Conceptos básicos de Maquinas de Combustión Interna (2)

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1. Motor de combustión interna: Un motor de combustión interna es una maquina compuesta de mecanismos y sistemas en la que se obtiene energía mecánica a partir de otras formas de energía. En los motores de combustión conocidos, la energía calórica proviene de la combustión del aire y el combustible. En un motor de combustión externa, los productos de la combustión del aire y el combustible, le transfieren calor a un segundo fluido, el cual se convierte en un fluido del motor o el elemento productor del trabajo. En un motor de combustión interna, los productos de la combustión son directamente el fluido motor. Las ventajas que ofrecen los motores de combustión interna de dimensiones reducidas, alto rendimiento y gran longevidad, así como la posibilidad de emplear en ellos combustible líquido y gaseoso, fueron la causa de que, desde su aparición a principios de la segunda mitad del siglo XIX, empezaron a desplazar a las máquinas de vapor. Trabajo de un motor a gasolina de cuatro tiempos: La ejecución correcta de los procesos de admisión de mezcla aire-combustible y de escape de los gases de escape, es garantizada por la oportuna apertura y cierre de las válvulas. Al mismo tiempo, cuanto más completamente se limpie el cilindro de los gases de escape y cuanto más mezcla ingrese, tanto mayor será el trabajo realizado por el ciclo. Para responder a esta necesidad, se utilizan las propiedades inerciales del flujo gaseoso, que en la succión intensiva de los gases quemados de los cilindros y el soplado en ellos de mezcla combustible. Para esto, las válvulas de admisión y escape se abren y cierran no exactamente en los puntos muertos, sino con cierto avance o retraso y los tiempos de admisión y escape son más duraderos que las carreras de compresión y trabajo. La válvula de admisión empieza a abrirse antes de que el

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Este documento contiene los fundamentos teóricos básicos de los motores de combustion interna.

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1. Motor de combustin interna: Un motor de combustin interna es una maquina compuesta de mecanismos y sistemas en la que se obtiene energa mecnica a partir de otras formas de energa. En los motores de combustin conocidos, la energa calrica proviene de la combustin del aire y el combustible.En un motor de combustin externa, los productos de la combustin del aire y el combustible, le transfieren calor a un segundo fluido, el cual se convierte en un fluido del motor o el elemento productor del trabajo. En un motor de combustin interna, los productos de la combustin son directamente el fluido motor.Las ventajas que ofrecen los motores de combustin interna de dimensiones reducidas, alto rendimiento y gran longevidad, as como la posibilidad de emplear en ellos combustible lquido y gaseoso, fueron la causa de que, desde su aparicin a principios de la segunda mitad del siglo XIX, empezaron a desplazar a las mquinas de vapor.Trabajo de un motor a gasolina de cuatro tiempos: La ejecucin correcta de los procesos de admisin de mezcla aire-combustible y de escape de los gases de escape, es garantizada por la oportuna apertura y cierre de las vlvulas. Al mismo tiempo, cuanto ms completamente se limpie el cilindro de los gases de escape y cuanto ms mezcla ingrese, tanto mayor ser el trabajo realizado por el ciclo.Para responder a esta necesidad, se utilizan las propiedades inerciales del flujo gaseoso, que en la succin intensiva de los gases quemados de los cilindros y el soplado en ellos de mezcla combustible. Para esto, las vlvulas de admisin y escape se abren y cierran no exactamente en los puntos muertos, sino con cierto avance o retraso y los tiempos de admisin y escape son ms duraderos que las carreras de compresin y trabajo. La vlvula de admisin empieza a abrirse antes de que el pistn llegue al PMS 12 de giro del cigeal. Esto se necesita para que la vlvula est completamente abierta cuando el pistn inicie el descenso y a travs del orificio completamente abierto, ingrese la mayor cantidad de mezcla posible.Se cierra la vlvula de admisin despus de que el pistn ha pasado el punto muerto inferior y el pistn ha girado 40. Como consecuencia de la carga inercial de la mezcla combustible succionada, sta contina ingresando al cilindro an cuando el pistn est ascendiendo y as se logra un mejor llenado del cilindro. De esta manera, la admisin dura prcticamente 232.La vlvula de escape empieza a abrirse an antes de que termine la carrera de trabajo 42 de giro del cigeal antes del punto muerto inferior (PMI). En este momento, la presin en el cilindro es todava grande y los gases empiezan a fluir intensamente del cilindro, por lo que la presin y la temperatura caen rpidamente. Esto reduce significativamente el trabajo durante el escape y previene el motor del recalentamiento. El escape contina todava despus que el pistn ha pasado el punto muerto superior, cuando el cigeal ha girado 10. De esta manera, la duracin del escape constituye 232.Existe un momento (22 del giro del cigeal cerca del punto muerto superior) cuando simultneamente estn abiertas ambas vlvulas: es el traslapo valvular. El traslapo valvular produce, gracias a la inercia de los gases de escape, la succin de la mezcla combustible al cilindro y as incrementa el llenado.Las fases de distribucin descritas ocurren para una holgura de 0,30 mm entre la leva del rbol de levas y el balancn, estando el motor fro.2. Segn el mtodo de efectuar el ciclo de trabajo los motores de pistn pueden ser: De cuatro tiempos sin sobrealimentacin (con admisin de aire de la atmosfera) y con sobrealimentacin (la mezcla ingresa a presin de un soplador). De dos tiempos sin sobrealimentacin y con ella.La sobrealimentacin puede obtenerse: accionando el compresor por una turbina de gas que emplea los gases de escape (sobrealimentacin por turbocompresor); por un compresor movido mecnicamente por el rotor principal; o por dos compresores, uno de los cuales es accionado por la turbina a gas y el otro, por el motor.Segn el procedimiento de formacin de mezcla los motores de combustin interna se dividen en: Motores con formacin externa de la mezcla, en los cuales la mezcla carburante se prepara fuera del cilindro (motores de carburador y a gas, as como los motores con inyeccin de combustible en el mltiple de admisin). Motores con formacin interna de la mezcla, en los cuales durante el proceso de admisin ingresa slo aire al cilindro y la mezcla operante se forma dentro del cilindro. Por este procedimiento funcionan los motores Diesel, en los cuales el combustible se suministra a la cmara de combustin cuando el mbolo se encuentra cerca del punto muerto superior (PMS) al final del proceso de compresin; los motores de encendido por chispa e inyeccin de combustible y los motores a gas con inyeccin de combustible o de gas al cilindro al principio del proceso de compresin. Motores de carga estratificada, en los cuales el fluido operante tiene distinta composicin en diferentes zonas de la cmara de combustin. Estos motores pueden ser con vlvula de turbulencia o sin ella. Segn el procedimiento de encendido del combustible: Motores de encendido por chispa elctrica (ignicin por chispa). Motores de ignicin por compresin (diesel). Motores de precombustin, en los cuales la mezcla se enciende por chispa en una cmara de combustin especial (antecmara) de pequeo volumen y despus el proceso de combustin contina en la cmara principal. Motores con encendido del combustible gaseoso por una pequea porcin de aceite diesel que se inflama por compresin, o sea, un proceso lquido-gaseoso. Motores de encendido por plasma. Motores de combustin radical.Segn su estructura se clasifican en: Motores de pistn que a su vez se dividen: segn la disposicin de los cilindros en verticales en lnea, horizontales en lnea, en V, en estrella y con cilindros opuestos; segn la disposicin de los mbolos en motores de pistn simple (en cada cilindro hay un solo mbolo y una sola cmara de trabajo), motores de pistn enfrentados (la cmara de trabajo se encuentra entre dos mbolos que se mueven dentro de un mismo cilindro en sentidos opuestos) motores con pistones de doble efecto (a ambos lados del mbolo hay cmaras de trabajo). Motores de pistones rotativos, que pueden ser de tres tipos: El rotor (pistn) efecta un movimiento planetario dentro del bloque, al moverse el rotor entre l y las paredes del bloque se forman cmaras de volumen variable en las cuales se realiza el ciclo (este es el esquema que mayormente se emplea); el bloque efecta un movimiento planetario, mientras que el pistn est fijo; tanto el rotor como el bloque realizan movimientos de rotacin.Segn el mtodo de enfriamiento los motores se dividen en: de enfriamiento lquido y de enfriamiento por aire.Segn el mtodo de lubricacin pueden ser: de crter hmedo y de crter seco. Pueden ser tambin lubricados a presin, por salpique, o combinados.Segn el mtodo de arranque pueden ser: de arranque manual, de arranque por cartucho, de arranque neumtico, de arranque elctrico y de arranque con otro motor de combustin.7. Mecanismo de distribucin de gases: Garantiza el llenado del cilindro con mezcla fresca y la evacuacin de los gases de escape.Detro de los elementos del mecanismo de distribucin de gases, se tienen: el rbol de levas, las vlvulas y los bujes guas, los resortes con los elementos de sujecin, los balancines. El mecanismo se acciona por una polea montada en el cigeal. La correa es dentada y acciona tambin el rbol de accionamiento de la bomba de aceite y la bomba de combustible.rbol de levas: El cual controla la apertura y cierre de las vlvulas, es hecho de fundicin de hierro y sus superficies de friccin (levas y apoyos) son templados con corrientes de alta frecuencia.En el extremo delantero del cigeal se asegura la polea de accionamiento. El rbol de levas gira sobre cinco apoyos, en un cuerpo especial asegurado en la culata en cinco puntos.El flanche (2) retiene del desplazamiento axial. El flanche se asegura al cuerpo de los rodamientos del rbol de levas por medio de dos esprragos con sus tuercas. La lubricacin de las superficies en friccin, la proporciona la va principal a travs de una canal en el mun de apoyo central, a travs de taladros en el eje del rbol y orificios en las levas y los muones de apoyo.Vlvulas (admisin y escape): Sirven para la apertura y cierre de los canales respectivos, situados inclinados y en fila en la culata. La cabeza de la vlvula de admisin tiene mayor dimetro para mejorar el llenado del cilindro, y el chafln de trabajo de la vlvula de escape, la cual trabaja a elevadas temperaturas en un medio agresivo altamente resistente al calor. Adems de eso, la vlvula de escape es hecha de dos partes: el vstago es de acero al cromo nquel molibdeno con mejor resistencia al desgaste por friccin y conductividad trmica para la disipacin del calor de la cabeza de la vlvula hacia su buje conductor; mientras que la cabeza de la vlvula es de acero al cromo nquel manganeso resistente al calor. La vlvula de admisin es de acero al cromo nquel molibdeno.Los resortes mantienen la vlvula contra su asiento y no le permiten a sta, desviarse de su balancn. Los resortes por debajo se apoyan sobre dos arandelas de apoyo. El platillo de apoyo superior (12) se sostiene sobre la barra de la vlvula por medio de las dos cuas (13), las cuales armadas juntas, tienen la forma de un cono truncado.Bujes conductores (6 y 20): Se fabrican de fundicin y se incrustan a presin en la culata y se sostienen con los anillos fijadores (4). El orificio del buje recibe su maquinado final junto con la culata, lo que garantiza una tolerancia estrecha para el dimetro del orificio y la exactitud de su posicin con respecto a los asientos de trabajo del asiento y de la vlvula. Para reducir la irrupcin de aceite a la cmara de combustin a travs de los huegos entre el buje y el vstago de la vlvula, se utilizan los capuchones (7), resistentes al aceite. Asientos de las vlvulas: Se fabrican de fundicin especial y se introducen fros a presin en la culata caliente. Estos asientos garantizan la resistencia necesaria durante los golpes al actuar las cargas de golpe. Para obtener un montaje seguro del asiento en su orificio pulido para los diferentes coeficientes de expansin de los materiales de la culata y el asiento, el asiento antes de ser introducido se enfra hasta -180C, y la culata se calienta hasta 170C. Balancines (14): Son de acero y transmiten el movimiento de la leva a la vlvula. Por un extremo el balancn se apoya sobre la cabeza esfrica del tornillo de regulacin (16) y se sostiene con los resortes (15), y por el otro extremo, con la canal especial para mantener el balancn contra la vlvula, se apoya sobre el extremo de sta.El tornillo de regulacin (16) se atornilla en el buje (18), el cual a su vez se atornilla en la culata. El tornillo de regulacin se fija con la tuerca (17). La corriente de alta tensin, inducida en el devanado secundario se cierra por el siguiente recorrido: devanado primario de la bobina, cable de alta tensin, toma central (17) de la tapa, contacto central (19), resistor (20), contacto exterior (21) del rotor, electrodo lateral (15) de la tapa del distribuidor, buja de encendido, masa. Despus por circuitos paralelos, la corriente pasa por la batera, el generador, todos los consumidores conectados a los contactos del interruptor, y despus al borne +B al devanado secundario de la bobina de encendido. La elevada tensin suministrada al electrodo central de la buja rompe el huelgo de aire entre los electrodos y entre ellos salta la chispa que inflama la mezcla en el cilindro. La mezcla arde aproximadamente en milsimas de segundo. En este tiempo el cigeal ha girado 20-50 (en dependencia de la velocidad). Para obtener la mxima potencia y economa del motor, es necesario quemar la mezcla un poco antes que el pistn llegue al PMS, para que la combustin termine 10-15 pasado este punto. Entonces la chispa debe saltar con el avance necesario.Si el encendido es demasiado adelantado, cuando el avance es demasiado, la mezcla de trabajo se quema antes que el pistn llegue al PMS y lo frena. Como resultado disminuye la potencia, surgen golpeteos, el motor se recalienta y trabaja inestablemente a bajas revoluciones. Si la chispa es retrasada la mezcla se quemar, cuando el pistn va ya hacia abajo, es decir, cuando el volumen est aumentando. En este caso la presin de los gases ser mucho menor y la potencia tambin se reduce. Adems, es posible la quema de mezcla en el escape.Al bajar las revoluciones del motor, el avance debe disminuirse y viceversa. Este trabajo lo efecta el avance centrfugo. Al aumentar la frecuencia de rotacin, las pesas (24) por la accin de la fuerza centrfuga giran con respecto a sus ejes. Los salientes de las masas se apoyan en la platina conductora (23) y superando la tensin de los resortes, giran la platina de apoyo (13) junto con la leva (26) del interruptor en el sentido de rotacin del rbol, en un ngulo. Los lbulos de la leva prematuramente abren los platinos y as se aumenta el avance. Al bajar las revoluciones, las fuerzas centrfugas que actan sobre las pesas disminuyen y los resortes giran la platina de apoyo (13) con la leva (26) contra la rotacin del eje, es decir, el avance disminuye.Al variar la carga en el motor, vara el contenido de gases residuales en los cilindros del motor. A elevadas cargas, cuando las mariposas de aceleracin estn completamente abiertas, el contenido de gases residuales en la mezcla es bajo, por lo que la mezcla se quema ms rpidamente y el encendido debe retrasarse relativamente. Al bajar la carga sobre el motor (entrecerrar las mariposas), el contenido de gases residuales aumenta, su prolonga ms la combustin y el encendido debe adelantarse. La correccin del ngulo de encendido en funcin de la carga la efecta el avance de vaco. Sobre la membrana (7) acta el vaco tomado de la zona sobre la mariposa de la cmara primaria del carburador. Cuando la mariposa est cerrada (marcha en vaco), el orificio para la toma de vaco se encuentra por encima del borde de la mariposa, por lo que no hay vaco y el regulador de vaco no trabaja. Al abrir un poco la mariposa, aparece ya un vaco, la membrana se retrae y la varilla (11) gira la platina mvil (31), en el sentido contrario a la rotacin del eje del distribuidor de encendido. El ngulo de avance aumenta. A medida que se abre ms la mariposa (aumento de carga) el vaco disminuye y el resorte retorna la membrana a su posicin inicial. La platina mvil gira en el sentido de rotacin del rbol distribuidor de encendido y el avance disminuye.8. Motores atmosfricos: son aquellos en los que la presin en la admisin es la atmosfrica (o algo menor), a diferencia de los sobrealimentados, en los que la presin de admisin es superior a la atmosfrica, para lo que se emplea un compresor (generalmente turbocompresor). Los motores sobrealimentados se emplean cada vez ms, ya que manteniendo el tamao del motor (peso) proporcionan mayor potencia. Adicionalmente, al independizarse el motor de la presin atmosfrica exterior, se logra paliar la prdida de rendimiento al trabajar a gran altura. En todo caso conviene evitar en los motores de Ciclo Otto el fenmeno de la Detonacin (motor alternativo).Proceso de llenado: El ciclo de trabajo de un motor, se inicia con la admisin de la mezcla fresca o del aire fresco a los cilindros.La admisin de aire a los cilindros puede realizarse utilizando slo la carrera de descenso de los pistones en los motores llamados atmosfricos, o tambin utilizando la sobrealimentacin.En los MEP el sistema de admisin generalmente est compuesto por: un filtro de aire, un carburador y una mariposa o un inyector de combustible y una mariposa o una mariposa con inyectores de combustible individuales en cada puerto de admisin y un colector de admisin. Durante el proceso de induccin ocurren una serie de prdidas de presin a medida que la mezcla pasa a travs de cada uno de estos componentes. Existe adems una cada de presin adicional a travs del puerto y la vlvula de admisin. El sistema de escape generalmente est compuesto por el colector de escape, la pipa de escape, a menudo un convertidor cataltico para el control de emisiones y un silenciador. Estos flujos son pulsatorios. Sin embargo muchos aspectos de ellos se pueden analizar como si fuesen cuasi estacionarios. La cada de presin en el sistema de admisin depende de la velocidad del motor, la resistencia del flujo en los elementos del sistema, el rea seccional a travs de la cual se mueve la carga fresca, y la densidad de la carga. Comnmente se suelen extender las fases de apertura de las vlvulas de admisin y escape para mejorar el llenado del cilindro. La vlvula de escape suele abrir entre40 y60 grados antes del PMI y suele cerrar entre15 y30 grados despus del PMS. La vlvula de admisin abre entre10 y20 grados antes del PMS. Ambas vlvulas permanecen abiertas durante un perodo llamado cruce de vlvulas. La ventaja de este cruce de vlvulas consiste en mejorar el rendimiento volumtrico especialmente a elevadas velocidades del motor. La vlvula de admisin permanece abierta hasta unos50 a70 grados despus del PMI. En el sistema de admisin de los MEC no hay ni carburador o sistema electrnico de inyeccin de combustible ni mariposa. Los MEC suelen llevar turboalimentador con ms frecuencia que los MEP. En los MEC turboalimentados cuando abre la vlvula de escape, los gases quemados fluyen hacia una turbina la cual, mueve un compresor que a su vez se encarga de comprimir el aire que entra al cilindro.

RENDIMIENTO VOLUMTRICO El rendimiento volumtrico se usa como una medida de la capacidad de llenado del cilindro durante el proceso de renovacin de la carga en un motor de cuatro tiempos. Se define como la relacin entre el flujo msico de aire que entra al cilindro durante el funcionamiento del motor y el flujo msico de aire que sera desplazado en condiciones tericas por el motor a las condiciones de entrada:

Donde v es el rendimiento volumtrico, ma el flujo msico de aire real, a,i es la densidad del aire evaluada a las condiciones atmosfricas del lugar si se quiere determinar la capacidad de llenado de todo el motor, o puede ser la densidad del aire a la entrada al cilindro, si se quiere ver la calidad del diseo del sistema de admisin en el llenado, Vd es la cilindrada del motor, y n es el rgimen de giro del motor. El rendimiento volumtrico se ve afectado por las siguientes variables: 1. Tipo de combustible, dosado, fraccin de combustible vaporizado en el sistema de admisin y enega de vaporizacin del combustible.2. Temperatura de la mezcla3. La relacin entre la presin de admisin y de escape4. La relacin de compresin5. La velocidad del motor6. Diseo de colector y puerto de admisin y escape7. Geometra, tamao, levantamiento y sincronizacin de las vlvulas de admisin y escapeSiguiendo a Heywood se pueden agrupar los efectos de estas variables en funcin de su naturaleza en : cuasi estacionarios, dinmicos, y una combinacin de los anteriores. Se considerarn cuasi estacionarios cuando su impacto sea independiente de la velocidad del motor o que su comportamiento se pueda escribir adecuadamente en trminos de la velocidad media del motor. Efectos dinmicos sern aquellos que se vean afectados por el rgimen de giro del motor.

9. TURBOALIMENTACIN:La potencia mxima que puede suministrar un motor est limitada por la cantidad de combustible que se pueda quemar eficientemente al interior del cilindro. ste est limitado por la cantidad de aire que se introduce en cada cilindro cada ciclo. Si el aire inducido logra ser comprimido para que alcance una densidad ms alta que la del ambiente, antes de entrar al cilindro, la potencia mxima de un motor de dimensiones fijas, puede llegar a ser incrementada. Este es el objeto primordial de la turboalimentacin, las ecuaciones (3.38) a (3.40) muestran cmo la potencia, el par y la presin media efectiva son directamente proporcionales a la densidad del aire en la admisin [2]. En la turboalimentacin, el turboalimentador un compresor y una turbina en un solo eje se usa para incrementar la densidad del aire en la admisin. La energa disponible en la corriente de gases de escape se emplea para mover una turbina, la cual a su vez mueve un compresor que incrementa la densidad del flujo que entra en cada cilindro. La Figura 6.7 muestra algunos esquemas tpicos de diferentes sistemas de incremento de la densidad del aire en la admisin. Los sistemas ms comunes son la sobrealimentacin mecnica (Figura 6.7a) y la turboalimentacin (Figura 6.7b). El esquema de la Figura 6.7c se usa en grandes motores marinos. La turboalimentacin de doble etapa (Figura 6.7d) es una forma de alcanzar presiones muy altas en la admisin (de 4 a 7 atmsferas) con el fin de incrementar la presin media efectiva. Existen algunos motores, especialmente de uso militar, llamados hiperbricos y que consisten de un sistema como el mostrado en la Figura 6.7d pero que incluye adems poscombustin. El esquema mostrado en la Figura 6.7f es de uso comn en los motores actuales. La refrigeracin del aire con un intercambiador de calor despus de la compresin y antes de la entrada a los cilindros se usa para incrementar la densidad del aire.

Sobrealimentacin dinmica: El par motor es proporcional al aire que entra en los cilindros. stos, que entran en la fase de aspiracin, entran, como mucho, a una presin de 1 atm. Se puede aumentar el par, dentro de unos lmites, aumentando la presin de entrada de los gases frescos. A esto es a lo que se denomina sobrealimentacin. Existen varios tipos:1. Sobrealimentacin por tubo oscilante de admisin 1. Geometra variable del tubo de admisin1. Sistema combinado de tubos de admisin de resonancia y de tubo oscilante1. Sobrealimentacin mecnica1. Turboalimentacin por gases de escape1. Sobrealimentador VTG1. Sobrealimentador VST14.

1. Ejemplos de diagramas p-V para (a) motor de dos tiempos, (b) motor de cuatro tiempos; (c) 1. MEP de cuatro tiempos, carreras de admisin y escape (lazo de bombeo) a carga parcial. AE: Apertura 1. escape; AA: Apertura Admisin; AVA: Apertura vlvula admisin; RCA: Retraso cierre admisin [1]

16. Sistema de enfriamiento lquido: El sistema de enfriamiento es un conjunto de dispositivos que garantizan la disipacin forzada (suficientemente intensa) del calor de las piezas calientes del motor al medio exterior con el fin de mantener un estado trmico constante. El calor disipado incluye parte del calor desprendido en los cilindros y tambin el calor equivalente al trabajo de friccin que surge durante el movimiento de las piezas del motor. Las anormalidades en el rgimen de disipacin de calor llevan a la desestabilizacin del trabajo normal del motor. Tanto un sobrecalentamiento como un sobreenfriamiento son igualmente nocivos.En los motores de automviles y tractores modernos se emplean como regla general, el enfriamiento lquido de tipo cerrado con circulacin forzada del lquido enfriador por medio de una bomba centrfuga con uno o dos sistemas de regulacin del estado trmico del motor (variando la direccin del flujo del lquido enfriador en el sistema de enfriamiento y variando el caudal de aire que atraviesa el radiador).Al proyectar el sistema de enfriamiento del motor debe tenerse presente que la temperatura permisible del lquido enfriador es 100C y momentneamente 105C.El clculo del sistema de enfriamiento lquido se reduce a la determinacin del rea de superficie de enfriamiento del radiador, las medidas principales de la bomba de agua y a la seleccin del ventilador.Radiador: Es un dispositivo disipador de calor destinado a transmitir el calor del lquido enfriador al aire circundante. En los radiadores modernos se tienen depsitos superior (o laterales) e inferior unidos entre s por un gran nmero de tubos delgados de seccin ovalada. Para mejorar las condiciones de transmisin de calor y elevar la rigidez del radiador los tubos se hacen pasar a travs de lminas muy delgadas (horizontales, cruzadas, en serpentn), las cuales forman el panel de transferencia de calor. Los radiadores se fabrican de materiales que conducen y disipan bien el calor (latn, aleacin de aluminio).Ventilador: Se instala en los sistemas de enfriamiento para crear un flujo artificial de aire, que pase a travs del panel del radiador, lo que permite disminuir el rea de la superficie enfriadora y tambin el volumen y la masa del sistema de enfriamiento.Bomba de agua: Para garantizar la circulacin forzada del lquido en el sistema de enfriamiento se utiliza una bomba de agua. En el momento actual la han obtenido las bombas de un solo impeler de tipo centrfugo. El cuerpo y el impeler de la bomba se funden generalmente, de fundicin de hierro o de aleaciones de aluminio. E impeler, a veces, se fabrica de bronce o de plstico; los huelgos radiales entre el impeler y el cuerpo de la bomba no deben superar 1 mm, los axiales 0,2 mm.Los rboles de las bombas se fabrican de acero (algunas veces de acero inoxidable). Para aumentar su resistencia al desgaste se someten a temple y ocasionalmente se croman; generalmente se montan sobre rodamientos d bolas y se provee, para darle hermeticidad al espacio de trabajo, de retenedores autorregulables.17. Sistema de lubricacin: La lubricacin de las superficies en rozamiento en el motor, refuce la friccin y eleva el rendimiento mecnico del motor, disminuye el desgaste de las piezas rozantes; enfra las piezas del motor y evaca los productos del desgaste de los pares. El sistema de lubricacin garantiza, adems, la limpieza del aceite circulante de las partculas macnicas y otras partculas dainas.El sistema de lubricacin del motor es combinado: por salpique y por presin. Los apoyos de bancada y de biela, los apoyos del rbol de levas y del rbol de la bomba de aceite se lubrican a travs de canales, bajo presin. El aceite que brota de los huelgos y el salpicado lubrica las paredes de los cilindros, el pistn con sus anillos, los bulones de los pistones en sus asientos, los apoyos de los balancines y tambin los impulsores y los balancines.La circulacin del aceite ocurre as: La bomba de aceite (1) accionada por el par de engranajes helicoidales, succiona el aceite del crter (26) a travs de un tamiz filtrador y lo manda por el canal (3) al filtro de flujo total. El aceite filtrado por el canal (4) en el bloque, llega al canal longitudinal mayor (22) (va principal) y de all por los canales (8 y 24), se suministra al soporte delantero del rbol accionador de la bomba de aceite, a los apoyos de la bancada del cigeal y el rbol distribuidor. En los casquetes de bancada se tienen orificios a travs de los cuales, el aceite cae a las ranuras anulares de los cojinetes. De los canales, parte del aceite lubrica los cojinetes de bancada y otra parte, a travs de los canales (6 y 25) taladrados en los muones y caras del cigeal, llega a los muones de biela; y de ellos a travs de los orificios practicados en cada cabeza de biela, el chorro de aceite salpica el espejo del cilindro, en el momento en que coinciden los orificios del cojinete con el canal en el muon de biela. Al cojinete trasero del rbol de accionamiento de la bomba de aceite, el aceite llega desde el cojinete delantero por un canal practicado en el mismo rbol.Al apoyo central del rbol de levas, el aceite llega por el canal (21) del bloque y el canal (20) de la culata. Los canales (21 y 20) se comunican entre s a travs de un orificio en el empaque de culata. El aceite que se acerca al apoyo central del rbol de levas a travs de la ranura (18) del apoyo, cae el canal central (15) del rbol de levas y de l, a travs de los canales (14) en las levas y (16) en los apoyos, llega a las levas, balancines y apoyos del rbol. Por el canal (5), situado antes del filtro de aceite en la cavidad del bloque de cilindros, el aceite llega al buje del pin (9) de accionamiento de la bomba.Con el fin de garantizar la presin suficiente de aceite en la va principal (cualquiera que sea el rgimen de funcionamiento), y tambin para compensar el caudal adicional de aceite durante el desgaste, la bomba de aceite se calcula para una capacidad caudal mayor que la necesaria.Para prevenir el crecimiento de la presin por encima del valor permisible, el sistema tiene una vlvula reductora calibrada. El filtrado del aceite se realiza a travs de un filtro de papel (31). El filtro tiene una vlvula antidrenaje (2), que previene del escirrimiento del aceite durante la parada del motor y una vlvula de trasiego (30), que trabaja al obstruirse el filtro. 18. Sistemas de inyeccin de alta presin y acumulador: De manera anloga a los sistemas de inyeccin de gasolina multipunto en los que se dispone de un conducto acumulador de presin controlado por un regulador, en los motores Diesel modernos se estn introduciendo sistemas de acumulador de alta presin. Estos sistemas manejan presiones superiores a los 150 MPa, permiten optimizar la inyeccin directa mejorando la combustin y reduciendo el nivel de ruido ya que en ellos es posible implementar un modo de inyeccin piloto. 19. Sistema de alimentacin de los motores Diesel: En los motores de encendido por compresin, cualquiera que sea el fabricante, debe disponerse de un sistema capaz de llevar a la cmara de combustin el combustible adecuado en la cantidad requerida segn el rgimen de funcionamiento, debidamente pulverizado y en el momento oportuno.En general un sistema de inyeccin debe componerse de un deposito, una bomba de alimentacin o de de cebado encargada de traer el combustible desde el depsito hasta una bomba de alta presin, uno o dos filtros antes y despus de la bomba de cebado, un separador de agua, una bomba de alta presin (todas ellas de desplazamiento positivo y de caudal variable), un acumulador, un regulador de velocidad para asegurar un rgimen de velocidad constante correspondiente a una posicin del acelerador, un variador del tiempo de avance de la inyeccin, tubera de alta presin, inyectores y toberas y cmara de combustin.Existen cinco sistemas predominantes para realizar las funciones de inyeccin de combustible y ellos se caracterizan por diferentes arreglos o combinaciones de los elementos arriba anotados. Son ellos el sistema de inyeccin con bomba lineal, el sistema de inyeccin con bomba rotativa, sistema de inyeccin con sincronizacin de la presin o sistema PT, sistema de inyeccin de inyector unitario o sistema Detroit Diesel.Todos los sistemas de inyeccin mecnica tienen su correspondiente versin electrnica, en la que algunos elementos como el regulador de velocidad y el variador del avance de la inyeccin han sido eliminados y sus funciones son realizadas por una unidad electrnica en la que se han grabado los algoritmos o funciones de control apropiados para cada motor. Actualmente, un sistema de inyeccin que se impone es el sistema de inyeccin de alta presin, de colector o acumulador comn de alta presin.20. Motores Cummins: La caracterstica dominante y especifica de los motores Cummins desarrollados desde 1950 consiste en el sistema de inyeccin directa realizada por medio de un inyector dosificador dispuesto en la culata, en el eje del cilindro y accionado mecnicamente por el rbol de levas.Todos los inyectores de un mismo motor estn alimentados a baja presin mxima de 1.3 Mpa por una bomba nica de engranajes, en combinacin con un regulador centrfugo y con una vlvula de reglaje que determina automticamente al caudal de los inyectores. Estos llevan un pistn, gobernado por el rbol de levas, y cuya carrera descubre y obtura, por una parte, los orificios de entrada del combustible, y por otra, un orificio calibrado de dosificacin que comunica con la cmara de inyeccin desde la cual el combustible es expulsado, al final de la carrera descendente del pistn y gracias a la forma aguzada del extremo de ste, en forma de chorros radiales finamente pulverizados.Hay que sealar que, aproximadamente, los 4/5 del combustible enviado por la bomba a los inyectores, vuelven calientes al depsito, lo que, una vez el motor en marcha, o an incluso despus de estar parado durante un tiempo prolongado, mejora las condiciones de funcionamiento del conjunto.Es pues, solamente en la tobera de inyeccin donde la presin, que hasta entonces haba permanecido constante, se eleva hasta unos 100-120 Mpa. El volumen inyectado es funcin, por una parte, de la presin inicial de entrada igual para todos los cilindros -, determinada por el caudal de la bomba, en razn de la posicin del acelerador, y por otra, del tiempo de apertura del orificio calibrado de la inyeccin, regulado automticamente por la posicin del rbol de levas, y por tanto, en funcin del rgimen del motor. Aunque la inyeccin es por este sistema de duracin variable (as como el caudal), siempre se produce necesariamente en la misma posicin del pistn en el cilindro, sea cual sea el rgimen del motor.El funcionamiento de los sistemas PT se basa en el principio de que el volumen de circulacin del combustible es proporcional a la presin, al tiempo dejado para la circulacin y a las reas de los conductores. Estos sistemas estn compuestos por un cuerpo de bomba y de dosificacin de baja, desde donde se hace llegar el combustible a los inyectores bomba de cada cilindro. La bomba de combustible esta accionada por el mismo tren de engranajes que acciona el compresor. El eje principal de la bomba de combustible gira las revoluciones del cigeal y en los motores mecnicos acciona el gobernador; integra una bomba de engranajes, un gobernador, el acelerador y el controlador de aire combustible. De la bomba el combustible sale hacia los inyectores bomba a travs de conductos taladrados en la culata de los cilindros. Una ranura radial alrededor de cada inyector bomba coincide con el ducto taladrado en la culata para admitir el combustible a los inyectores a travs de una malla metlica muy fina insertada en ellos.21. Sistema de inyeccin Diesel con bomba lineal: Esta bomba est formada por tantos elementos de bombas como cilindros tiene el motor. El combustible pasa a un colector al que asoman las lumbreras de cada uno de los elementos de la bomba. Cada elemento est constituido por un cuerpo de bomba y su correspondiente mbolo, movido por una leva (tantas como cilindros), montada sobre un rbol de levas que recibe el movimiento del cigeal mediante engranajes de la distribucin o correas dentadas.

Los pistones de la bomba de inyeccin tienen en la parte superior una ranura vertical y seguidamente un corte sesgado (inclinado) o bisel, colocados de forma que regulan la cantidad de gasoil que impulsa la bomba de inyeccin.El pistn se mantiene en su parte inferior por la accin de un resorte, llenndose el cuerpo de bomba de gasoil. Al ser impulsado el pistn por la leva, comprime el gasoil y venciendo la resistencia de la vlvula, lo enva al inyector.

De la posicin que tenga el pistn dentro del cuerpo de bomba, depende la cantidad de gasoil que se enva al cilindro, que ser mayor o menor segn la rampa sesgada se presente antes o despus frente a la lumbrera de admisin.

Este movimiento de giro en el mbolo se realiza por medio de la cremallera que engrana con los sectores dentados de cada uno de los elementos de bomba, de forma que cualquier desplazamiento en la misma hace que todos los mbolos giren simultneamente para que la entrega y el caudal de combustible sean idnticos en cada uno de los cilindros del motor. El control de la varilla de regulacin se efecta a travs del pedal acelerador, el cual, con su desplazamiento, determina la mayor o menor cantidad de combustible a inyectar para obtener la potencia deseada.

Antiguamente para parar el motor se empleaba un tirador que actuaba sobre la cremallera. Actualmente, se consigue automticamente mediante una vlvula cnica accionada por un rel que lleva la bomba conectado a la llave de contacto, cortando el paso del gasoil a los inyectores.

22. Bombas de inyeccin rotativas: Las bombas de inyeccin rotativas pueden reemplazar de las bombas lineales en motores rpidos de pequea cilindrada y bajos caudales de inyeccin de combustible; no tienen partes que realicen movimiento alternativo lineal ni resortes, lo que las hace recomendables desde el punto de vista dinmico, son ms equilibradas y balanceadas y, por tanto, tienen menos solicitacin de esfuerzos, menos desgaste y son ms fiables.En estas bombas la distribucin del combustible, se realiza por un distribuidor rotativo que descubre unos orificios correspondientes a los cilindros a alimentar. Esta disposicin requiere una combinacin particular para cada tipo de bomba con el fin de que pueda combinar las funciones de inyeccin, dosificacin, regulacin y variacin del avance. En todas las bombas rotativas la inyeccin se obtiene por medio de un sistema de leva y pistn (plunger); el nmero de levas es igual al nmero de cilindros del motor; el nmero de pistones es un mltiplo o un submltiplo del nmero de levas; si hay ms de un pistn stos actan simultneamente para asegurar cada inyeccin; el distribuidor rotativo gira a la misma velocidad que el rbol de levas; la bomba de cebado, el regulador y los sistemas de avance estn incorporados en el cuerpo de la bomba.23. Sistemas Detroit Diesel: Los sistemas Detroit Diesel se caracterizan por la modularidad. En el sistema de inyectores unitarios se instalan secuencialmente en un solo cuerpo el mbolo de bombeo de combustible (plunger) y la aguja del inyector. El mbolo de bombeo, accionado por el rbol de levas del motor, puede tambin girar, accionado por una transmisin de pin cremallera, movido por el pedal del acelerador y por el gobernador para variar la carga y el avance de la inyeccin. Debajo del mbolo, pasando una vlvula de retencin, se encuentra la aguja de inyeccin que cierra la tobera. El sistema Detroit Diesel combina el sistema de dosificacin de las bombas lineales con la inyeccin-tiempo, gracias a que en el mismo rbol de levas del motor el que realiza el bombeo. Se presciende de un cuerpo nico de elementos plungeres de alta presin. 24. Sistema de inyeccin Diesel electrnico: El sistema de baja presin y el sistema de alta presin no se modifican, siguen siendo componentes mecnico-hidrulicos; una unidad electrnica de control recibe la informacin proveniente de los sensores que monitorean las principales variables del motor para luego de procesar informacin, calcular y ajustar la corriente elctrica a travs del actuador de la cremallera de la bomba de inyeccin de combustible. La bomba de inyeccin es bsicamente la misma, con la diferencia que no se tiene el regulador de velocidad centrfugo, ni el variador del avance. La tecnologa de fabricacin de los elementos de inyeccin en todos los sistemas es de la mayor calidad en cuanto a ajustes y acabados.25. Composicin de un sistema de encendido por batera: Los elementos del sistema de encendido son: la bobina de encendido, la buja, el interruptor, el distribuidor de encendido y los cables de alta y baja tensin.La bobina seirve para convertir la corriente pulsante de baja tensin (12V) en corriente de alta tensin (11-20V) para romper la resistencia (huelgo de aire) entre los electrodos de la buja. La bobina es un transformador sobre dos conductores magnticos, el ncleo (17) y el exterior (16).La buja se destina para la inflamacin de la mezcla combustible en los cilindros del motor. Dependiendo de la casa fabricante, las bujas pueden tener diferentes nomenclaturas y entre s pueden homologarse, atendiendo a las caractersticas tcnicas de funcionamiento y de instalacin.La temperatura de la falda del aislante de la buja, principalmente depende de la longitud de la falda y de la tensin trmica del motor. Cuando ms larga sea la falda, tanto peor es la disipacin de calor hacia el cuerpo y tanto ms caliente es la buja. Para cada modelo de motor, la buja se elige individualmente, ya que la falda del aislante debe calentarse hasta la temperatura de 400-450C. Si la temperatura es inferior a 400C, es decir la falda es corta y la buja es fra, entonces en la falda del aislante se formar mucha carbonilla. Si la temperatura es superior a 800C, entonces la carbonilla se quemar, pero en el motor surgir inflamacin prematura de la mezcla por la falda caliente y no por la aparicin de la chispa.El interruptor de encendido sirve para conectar y desconectar los circuitos de encendido, las lmparas y otros consumidores de energa del automvil.El distribuidor del encendido sirve para interrumpir la corriente en el circuito de baja tensin de la bobina y para la distribucin de los impulsos de alta tensin a las bujas. El distribuidor mostrado es de cuatro chispas, no apantallado, con reguladores de avance centrfugo y por vaco, Se acciona por un pin helicoidal, que engrana con el rbol de levas.Sistema de encendido electrnico: Con el perfeccionamiento de los componentes electrnicos se han podido introducir cambios en el sistema de encendido convencional que lo han hecho cada vez ms fiable y de mejor respuesta. En la primera fase se introdujo el transistor slo para manejar la elevada corriente del circuito primario, conservando los platinos para manejar la corriente de activacin de la base del transistor. Con esto se aumenta gradualmente la fiabilidad del sistema. Posteriormente el perfeccionamiento de los sensores hizo posible la sustitucin de los platinos por sensores inductivos, de efecto hall y pticos. Tambin se implementaron los sistemas electrnicos de descarga capacitiva.El ulterior desarrollo de los sistemas de encendido ha permitido integrar las funciones del control de corte del primario, avances de la chispa por revoluciones, carga, temperatura y golpeteo (esta ltima como variable de retroalimentacin), dentro de las funciones de la unidad electrnica de control en los sistemas de inyeccin, acompaado esto de la integracin de las bobinas de alta en bloques independientes con las bujas para cada cilindro, lo que ha conocido como sistemas SIS o sistemas de encendido sin distribuidor.El sistema de encendido electrnico bsicamente se diferencia del sistema de encendido convencional en que el ruptor es reemplazado por un pequeo generador de pulsos elctricos compuesto por un aspa o veleta de hierro con salientes afilados que vara de acuerdo a cada fabricante (volante de disparo, reluctor, armadura, centro de tiempo o cronomtrico). Esta aspa o veleta cada vez que pasa frente al ncleo de un electroimn cierra un circuito magntico el cual inmediatamente desaparece induciendo una fuerza electromotriz en el arrollamiento de la bobina.El sensor de posicin del cigeal puede ser un sensor ptico encoder (en un mismo disco se practican ranuras internas, una por cada pistn, siendo la del pistn uno la ms ancha) y externas (usualmente una por grado de giro del rbol de levas), que interrumpen el paso de la luz de un emisor a un receptor, poniendo en corte o en conduccin el circuito primario de la bobina. Puede ser un sensor de efecto hall.En los sistemas electrnicos las correcciones de avance por revoluciones y baja carga pueden seguirse realizando mecnicamente con los mecanismos centrfugos y de pulmn respectivos, o pueden integrarse con el mdulo de control, recibiendo seales de sensores de revoluciones y de presin de vaco en el mltiple de admisin, que son computados con valores guardados en memoria comparables con los valores en tablas de memoria, como sucede en la unidad de control del encendido de los motores Renault.26. Composicin y funcionamiento de un sistema de arranque: Para arrancar el motor del automvil, se utilizan motores elctricos de corriente continua con excitacin mixta. Estos motores desarrollan un momento torsor creciente, al crecer la carga sobre el inducido, lo que aligera o facilita el arranque del motor de combustin.La corriente consumida por el arranque en su trabajo no es constante y depende del estado de la batera, la resistencia elctrica del circuito y la frecuencia de rotacin del inducido.Al aumentar la corriente consumida por el estrter, crece el flujo magntico de excitacin, el cual interactuando con el flujo magntico del inducido crea un momento torsor creciente, lo que facilita la rotacin del cigeal. El mximo valor del momento torsor se alcanza al frenar totalmente el inducido.El strter se asegura al crter del embrague. La conexin del starter se logra por medio del relay de traccin electromagntico (23), montado sobre el cuerpo del arrancador.El motor tiene cuatro polos (27), sobre los cuales se disponen las bobinas de excitacin (29), tres de las cuales se unen entre s en serie y una en paralelo. El inducido (42) del arranque gira sobre dos cojinetes de bronce grafitado (2 y 37), montados en las tapas delanteras (36) y trasera (1). En la tapa trasera se aseguran los portaescobillas aislados. Las escobillas se unen entre s por un puente de cobre. A una de ellas se conecta un extremo de tres bobinas se une al borne (5) del relay de traccin. Las escobillas se presionan al colector por medio de resortes. Para acceder a las escobillas y revisar el colector, se prevn unas ventanillas en el cuerpo del motor, cubiertas con una cintilla protectora (44) con un empaque impermeables (45).En el extremo del rbol del inducido, se encuentra el accionamiento del arrancador, compuesto del buje estriado (31) y del maguito rueda libre (39) con el pin (38). El buje (31) puede desplazarse libremente en una rosca de largo paso practicada en el rbol del inducido y se une con el pin de accionamiento (38), con ayuda del acople (39).El acople rueda libre (39) es de rodillos y consta de una pista externa, asegurada en el flanche del buje estriado (31); la pista interna fabricada en enterizo con el pin (38), y de los rodillos con los plungueres y los resortes, situados entre las pistas en las ranuras y asientos de la pista externa.A conectar el strter, la rotacin del inducido es transmitida a travs del buje (31) a la pista externa (conductora) del acople (39). Al rotar la pista externa en el sentido horario, los rodillos movindose por la accin de los plungeres y los resortes en la convergencia de las ranuras, acuan la pista interna y ambas pistas, con el pin (38), empiezan a girar solidarias. Al engranar el pin con la corona de la volante, se garantiza el arranque del motor.Despus de arrancar el motor, la volante debido a la elevada relacin de transmisin de los piones, accionar el pin (38) con la pista interna del manguito, a una frecuencia de rotacin mayor que la frecuencia de rotacin del inducido. Los rodillos, saliendo de la cua, desbloquean la pista y la rotacin del pin (38) no se transmite al inducido del strter; el pin con la pista interna del manguito se deslizar libremente por el rbol del inducido, hasta que se desengrane de la corona de la volante.Por medio del relay electromagntico de traccin, se realizar la conexin de accionamiento. El relay tiene la bobina (22) con los devanados de retraccin (34) y la retenedora (33). Dentro de la bobina se encuentra el inducido (24). En el inducido, por un extremo se enrosca el esprrago (26) unido con la horquilla (28) de accionamiento del estrter. En el otro lado del inducido, se fija el disco de contacto (21). En el inducido se instalara el resorte del retorno (25).El strter trabaja de la siguiente manera: al girar la llave del encendido (35) a la posicin correspondiente a la conexin del starter, la corriente de la batera, pasando por el interruptor, llega a ambos devanados del relay de traccin, creando en la bobina un campo electromagntico total. Bajo la accin del campo magntico, el inducido (ncleo) del relay de traccin se atrae hacia la bobina y por medio de la horquilla (28) y el manguito empujador (41), hace engranar el pin (38) con la corona de la volante. Al final de la carrera, el inducido con ayuda del disco de contacto, puentea ambos bornes del relay de traccin conectado el starter y, a travs de la lmina de contacto (6), cortocircuitar la resistencia complementaria de la bobina de encendido.En el momento de puentear los bornes del relay, se cortocircuitan el devanado de retraccin (34), despus de lo cual el inducido del relay de traccin es contenido en su posicin slo por la accin del devanado de retencin.Despus de arrancar el motor y devolver la llave de encendido a su posicin inicial, se interrumpe la corriente en el circuito, el inducido del relay de traccin por la accin del resorte retorna a su posicin de origen y desengrana el pin de accionamiento de la corona del volante. El disco de contacto (21) separa los bornes (5) y la platina de contacto (6) del relay de traccin. Si al conectar el estrter, las caras de los dientes chocan, entonces la palanca del relay de traccin, desplazada por el conducido retrado, comprimir el resorte bfer (40) y cuando el disco de contacto conecte el estrter a la batera y el inducido del estrter gire, el resorte comprimido har que el pin y la volante engranen.