía que el vehículo necesita. A RPM's elevadas, el sistema de carga se encarga de satisfacer todos los requerimientos eléctricos del vehículo.

Carga: La "salida" del alternador (generador) es mayor que el voltaje de batería para recargar a la misma batería.
ALTERNADOR

El alternador contiene estos componentes principales:
1.     Polea
2.     Rotor (bobina)
3.     Estator (bobina)
4.     Rectificador (diodos)
5.     Regulador de IC
6.    Terminal "B"
Los anillos rozantes y las escobillas hacen contacto eléctrico con el rotor que es giratorio. El alternador genera electricidad mediante los siguientes pasos:

·         El giro de la polea del cigüeñal transmite movimiento al alternador mediante la correa de hule.
·         El rotor dentro del alternador gira dentro de los embobinados del estator.
·         El movimiento giratorio del rotor genera electricidad en forma de corriente alterna.
·         Los diodos rectificadores convierten esta corriente alterna (AC) a corriente directa (DC).

El alternador posee tres funciones:

·         Generación: Cuando el motor arranca, la correa de transmisión transmite la rotación del motor a la polea del alternador permitiendo que el rotor gire. Como resultado, la bobina del estator genera una corriente alterna.
1.    Bobina del rotor
2.    Bobina del estator
·         Rectificación: El sistema eléctrico de un automóvil utiliza una corriente continua. Por lo tanto, un rectificador cambia la corriente alterna que genera la bobina del stator en una corriente continua.
1.    Rectificador
·         Regulación de la tensión: El voltaje del sistema eléctrico de un automóvil se define en 12 V. Un regulador IC se utiliza para regular la corriente en un voltaje constante a pesar de los cambios en la velocidad del alternador.
1.    Regulador de IC
INDICADOR DE CARGA

El indicador de carga usualmente es una lámpara del tipo ON/OFF. Cuando el sistema de carga este operando, la luz indicadora debe permanecer apagada. Este indicador se iluminara cuando el sistema de carga no suministre la cantidad de carga suficiente.
OPERACIÓN DEL SISTEMA DE CARGA

La corriente eléctrica en el sistema de carga cambia bajo estas tres diferentes condiciones de operación del motor:

·    Llave de encendido en ON - motor apagado.
·    Llave de encendido en ON - motor funcionando y salida del alternador por debajo del voltaje deseado.
·    Llave de encendido en ON - motor funcionando y salida del alternador por encima del voltaje deseado.

LLAVE DE ENCENDIDO EN POSICIÓN ON-MOTOR APAGADO

·    Tan pronto como la llave de encendido es girada a la posición ON, el regulador de voltaje permite que una pequeña corriente eléctrica de 0.2 amperes circule por el embobinado del rotor.
·    El regulador de voltaje ilumina a la luz indicadora de carga en el tablero de instrumentos.
·    No hay corriente alterna de salida del estator debido a que el rotor no está girando.

LLAVE DE ENCENDIDO EN ON-MOTOR FUNCIONANDO, SALIDA DEL ALTERNADOR DEBAJO DEL VOLTAJE DESEADO

·    Los embobinados del estator generan voltaje en cualquier momento en que el rotor tenga corriente eléctrica circulando dentro del y que además este girando.
·    El voltaje generado en el estator se aplica al regulador de voltaje.
·    Si el voltaje de salida del alternador está por debajo de 14.5 volts, el regulador de voltaje responde incrementando el flujo de corriente a través del embobinado del rotor. Este provoca que el voltaje se incremente.
·    La corriente eléctrica se envía a la batería para recargarla.

LLAVE DE ENCENDIDO EN POSICIÓN ON-MOTOR FUNCIONANDO Y SALIDA DEL ALTERNADOR POR ENCIMA DEL VOLTAJE DESEADO

Cuando el regulador de voltaje detecta que la salida del alternador está por encima de 14.5 volts:

·    Reduce el flujo de corriente a través del embobinado del rotor.
·    Esto reduce el voltaje de salida del alternador.
·    No hay corriente eléctrica disponible para cargar a la batería.

SISTEMAS DE ADMISIÓN DE AIRE

Un sistema de admisión de aire bien diseñado proporciona aire fresco y limpio para la combustión y, al mismo tiempo, minimiza la caída de presión de aire de admisión al turbocompresor. Generalmente, ésto puede lograrse usando filtros de aire instalados en el motor, pero algunas aplicaciones requieren que el aire de admisión fluya a través de conductos desde el exterior del compartimiento del motor. También pueden haber requisitos especiales de filtración y tendido de conductos para humo, polvo, niebla, temperatura ambiente o incluso altitud.

Estos requisitos deben considerarse cuidadosamente, debido a que la restricción de admisión de aire que acompaña el aumento de la filtración o la instalación de conductos puede hacer que el motor reduzca su potencia y disminuya la vida útil del turbocompresor. No deben excederse los límites de restricción de admisión de aire indicados en la Información de Mercadotecnia Técnica (TMI), especialmente para motores certificados EQP, con el fin de garantizar la conformidad con las normas.

Los sistemas de admisión que usan aire que fluye desde el exterior del compartimiento del motor deben tener un acceso adecuado para el mantenimiento de rutina y las inspecciones. El sistema también debe ubicarse lejos de los tubos de escape (incluyendo el tubo de escape del motor), de ventilaciones o procesos que puedan descargar vapores inflamables, concentraciones grandes de tierra, químicos, residuos industriales o cualquier otro material que no contribuya a la entrada de aire fresco y limpio. En un diseño óptimo, la temperatura nominal del aire alrededor del sistema de admisión debe estar entre 15° y 32°C (60° a 90°F). La temperatura del aire de admisión no debe exceder los 45°C (113°F) para clasificaciones estándar.

El sistema de admisión consiste en un purificador de aire que remueve el polvo del aire del múltiple de admisión, que conduce la mezcla aire-combustible a cada uno de los cilindros.

PURIFICADOR DE AIRE

El aire fresco contiene polvo. Si este polvo ingresa a los cilindros con el aire de admisión, desgastará los cilindros y contaminará el aceite lubricante. Como resultado se acortará la vida útil del motor. 
 
Los tipos de purificadores de aire son:

·      Depurador de Aire Tipo de Baño en Aceite: un depurador de este tipo contiene aceite en la parte inferior de la caja del depurador, como se muestra a la derecha El elemento está fabricado de lana metálica impregnada de aceite. El aire de admisión pasa a través del elemento del filtro, en donde es limpiado por la lana de metal aceitada antes de ingresar al motor.

·      Depurador de Aire Tipo Ciclón: un depurador de aire tipo ciclón utiliza un elemento de papel y tiene aletas que crean turbulencia de aire. Las partículas grandes de polvo, arena, etc. son atrapadas dentro de la caja del depurador mediante la fuerza centrifuga de la turbulencia del aire. Las partículas pequeñas son atrapadas por el elemento de papel. Este diseño reduce la obstrucción del elemento del filtro y no necesita mantenimiento frecuente como en algunos otros tipos.

·      Depurador de Aire Tipo Elemento de Papel: este tipo de depurador contiene un elemento que está fabricado de papel o tela. El elemento está dentro de la caja del depurador de aire, Algunos depuradores de aire tipo de papel usan elementos que pueden lavarse con agua.
Pre-depurador de Aire: es una clase de depurador de aire tipo ciclón. Es altamente eficiente y tiene aletas alternadas que separan el polvo del aire mediante la fuerza centrifuga.

Sistema de admisión de aire Caliente: a fin de prevenir insuficiente ventilación y vaporización de la mezcla aire-combustible que ocurre cuando la temperatura está baja, este sistema utiliza el calor de los gases de escape para calentar el aire de admisión.

Múltiple de admisión: este múltiple posee un conducto para conducir la mezcla de aire-combustible hecha por el carburador para cada uno de los cilindros. Es necesario que el múltiple de admisión sea conformado para que la mezcla aire-combustible sea distribuida uniforme y fácilmente.

SISTEMA DE ADMISIÓN DE COMBUSTIBLE

El combustible es el elemento necesario para producir la potencia necesaria para mover 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 del combustible se requiere que se mezcle con oxígeno el cual es obtenido del aire y se genere la combustión.

Tres son los factores que influyen en el fenómeno de combustión y estos son:

1.    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).

2.    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, de la cabeza del pistón, de la forma de la cámara, etc.

3.    El tiempo de residencia: 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.

El sistema de combustible tiene varios objetivos entre ellos se pueden mencionar los siguientes:

·          Proporcionar la adecuada mezcla 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 a 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 que pueden ser por el tipo de inyección: continua o intermitente, por la posición del inyector: directa o indirecta o por el punto de inyección que puede ser en un solo punto (inyección monopunto) o en varios puntos (multipunto).


SISTEMA CARBURADO O DE ADMISIÓN NATURAL

El sistema carburado 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, esto es 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.) 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

PARTES DE UN SISTEMA DE COMBUSTIBLE CON CARBURADOR
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

SISTEMAS DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE

Los sistemas de inyección de combustible permiten mejorar la dosificación del combustible debido a que el combustible es inyectado a una presión mayor en la corriente de aire, esto permite un mejor mezclado del aire y el combustible y generalmente se tiene un mejor aprovechamiento del combustible y un nivel menor de emisiones.

En los inyectores utilizados en los motores de gasolina, generalmente son controlados electrónicamente lo cual permite tener un control muy preciso del tiempo de inyección y de la cantidad de combustible inyectada

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 3,000 lb/pulg2).

SISTEMAS DE INYECCIÓN MONOPUNTO

Los sistemas de inyección monopunto tienen la característica de que un inyector alimenta a más de un cilindro, de tal manera que permiten una mejor dosificación de la mezcla aire combustible. Este inyector se coloca generalmente en el cuerpo de aceleración y es de mayor tamaño que los inyectores utilizados en los sistemas multipuntos.

PARTES  Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN MONOPUNTO

Al sistema de inyección monopunto lo forman:

1. Tanque o depósito de combustible
2. Filtro de combustible
3. Bomba de combustible
4. Líneas de combustible
5. Regulador de presión
6. Inyector
7. Cuerpo de aceleración
8. Válvula de aceleración
9. Línea de retorno
10. Módulo de control electrónico (computadora)
11. Sensores de aire
12. Sensor de posición de la válvula de aceleración
13. Sensor de la posición del cigüeñal

El combustible es succionado del tanque de combustible por la bomba la cual se encuentra generalmente dentro del tanque, pasando por el filtro de combustible.

La bomba incrementa la presión y lo envía a través de la línea de combustible hacia el regulador donde se controla la presión a la cual será inyectado. El regulador se encarga de enviar el combustible hacia el inyector el cual se encuentra encima del cuerpo de aceleración donde se tiene la válvula de aceleración la cual esta acoplado al pedal del acelerador.

La posición de esta válvula definirá la potencia demandada, la cantidad de combustible necesaria será definida por la computadora (la cual toma la señal de la posición de la válvula de aceleración y de la temperatura del motor entre otras) y suministrada a través del inyector. La cantidad de combustible que no sea requerida se envía al tanque a través de la línea de retorno.

SISTEMAS DE INYECCIÓN MULTIPUNTO

Los sistemas de inyección multipunto tienen la característica de que se tiene un inyector para cada cilindro, de tal manera que permiten una mejor dosificación de la mezcla aire combustible. Estos inyectores se colocan generalmente en el puerto de admisión que es la zona en la cual se encuentra la válvula de admisión antes de la cámara de combustión. Algunos fabricantes le denominan sistema de inyección multipuertos

PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN MULTIPUNTO

Al sistema de inyección multipunto lo forman:

1.- Tanque o depósito de combustible
2.- Filtro de combustible
3.- Bomba de combustible
4.- Líneas de combustible
5.- Regulador de presión
6.- Riel de inyectores
7.- Inyectores
8.- Puerto de admisión
9.- Cuerpo de aceleración
10.- Válvula de aceleración
11.- Línea de retorno
12.- Módulo de control electrónico (computadora)
13.- Sensores de aire
14.- Sensor de posición de la válvula de aceleración
15.- Sensor de la posición del cigüeñal
16.- Sensor de temperatura del motor

El combustible es succionado del tanque de combustible por la bomba la cual se encuentra generalmente dentro del tanque, pasando por el filtro de combustible. La bomba incrementa la presión y lo envía a través de la línea de combustible hacia el regulador donde se controla la presión a la cual será inyectado. El regulador se encarga de enviar el combustible hacia el tren de inyectores y de éste al inyector el cual se encuentra en el puerto de admisión.

El aire entra a través del filtro de aire (donde está el sensor de aire) y pasa a través del cuerpo de aceleración donde se tiene la válvula de aceleración la cual esta acoplado al pedal del acelerador.

La posición de esta válvula definirá la potencia demandada, la cantidad de combustible necesaria será definida por la computadora (la cual toma la señal de la posición de la válvula de aceleración y de la temperatura del motor entre otras) y suministrada a través de los inyectores. La cantidad de combustible que no sea requerida se envía al tanque a través de la línea de retorno.

BOMBA DE COMBUSTIBLE

Mecanismo encargado de succionar el combustible del estanque para alimentar en forma permanente al carburador.
Tipos de bomba de combustible:

Mecánica: Bomba aspirante e impelente accionada mecánicamente, recibe el movimiento desde el eje de levas por medio de una palanca. La combinación de cuerpos sellados, un juego de válvulas (1 de entrada y 1 de salida) más la acción de una membrana, permiten que esta bomba succione (crea depresión) el combustible desde el tanque y lo transporte con una baja presión al carburador.

Eléctrica: Bomba aspirante e impelente accionada por un motor eléctrico hace rotar una pequeña turbina que succiona el combustible del tanque y lo impele al carburador con una baja presión.
CARBURADOR
Se define carburador al mecanismo dosificador de combustible, es el encargado de entregar la cantidad justa de combustible para que en cada una de las necesidades del motor.
El carburador debe ser capaz de mantener la mezcla aire combustible adecuada para los distintos regímenes de funcionamiento del motor.
La mezcla ideal que debe ser proporcionada a los cilindros del motor es de 15 Kg. de aire por 1 Kg. de combustible. A esta relación se le llama punto estequiométrico es decir el balance ideal para una buena combustión que dé como resultado una potencia adecuada al motor y una emisión controlada de los gases de escape.
SISTEMA DE LUBRICACIÓN

La lubricación forma una parte fundamental de las operaciones del mantenimiento preventivo que se deben realizar al vehículo para evitar que el motor sufra desgastes prematuros o daños por utilizar aceite contaminado o que ha perdido sus propiedades.

OBJETIVO DEL SISTEMA DE LUBRICACIÓN

La lubricación tiene varios objetivos. Entre ellos se pueden mencionar los siguientes:

i. Reducir el rozamiento o fricción para optimizar la duración de los componentes.
ii. Disminuir el desgaste.
iii. Reducir el calentamiento de los elementos del motor que se mueven unos con respecto a otros.

Para cumplir con estos objetivos existen 5 tipos diferentes de lubricación los cuales son muy importantes, éstos son:

• Hidrodinámica
• Hidrostática
• Elastohidrodinámica
• De película mínima o al límite
• Con material sólido

En la lubricación de un motor de combustión interna generalmente se presentan combinaciones de estos fenómenos lo cual mejora la efectividad de la lubricación.

LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA

Es aquella en la que las superficies que interactúan (cojinete y flecha) y que soportan la carga (puede ser el peso) y que generan esfuerzos mecánicos, están separadas por una capa de lubricante relativamente gruesa a manera de impedir el contacto entre metal y metal.

Esta lubricación no depende de la introducción del lubricante a presión. La presión en el lubricante la origina el movimiento de la superficie que lo arrastra hasta una zona formando una cuña que origina la presión necesaria para separar las superficies actuando contra la carga que interactúa con el cojinete.

LUBRICACIÓN HIDROSTÁTICA

Se obtiene introduciendo el lubricante en el área de soporte de la carga a una presión suficientemente elevada para separar las superficies con una capa relativamente gruesa de lubricante. Se utiliza en los elementos donde las velocidades son relativamente bajas.

En el caso de los motores de combustión interna antes de que se genere la lubricación hidrodinámica es necesario generar una fuerza que separe los elementos móviles. Esta fuerza se genera al inyectar el lubricante a presión por medio de una bomba la cual normalmente es movida por el motor.

LUBRICACIÓN ELASTOHIDRODINÁMICA

Es el fenómeno que ocurre cuando se introduce un lubricante entre las superficies que están en contacto rodante como los engranes y los cojinetes, generalmente se debe al comportamiento que tiene el lubricante debido a su composición química.

En este caso el lubricante forma “redes” que evitan el contacto físico entre los elementos en movimiento, sin embargo esta característica se puede perder al tener elementos contaminantes en el lubricante y por efectos de alta temperatura en el motor (sobrecalentamiento del mismo).

Esta característica la presentan muchos de los aceites denominados multigrados.

LUBRICACIÓN DE PELÍCULA MÍNIMA O AL LÍMITE (no es recomendable)

Este tipo de lubricación es muy importante porque se genera cuando se presenta una condición anormal en el motor, por ejemplo:

• Cuando se produce un aumento repentino de temperatura, es decir, un sobrecalentamiento por falta del líquido refrigerante del motor
• Cuando hay un aumento repentino de carga (sobrecalentamiento por falta de lubricante)
• Cuando se reduce la cantidad de lubricante suministrado debido a una fuga del mismo en sellos o juntas
• Cuando se tiene una disminución repentina de viscosidad (por sobrecalentamiento)

Estas condiciones pueden impedir la formación de una película de lubricante lo suficientemente gruesa entre los componentes en movimiento y generar una película de lubricante de unas cuantas micras de espesor antes de que se rompa esta película de lubricante y se genere la falla de los componentes. En algunos casos pueden llegar a soldarse elementos por falta lubricación.

LUBRICACIÓN CON MATERIAL SÓLIDO

Este tipo de lubricación se genera cuando se agregan partículas de material sólido al lubricante, éstas pueden ser de materiales antifriccionantes como el grafito o el disulfuro de molibdeno. Estos compuestos se comportan como si fueran “canicas” y separan a los elementos que están en movimiento evitando el contacto físico entre ellos.

PARTES Y CIRCUITO DEL SISTEMA DE LUBRICACIÓN

1. Carter
2. Malla, filtro o coladera
3. Bomba de aceite
4. Filtro de aceite
5. Galería principal
6. Cigüeñal
7. Árbol de levas
8. Barra de balancines
9. Intercambiador de calor (sólo en motores a diesel)
Una flecha montada en el engrane del árbol de levas hace funcionar la bomba de aceite. Esta succiona el aceite a través de la coladera que está colocada en la parte inferior del cárter y lo envía al filtro de aceite, de aquí el aceite pasa entre conductos y pasajes, éste al pasar bajo presión por los pasajes perforados, proporciona la lubricación necesaria a los cojinetes principales del cigüeñal, las bielas, los alzaválvulas (punterías o buzos) y los pernos de los balancines. Las paredes de los cilindros son lubricadas por el aceite que escurre de los pernos de las bielas y de sus cojinetes.

Para permitir que el aceite pase por los pasajes perforados en el bloque del motor y lubrique al cigüeñal, los cojinetes principales deben tener agujeros de alimentación de aceite, de modo que a cada rotación de éste permitan el paso del aceite.

Después de que el aceite ha sido forzado hasta el área que requiere lubricación, el aceite cae nuevamente hasta su depósito, listo para ser succionado por la bomba y utilizado otra vez.

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

La temperatura es un parámetro que afecta de manera importante el funcionamiento de los motores de combustión interna modernos.

En algunas partes del motor se tienen temperaturas mayores de 1000°C (cámara de combustión), en algunos casos los gases de escape salen a 550°C. En un motor más de la tercera parte de energía que se le suministra a través del combustible se pierde en forma de calor. El sistema de enfriamiento es el que se encarga de que los diferentes componentes del motor se mantengan en temperaturas seguras y así evitar que el motor sufra desgastes prematuros o daños importantes y lograr con ello su máximo rendimiento.

Algunas partes del motor que se deben enfriar constantemente son:

♦ Cámara de combustión
♦ Parte alta del cilindro
♦ Cabeza del pistón
♦ Válvulas de escape y de admisión
♦ Cilindro

OBJETIVO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

• Reducir la temperatura dentro de rangos seguros de operación para los diferentes componentes, tanto exteriores como interiores del motor
• Disminuir el desgaste de las partes
• Reducir el calentamiento de los elementos de la máquina que se mueven unos con respecto a otros
• Mantener una temperatura óptima para obtener el mejor desempeño del motor

Para cumplir con estos objetivos el sistema cuenta con el refrigerante que es la sustancia encargada de transferir el calor hacia el aire del medio ambiente, y debe tener las siguientes características:

• Mantener el refrigerante en estado líquido evitando su evaporación. Esto se logra al cambiar el punto de evaporación de la sustancia refrigerante
• Mantener el refrigerante en estado líquido evitando la formación de hielo al bajar la temperatura ambiente, esto se logra al cambiar el punto de congelación de la sustancia refrigerante
• Evitar la corrosión
• Tener una gran capacidad para intercambiar calor

El agua es el fluido de enfriamiento básico porque es abundante, barato y fluye con facilidad. Los productos químicos que contiene un buen anticongelante mejoran las propiedades del agua y la convierten en un excelente fluido de enfriamiento. Estas sustancias están diseñadas para reducir la formación de espuma, reducir cavitación y evitar la corrosión. La base de casi todos los anticongelantes es el etilenglicol o el propilenglicol. Casi todos los fabricantes recomiendan una mezcla de 50% de anticongelante y agua (mitad y mitad), en áreas muy frías la mezcla puede ser más concentrada pero el límite es 67% (2/3 de anticongelante y 1/3 de agua).

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO

Los sistemas de enfriamiento se clasifican generalmente de acuerdo al tipo de elemento utilizado para enfriar el motor En algunos casos es un líquido y en otros es aire.

Ambos elementos presentan características muy particulares. En sistemas que manejan aire como elemento refrigerante, se requieren grandes cantidades de este elemento para enfriar al motor, por lo cual su uso está restringido a motores pequeños (como en el caso de algunas motocicletas) o en condiciones muy específicas.
Generalmente el aire es llevado al exterior del cilindro el cual cuenta con una serie de aletas para mejorar la transferencia de calor, en otras ocasiones el aire es utilizado además para enfriar un radiador por el cual circula el aceite lubricante y es éste el que realmente enfría al motor.

Estos sistemas son muy confiables ya que no presentan fugas de la sustancia refrigerante pero no son tan eficientes como los que utilizan una sustancia líquida además de que proporcionan un mejor control de la temperatura en los cilindros y la cámara de combustión.

PARTES Y CIRCUITO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO

Al sistema de enfriamiento por líquido lo forman:

1. Radiador
2. Tapón de radiador
3. Mangueras
4. Termostato
5. Ventilador
6. Tolva
7. Bomba de agua
8. Poleas y bandas
9. Depósito recuperador (pulmón)
10. Camisas de agua
11. Intercambiador de calor (de aceite para motores a diesel)
12. Bulbo de temperatura
Una banda acoplada a la polea del cigüeñal mueve la polea de la bomba de agua, ésta provoca el movimiento del líquido refrigerante del motor hacia el radiador, en él se hace pasar una corriente de aire movida por el ventilador hacia el líquido refrigerante, lo que le permite bajar su temperatura y, a través de unas mangueras, este líquido retorna hacia el motor para volver a iniciar el ciclo.

El líquido que entra al motor transfiere parte del calor generado en la cámara de combustión removiéndolo de la parte superior del cilindro, de las válvulas de admisión y de escape, y del mismo cilindro a través de las camisas que lo envuelven y que forman parte del monoblock. Este líquido caliente es impulsado por la bomba de agua y enviado hacia el radiador pasando por el termostato concluyendo así el ciclo.

Cuando el motor está por debajo de la temperatura de operación, el termostato bloquea el flujo de agua hacia el radiador, circulando éste solamente por las camisas de agua para elevar la temperatura de manera homogénea hasta un nivel óptimo. En días fríos el termostato permite apenas la circulación de refrigerante suficiente a través del radiador para eliminar el exceso de calor y mantener una temperatura adecuada en el motor. En días calurosos es probable que el termostato esté abierto por completo.
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE

Al sistema de enfriamiento por aire lo forman:

1. Ventilador (algunos mecánicos le llaman turbina)
2. Mangueras
3. Termostato
4. Poleas y bandas
5. Aletas en el cilindro
6. Bulbo de temperatura
7. Radiador de aceite
8. Tolva
Una banda acoplada a la polea del cigüeñal mueve la polea del ventilador, esto provoca el movimiento del aire por la tolva hacia las aletas de los cilindros del motor. La cantidad de aire introducida se determina por la posición de las mamparas controladas por el termostato, una vez que son enfriados los cilindros parte del aire se hace pasar hacia un radiador el cual contiene el aceite lubricante para bajar su temperatura.

El aire caliente es desechado del motor a través de unas rejillas y se vuelve a introducir aire fresco para iniciar el ciclo.

En algunos vehículos este aire caliente se introduce a la cabina como parte del sistema de calefacción y mejorar las condiciones de confort de la misma.

SISTEMA DE ESCAPE

Sistema del motor encargado de expulsar desde el interior de los cilindros los gases quemados por la combustión del motor.

El sistema de escape tiene por función permitir la adecuada salida de los gases desde el interior de los cilindros, creando por medio de su configuración una corriente de gas, de tal forma que los gases sean evacuados y su velocidad impuesta por el pistón en su carrera de escape, se transforme en un tiraje propio al interior del sistema. Tiene como función además, atenuar el ruido producido por las explosiones del encendido de la mezcla aire-combustible como así mismo, para el caso de vehículos catalizados, es este sistema quien cuenta con el elemento catalizador.

El sistema de escape es de vital importancia para el funcionamiento del motor, ya que además de conducir los gases en forma apropiada, permite crear un diferencial de presiones entre la admisión y el escape del cilindro. De esta forma se hace posible admitir mezcla aire-combustible fresca al interior del cilindro. De no contar o estar deteriorado este sistema, la presión atmosférica impedirá que se limpie completamente el cilindro como así mismo opone una gran resistencia al ingreso de nueva mezcla haciéndose casi imposible este proceso.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ESCAPE
MÚLTIPLE DE ESCAPE: Es el elemento del sistema montado en la culata del motor, encargado de recibir los gases desde el interior del cilindro. Reciba también el nombre de Colector de escape.

TUBO DE SALIDA: Es un tubo encargado de conducir los gases desde el múltiple de escape a la atmósfera. Cuenta con sujeciones y placas para afirmarlo al vehículo y conectarlo entre sus secciones. Este tubo se debe instalar alejado de la carrocería y/o chasis. Debe estar en buen estado en toda su extensión, ya que de lo contrario dejará escapar gases peligrosos Es en este tubo donde se insertan:

·         Sonda de oxígeno. Es un sensor que por medio de las diferentes temperaturas de los gases de escape determina el estado rico o pobre de la mezcla. Compuesto de Oxido de Circonio con recubrimiento interior y exterior de platino. Transforma estas diferencias de temperatura en señales eléctricas que envía a la ECU.
·         Convertidor Catalítico: Elemento encargado de procesar los gases de escape para transformarlos y reducirlos con el propósito de no contaminar la atmósfera de gases venenosos. Compuesto de Un contenedor de metal, en su interior se instala una cerámica que Se le adicionan Platino, Rodio y Paladio. Tiene como función Oxidar los CO2 y los HC; Reducir los NOx Se designan por x ya que pueden ser monóxidos de nitrógeno o bien dióxidos de nitrógeno y alternarse.
·         Silenciador: Elemento del sistema encargado de reducir o absorber las ondas sonoras para reducir el ruido generado por la combustión, hasta un nivel aceptable de acuerdo a lo fijado por las autoridades.

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