Sistema de encendido

Cuando se habla de sistema de encendido generalmente nos referimos al sistema necesario e independiente capaz de producir el encendido de la mezcla de combustible y aire dentro del cilindro en los motores de gasolina o LPG, conocidos también como motores de encendido por chispa, ya que en el motor Diesel la propia naturaleza de la formación de la mezcla produce su auto-encendido. En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la potencia necesaria para iniciar la combustión.

Generación de la chispa

En conocido el hecho de que la electricidad puede saltar el espacio entre dos electrodos aislados si el voltaje sube lo suficiente produciéndose lo que se conoce como arco eléctrico. Este fenómeno del salto de la electricidad entre dos electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los electrodos y de la presión reinante en la zona del arco. Así tenemos que una chispa puede saltar con mucho menos voltaje en el vacío que cuando hay presión y que a su vez, el voltaje requerido será mayor a medida que aumente la presión reinante. De esto surge la primera condición que debe cumplir el sistema de encendido:

Condición 1: El sistema de encendido debe elevar el voltaje del sistema eléctrico del automóvil hasta valores capaces de hacer saltar la electricidad entre dos electrodos separados colocados dentro del cilindro a la presión alta de la compresión.

Momento del encendido

Durante la carrera de admisión la mezcla que ha entrado al cilindro, bien desde el carburador, o bien mediante la inyección de gasolina en el conducto de admisión se calienta, el combustible se evapora y se mezcla íntimamente con el aire. Esta mezcla está preparada para el encendido, en ese momento una chispa producida dentro de la masa de la mezcla comienza la combustión. Esta combustión produce un notable incremento de la presión dentro del cilindro que empuja el pistón con fuerza para producir trabajo útil.Para que el rendimiento del motor sea bueno, este incremento de presión debe comenzar a producirse en un punto muy próximo después del punto muerto superior del pistón y continuar durante una parte de la carrera de fuerza.Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero alrededor de la zona de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cámara como un frente de llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este proceso aunque rápido no es instantáneo, demora cierto tiempo, por lo que nuestro sistema debe producir la chispa un tiempo antes de que sea necesario el incremento brusco de la presión, es decir antes del punto muerto superior, a fin de dar tiempo a que la llama avance lo suficiente en la cámara de combustión, y lograr las presiones en el momento adecuado, recuerde que el pistón está en constante movimiento. A este tiempo de adelanto de la chispa con respecto al punto muerto superior se le llama avance al encendido.Si consideramos ahora la velocidad de avance de la llama como constante, resulta evidente que con el aumento de la velocidad de rotación del motor, el pistón se moverá

mas rápido, por lo que si queremos que nuestro incremento de presión se haga siempre en la posición adecuada del pistón en la carrera de fuerza, tendremos necesariamente, que adelantar el inicio del salto de la chispa a medida que aumenta la velocidad de rotación del motor. De este asunto surge la segunda condición que debe cumplir el sistema de encendido:

Condición2: El sistema de encendido debe ir adelantando el momento del salto de la chispa con respecto a la posición del pistón gradualmente a medida que aumenta la velocidad de rotación del motor.

La consideración hecha de que la velocidad de avance de la llama es constante no es estrictamente cierta, además en dependencia del nivel de llenado del cilindro con mezcla durante la carrera de admisión y de la riqueza de esta, la presión dentro del cilindro se incrementará a mayor o menor velocidad a medida que se quema, por lo que durante el avance de la llama en un cilindro lleno y rico la presión crecerá rápidamente y puede que la mezcla de las partes mas lejanas a la bujía no resistan el crecimiento de la presión y detonen antes de que llegue a ellas el frente de llama, con la consecuente pérdida de rendimiento y perjuicio al motor. De aquí surge la tercera condición que debe cumplir el sistema de encendido:

Condición 3: El sistema de encendido debe ir atrasando el momento del salto de la chispa a medida que el cilindro se llena mejor en la carrera de admisión.

Distribución del encendido

Cuando el motor tiene múltiples cilindros de trabajo resultará necesario producir la chispa cumpliendo con los requisitos tratados hasta aquí, para cada uno de los cilindros por cada vuelta del cigüeñal en el motor de dos tiempos, y por cada dos vueltas en el de cuatro tiempos. De aquí la cuarta condición:

Condición 4: El sistema de encendido debe producir en el momento exacto una chispa en cada uno de los cilindros del motor.

Veamos ahora como se cumplen estas exigencias para el sistema de encendido.

El diagrama básico

En la figura de la derecha se muestra un diagrama de bloques de los componentes del sistema de encendido.Resulta imprescindible una fuente de suministro de energía eléctrica para abastecer al sistema, este puede ser una batería de acumuladores o un generador.Luego será necesario un elemento que sea capaz de subir el bajo voltaje de la batería, a un valor elevado para el salto de la chispa (varios miles de voltios). Este generador de alto voltaje tendrá en cuenta las señales recibidas de los sensores de llenado del cilindro y de la velocidad de rotación del motor para determinar el momento exacto de la elevación de voltaje. Para la elevación del voltaje se usa un transformador elevador de altísima relación de elevación que se le llama bobina de encendido en trabajo conjunto con un generador de pulsos que lo alimenta.Será necesario también un dispositivo que distribuya el alto voltaje a los diferentes cables de cada uno de los productores de la chispa dentro de los cilindros (bujías) en concordancia con las posiciones respectivas de sus pistones para el caso del motor policilíndrico.

Figura 1

Descripción de los componentes

Dada la diversidad y de formas en que pueden cumplimentarse en la actualidad las exigencias del sistema de encendido y a su larga historia de adaptación a las tecnologías existentes se hace difícil abarcar todas las posibilidades, no obstante, haremos un recorrido por los mas representativos.La aparición en la década de los 60s del siglo pasado de los dispositivos semiconductores y en especial los transistores, y luego los circuitos integrados, sentó pauta en la composición y estructura de los sistemas de encendido, de manera que para

hablar de ellos habrá un antes, y un después, que son decisivos a la hora de describir un sistema de estos. Utilizaremos para la descripción del sistema uno de tipo clásico, de los utilizados antes de que los dispositivos electrónicos formaran parte del sistema.

Fuente de alimentación

La fuente de alimentación del sistema de encendido depende en muchos casos de la futura utilización a que se destine el motor, así tenemos que normalmente para el motor del automóvil que incluye, porque es requerido, una batería de acumuladores, se utiliza esta fuente para la alimentación del sistema, pero para los motores estacionarios, especialmente los pequeños, donde la batería no es necesaria para otro fin, se acude a los generadores de pulsos eléctricos conocidos como magnetos. Estos magnetos son pequeños generadores del tipo de rotor a imanes permanentes de corriente alterna movidos por el propio motor y sincronizados con él  que producen electricidad para alimentar el sistema de encendido durante el tiempo necesario para generar la chispa.En ocasiones y para la mayoría de los motores mono cilíndricos pequeños de arranque manual, la electricidad la induce un imán permanente empotrado en el volante en el lugar apropiado al pasar frente a una bobina fija en el cuerpo del motor.

Generación del alto voltaje

El voltaje de alimentación del sistema de encendido, por ejemplo, alimentado con una batería suele ser de 6, 12, o 24 volts, mucho mas bajo de los 18,000 a 25,000 voltios necesarios para generar la chispa entre los electrodos de la bujía, separados hasta 2mm, y bajo la presión de la compresión. Para lograr este incremento se acude a un transformador elevador con muy alta relación entre el número de vueltas del primario y del secundario, conocido como bobina de encendido. Usted se preguntará  ¿Cómo un transformador, si es corriente directa? pues sí, veamos como:En la figura de la derecha se muestra un esquema del modo de convertir el voltaje de la batería al necesario para la Chispa en el motor mono-cilíndrico.Note como la corriente de la batería está conectada al primario del transformador a través de un interruptor y que la salida del secundario se conecta al electrodo central de la bujía. Todos los circuitos se cierran a tierra.El interruptor está representado como un contacto, que era lo usual antes de la utilización de los dispositivos semiconductores. Hoy en día ese contacto es del tipo electrónico de diversos tipos.Mientras el contacto está cerrado, circula una corriente eléctrica por el primario del transformador, en el momento de abrirse el contacto, esta

Figura 2

corriente se interrumpe por lo que se produce un cambio muy rápido del valor del campo magnético generado en el núcleo del transformador, y por lo tanto la generación de un voltaje por breve tiempo en el secundario. Como la relación entre el número de vueltas del primario y del secundario es muy alta y además el cambio del campo magnético ha sido violento, el voltaje del secundario será extremadamente más alto, capaz de hacer saltar la chispa en la bujía.Sincronizando el momento de apertura y cierre del contacto con el movimiento del motor y la posición del pistón, se puede generar la chispa en el momento adecuado al trabajo del motor en cada carrera de fuerza.Si en lugar de una batería se utiliza un magneto, el esquema es esencialmente el mismo, con la diferencia de que el magneto estará generando la corriente del primario en el momento de apertura del contacto, aunque en el resto del ciclo no genere nada. Utilizando el sincronismo adecuado, magneto-contacto-posición del pistón el encendido estará garantizado.

Distribución

Cuando el motor tiene mas de un cilindro se necesita un chispa para cada uno, puede optarse por elaborar un sistema completo independiente por cilindro y de hecho se hace, pero lo mas común es que solo haya un sistema generador del alto voltaje que produzca la elevación tantas veces como haga falta (una vez por cilindro) y otro aparato que distribuya la electricidad a la bujía del cilindro correspondiente. Este dispositivo se llama distribuidor.

A la derecha se muestra un esquema que sirve para entender como funciona el distribuidor.Hemos supuesto el sistema de encendido para un motor de seis cilindros. Como se explicó anteriormente, un contacto eléctrico interrumpe el circuito primario de la bobina de encendido y genera en el secundario el voltaje suficiente. En este caso una leva hexagonal sincronizada con el motor a través de engranajes gira, y abre el contacto en seis ocasiones por cada vuelta, el voltaje generado por la bobina de encendido se conecta a un puntero que gira también sincronizado con el motor, de manera que cada vez que la leva abre el contacto, uno de los terminales que conduce a una bujía está frente al puntero y recibe la corriente. Colocando adecuadamente los cables a las bujías correspondientes se consigue que con un solo circuito generador de alto voltaje se alimenten todas las bujías en el momento propicio.En el esquema de abajo se ilustra el trabajo del distribuidor con un animado, considerando media vuelta del puntero del distribuidor.

Figura 3

Adelanto al encendido con la velocidad del motor

Ya sabemos como se genera el alto voltaje y además como se distribuye a las diferentes bujías del motor, ahora veremos como se puede adelantar el encendido con el aumento de la velocidad de rotación del motor.Consideremos el esquema de la figura 3, en él una leva determina el momento de la apertura del contacto y con esto el momento en que se produce la chispa en la bujía. Hemos visto que esta leva está montada en un eje que a su vez se mueve desde el motor a través de un engranaje para garantizar el debido sincronismo.  Si montamos la leva en su eje de manera que pueda girar sobre él y determinamos su posición exacta con respecto al eje a través de un mecanismo centrífugo podremos modificar la posición de la leva con respecto al eje en dependencia de la magnitud de la velocidad de su giro. De esta forma podremos ir adelantando el encendido cuando la velocidad aumenta y disminuyéndolo cuando esta velocidad baja. Como se altera la posición, la punta de la leva alcanzará a abrir el contacto con más o menos atraso.Este simple procedimiento es el que se usa con mucha frecuencia en los sistemas de encendido de los motores de automóvil. Unos contrapesos adelantan la posición de la leva con respecto a su eje debido a la fuerza centrífuga cuando la velocidad sube, y los muelles de recuperación del mecanismo la hacen retornar cuando baja.

Atraso al encendido cuando se llena mejor el cilindro.

Cuando se aprieta el acelerador se abre la mariposa del carburador o del sistema de inyección de gasolina y se llena mejor el cilindro del motor, esta apertura hace que la magnitud del vacío dentro del conducto de admisión entre el cilindro y la mariposa se reduzca, es decir la presión absoluta en este conducto aumenta al haber mejor acceso a la presión atmosférica exterior…

Figura 4

De esta forma, la magnitud de la presión absoluta dentro del conducto de admisión sirve para conocer de manera indirecta como se ha llenado el cilindro del motor, el valor de esta presión absoluta es la que se utiliza para adelantar o atrasar el momento del encendido. Para ello la base donde está montado el contacto descrito en la figura 3 se construye de manera tal que pueda girar con respecto al eje de la leva. Observe el animado de la figura 4. Un diafragma flexible al que se le aplica la presión del conducto de admisión vence la fuerza de un resorte (no representado), haciendo girar la base del contacto en mayor o menor proporción de acuerdo a la presión y por lo tanto mueve el

contacto con respecto a la leva con lo que la apertura de este se logra mas temprano o mas tarde de acuerdo al llenado del cilindro. Resulta ser el mismo efecto del mecanismo centrífugo del punto anterior, pero en este caso teniendo en cuenta el valor absoluto de la presión en el conducto de admisión.

Pongamos todo junto

Tratemos ahora de poner todo junto como un conjunto, para ello utilizaremos el esquema de la figura 5 correspondiente al sistema de encendido típico por contacto, tal y como se usaba  antes de la introducción de los dispositivos semiconductores.

Observe que el cable procedente de la batería pasando por el interruptor de arranque alimenta el primario de la bobina de encendido. El circuito del primario se completa a tierra con el contacto dentro del dispositivo llamado como Conjunto distribuidor.Note también como la leva y el rotor que distribuye la corriente de alto

Figura 5

voltaje a las diferentes bujías, están montados en el eje que se conecta al motor.Un elemento nuevo es el condensador, está conectado en paralelo con el elemento móvil del contacto, este condensador ayuda a reducir las chispas en el contacto y aumenta la potencia de la chispa.El mecanismo centrífugo y el diafragma que sirven para acomodar el avance al encendido no están representados.El cable de alto voltaje que sale de la bobina de encendido entra al centro del rotor por medio de un contacto deslizante y este lo transmite a la bujía correspondiente al girar.

Un distribuidor real luce así como se muestra en la figura 6, en el costado izquierdo está el diafragma de avance al que se conecta una manguera procedente del carburador. La tapa de color negro donde se conectan los cables de alta tensión está construida de un material plástico resistente al calor y aislante de la electricidad que se acopla al cuerpo con la ayuda de unas presillas metálicas fácilmente desmontables. Observe el tornillo lateral, ahí se conecta el cable procedente de la bobina de encendido, el cable exterior que se muestra, es el del condensador, que en este caso está en el exterior detrás del diafragma.La pieza dorada más inferior es el acoplamiento al engranaje del motor.

Figura 6

Arranque del Motor del Automóvil

Generalidades

El motor de combustión interna no tiene arranque propio, hay que hacerlo girar con una fuente externa para que se completen los procesos necesarios y se produzca el encendido. Existen varias formas de hacer girar el motor para que arranque:

1. Arranque manual2. Arranque por motor de aire comprimido3. Arranque por motor de combustión auxiliar4. Arranque por motor eléctrico

El arranque manual se usa para los pequeños motores  donde con un  aceptable esfuerzo corporal se hace girar el motor para el arranque y puede ser:

1. Accionando una palanca con los pies (motocicletas y similares).

2. Tirando de una cuerda arrollada en una polea en el cigüeñal.3. Girando un eje acodado acoplado al cigüeñal.4. Empujando el vehículo hasta el arranque.

El arranque por aire comprimido se usa para algunos grandes motores en los que la potencia necesaria hace difícil el uso del arranque eléctrico debido a las altísimas corrientes necesarias, y en algunos

vehículos especiales adaptados para funcionar a muy bajas temperaturas donde las baterías de acumuladores no pueden utilizarse.  También en  estos grandes motores el proceso de arranque es más complejo y por lo general, deben hacerse girar hasta que se lubriquen las partes internas antes de someterlos al funcionamiento por ellos mismos.El arranque por motor de combustión auxiliar se usa en algunas máquinas de la construcción que usan motores Diesel. Estas máquinas pueden prescindir de las baterías de acumuladores y así ser más adaptables a condiciones climáticas de fríos severos. Usan un pequeño motor de gasolina que se arranca por el método manual o con motor eléctrico, este a su vez  acciona el motor principal a través de un acoplamiento de engranajes desplazables. Estos pequeños motores pueden hacer girar por largo tiempo al motor principal para permitir la lubricación antes de la puesta en marcha.En los automóviles se usa casi universalmente el arranque por motor eléctrico, por lo que será este método el que será tratado.

Arranque por motor eléctrico

Para el arranque de los motores de automóvil se usa un motor eléctrico de corriente continua que se alimenta desde la batería de acumuladores a través de un relé. Este relé a su vez se acciona desde el interruptor de encendido del automóvil.

Esquema del sistema de Arranque

Cuando se acciona el interruptor de arranque se alimenta con electricidad proveniente de la batería a la bobina del relé, y este a su vez cierra dos grandes contactos en su interior alimentando el motor de arranque directamente desde la baterías a través de un grueso conductor (representado con color rojo).

El motor eléctrico

El motor de arranque es un motor de corriente directa tipo shunt especialmente diseñado para tener una gran fuerza de torque con un tamaño reducido, capaz de hacer girar el motor de combustión interna. Esta capacidad se logra a expensas de sobrecargar eléctricamente las partes constituyentes ya que el tiempo de funcionamiento es muy breve, por tal motivo no debe mantenerse en acción por largo tiempo, se corre la pena de terminar averiado por sobrecalentamiento. El consumo de electricidad durante el arranque es elevado (hasta 1000 Amp para grandes motores de combustión), de manera tal que también la batería funciona en un régimen muy severo durante este proceso. Debido a estas razones es muy recomendable, cuando se intenta arrancar un motor "perezoso" usar varios intentos de corta duración (unos 10 segundos), en lugar de  un solo intento de larga duración.

Vista de un arranque típico

En la vista puede diferenciarse el relé así como los grandes tornillos de conexión para los cables procedentes de la batería.

El mecanismo de accionamiento

La transmisión de la rotación desde el motor de arranque al motor de combustión se realiza a través de engranajes. Un pequeño engrane deslizante está acoplado al eje del motor de arranque, este engrane es desplazado sobre estrías por el relé a través de una horquilla pivotante, de manera que se acopla a un engrane mayor que rodea el volante del cigüeñal del motor haciéndolo girar.

Motor de arranque seccionado

Este  engrane funciona a través de un mecanismo de rueda libre (como el de las bicicletas) de manera que el torque del motor de arranque se trasmita al engrane del cigüeñal, pero una vez que el motor de combustión se ponga en marcha, no pueda arrastrar al motor de arranque

Sin este mecanismo de rueda libre, debido a la gran velocidad del motor de combustión y a la elevada relación de transmisión entre el par engranado, la velocidad de rotación del rotor del motor eléctrico llegaría a velocidades peligrosas para su integridad, especialmente en conductores demorados en soltar la llave de encendido.

Una vez que el motor de combustión se ha puesto en marcha y el conductor suelta la llave de encendido, se corta la alimentación eléctrica a la bobina del relé y el muelle de recuperación retira el núcleo cortando la alimentación con electricidad y desacoplando ambos engranes.

La próxima figura muestra un típico motor de arranque despiezado donde pueden observarse sus partes constituyentes.

Vista de un motor de arranque desarmado

Causas de fallo

Como en todo motor eléctrico de corriente continua para la transmisión de la electricidad es necesaria la presencia de un colector-permutador para el funcionamiento, y con ello el movimiento relativo entre este colector y las escobillas. Este movimiento de rozamiento con el agravante adicional del chisporroteo por alta corriente y cambio de delgas en el colector, hace que la vida de las escobillas sea relativamente corta, principal causa de fallo del motor de arranque.También se desgastan los contactos del relé, los casquillos o cojinetes de rozamiento donde gira el rotor y en menor cuantía que las escobillas, el propio colector. Otra causa de fallo menos frecuente es el fallo del mecanismo de rueda libre.

Sincronización

Todos los motores de 4 cilindros funcionan apareados el pistón número 1 y el número 4, así como el número 2 y el 3, es decir, los pistones 1-4 y 2-3 suben o bajan juntos pero en diferente tiempo, de este forma:

Cigüeñal Pistón #1 Pistón #2 Pistón #3 Pistón #4N Admisión Compresión Escape Explosión

½ vuelta Compresión Explosión Admisión Escape1 vuelta Explosión Escape Compresión Admisión

1 ½ vuelta Escape Admisión Explosión Compresión2 vueltas Admisión Compresión Escape Explosión

El ciclo completo de un motor es cuando el cigüeñal da dos vueltas que son iguales a 720o y el árbol de levas realiza una sola vuelta siendo igual a 360o, lo que dice que la relación de movimiento en este tipo de motores es de 2:1.

Condición: Siempre que valla a girar el cigüeñal, se debe hacer en sentido a las manecillas el cual es el sentido en cual gira el cigüeñal normalmente, ya que si se hace girar al contrario (izquierda) los tiempos quedaran perdidos.

Para sincronizar un motor, se necesita encontrar y utilizar los puntos de sincronización que tiene el piñón del cigüeñal y del árbol de levas, una vez ubicados, se debe hace coincidir dichos puntos o marquillas, de modo que queden enfrentados, cundo se logra llegar a esa exactitud, se dice que el motor esta sincronizado mecánicamente.

Tipos de Sincronización Mecánica

La sincronización mecánica es un proceso que se debe realizar de manera exacta, de lo contrario, es imposible que motor funcione. Los tipos de sincronización varían de un motor a otro, por consiguiente, se debe consultar el manual del motor para de esta forma tenerlo en cuenta y no equivocarnos. Existen varios tipos de sincronización mecánica para los motores de combustión interna, como lo son:

Sincronización Directa

Se caracteriza por que el piñón del eje de levas y el piñón del eje cigüeñal hace un contacto directo entre sus dientes.

Sincronización Indirecta

Este tipo de sincronización se caracteriza porque el pistón del eje de levas no hace contacto directo con los dientes del piñón del eje de levas. La sincronización indirecta se da normalmente por cadena o cadenilla y por correa dentada.

Sincronización Por Cadena: Esta sincronización utiliza una cadena metálica encargada de transmitir el movimiento del cigüeñal al piñón del eje de levas. Este tipo de sincronización necesita de un mecanismo tensor con el fin de mantener la cadenilla tensionada. Existen dos tipos de tensores, el mecánico y el hidráulico. El tensor mecánico consiste en un material sintético (pasta) que hace contacto constantemente con la cadenilla debido a una presión que hace un resorte. El tensor de presión hidráulico se activa mediante la presión del aceite del motor.

Sincronización Por Correa Dentada: consiste en una correa de material sintético que se encarga de transmitir el movimiento del piñón del cigüeñal al piñón del eje de levas. Este sistema de correa necesita de un mecanismo tensor que mantenga la correa constantemente presionada cuando el motor esta en funcionamiento. El sistema de correa dentada es el más utilizado en los vehículos actuales.

La correa dentada se recomienda cambiarla en la mayoría de los vehículos de los 50.000 Km de recorrido; ya que la correa se puede reventar y ocasionar graves daños en el

motor como lo pueden ser: Torcer las válvulas, dañar las guías de las válvulas, dañar la culata entre otros

Orden del encendido del motor

Condición: Durante una vuelta completa al cigüeñal cada pistón debe completar una carrera ascendente y una carrera descendente.

El orden de en como se produce el tiempo de expansión o fuerza en los distintos cilindros se llama orden de encendido del motor. El propósito del fabricante al diseñar el motor es que los tiempos de expansión se produzcan en tal orden que sea posible obtener potencia máxima, mantener el equilibrio mecánico y disminuir las vibraciones y esfuerzos indebidos a fin de que el motor funcione sin brusquedad o ruido. El orden de encendido mas conocido para los motores de 4 cilindros es 1, 3, 4, 2, esto quiere decir que la chispa saltaría en el pistón #1, después al #3, luego al #4 y por último al #2 y nuevamente se volvería a repetir el orden.

Condición: La numeración de los cilindros se tiene en cuenta partiendo del cilindro que este mas cerca a la polea del cigüeñal.

Diagrama Encendido

Bobi

na

Dis

trib

uido

r Cilindro #1 1º

Cilindro #2 4º

Cilindro #3 2º

Cilindro #4 3º

SISTEMA DE ALIMENTACION

El sistema de alimentación de combustible de un motor Otto consta de un depósito,

una bomba de combustible y un dispositivo dosificador de combustible que vaporiza o

atomiza el combustible desde el estado líquido, en las proporciones correctas para poder

ser quemado. Se llama carburador al dispositivo que hasta ahora venía siendo utilizado

con este fin en los motores Otto. Ahora los sistemas de inyección de combustible lo han

sustituido por completo por motivos medioambientales. Su mayor precisión en el dosaje

de combustible inyectado reduce las emisiones de CO2, y aseguran una mezcla más

estable. En los motores diésel se dosifica el combustible gasoil de manera no

proporcional al aire que entra, sino en función del mando de aceleración y el régimen

motor (mecanismo de regulación) mediante una bomba inyectora de combustible.

Bomba de inyección de combustible BOSCH para motor diésel.

En los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se lleva los cilindros a

través de un tubo ramificado llamado colector de admisión. La mayor parte de los

motores cuentan con un colector de escape o de expulsión, que transporta fuera del

vehículo y amortigua el ruido de los gases producidos en la combustión.

SISTEMA DE LUBRICACIÓN

Este sistema es el que mantiene lubricadas todas las partes móviles de un motor, a la vez que sirve como medio refrigerante.

Tiene importancia porque mantiene en movimiento mecanismos con elementos que friccionan entre sí, que de otro modo se engranarían, agravándose este fenómeno con la alta temperatura reinante en el interior del motor.

La función es la de permitir la creación de una cuña de aceite lubricante en las partes móviles, evitando el contacto metal con metal, además produce la

refrigeración de las partes con alta temperatura al intercambiar calor con el medio

ambiente cuando circula por zonas de temperatura más baja o  pasa a través de un radiador de aceite.

Consta básicamente de una bomba de circulación, un regulador de presión, un filtro de aceite, un radiador de aceite y conductos internos y externos por donde circula.

El funcionamiento es el siguiente: un bomba, generalmente de engranajes, toma el aceite del depósito del motor, usualmente el cárter, y lo envía al filtro a una presión regulada, se distribuye a través de conductos interiores y exteriores del motor a las partes móviles que va a lubricar y/o enfriar, luego pasa por el radiador donde se extrae parte del calor absorbido y retorna al depósito o cárter del motor, para reiniciar el ciclo.

Para el correcto funcionamiento de este sistema se debe inspeccionar visualmente para detectar fugas, y  presiones y temperaturas anormales de fluido (aceite) de lubricación.

Los controles al sistema pueden realizarse visualmente midiendo con la varilla de medición el nivel de aceite para controlar el consumo o detectar pérdidas y mediante instrumentos como son los manómetros de presión y los termómetros controlar las condiciones del aceite y del circuito y a la vez el funcionamiento del motor.

Las fallas del sistema básicamente son falta de nivel de aceite por pérdidas o consumos elevados, alta temperatura del aceite por mal estado del sistema de refrigeración del aceite o mal funcionamiento del motor, baja presión de aceite por bajo nivel o degradación del aceite, falla de la bomba de circulación, falla del regulador de presión o incremento en los huelgos de las partes móviles del motor por desgaste.

Las reparaciones del circuito, en la práctica se basan principalmente en la limpieza de los componentes del circuito y aletas del radiador de aceite, reemplazo de los filtros y cambios periódicos del aceite, antes de su degradación total. Las reparaciones mayores se limitan al reemplazo de los componentes dañados del circuito, los cuales en su mayoría son elementos estáticos y solamente la bomba de circulación es susceptible de roturas por tener partes en movimiento.

Fundamentalmente, al trabajar en este sistema se debe tener la precaución de que el mismo no se encuentre bajo presión y que el aceite se haya enfriado lo suficiente para que un contacto con él no produzca una quemadura. Para el cuidado del medio ambiente, se debe tener la precaución de recolectar todos los drenajes de aceite evitando derrames y disponerlo adecuadamente.

SISTEMA DE REFRIGERACION

Por refrigeración entendemos el acto de evacuar el calor de un cuerpo, o moderar su temperatura, hasta dejarla en un valor determinado o constante.

La temperatura que se alcanza en los cilindros, es muy elevada, por lo que es necesario refrigerarlos.

La refrigeración es el conjunto de elementos, que tienen como misión eliminar el exceso de calor acumulado en el motor, debido a las altas temperaturas, que alcanza con las explosiones y llevarlo a través del medio empleado, al exterior.

La temperatura normal de funcionamiento oscila entre los 75º y los 90º.

El exceso de calor produciría dilatación y como consecuencia agarrotaría las piezas móviles. Por otro lado, estropearía la capa aceitosa del engrase, por lo que el motor se groaría al no ser adecuado el engrase y sufrirían las piezas vitales del motor.

Tipos de refrigeración:

El medio empleado puede ser:

Aire. Liquido (agua).

Refrigeración por aire

La refrigeración por aire se usa frecuentemente en motocicletas y automóviles de tipo pequeño y principalmente en los que en sus motores los cilindros van dispuestos horizontalmente.

En las motocicletas, es aprovechado el aire que producen, cuando están en movimiento.

En los automóviles pequeños la corriente de aire es activa por un ventilador y canalizada hacia los cilindros.

Los motores que se refrigeran por aire suelen pesar poco y ser muy ruidosos, se enfrían y calienta con facilidad. Son motores fríos, lo que obliga a usar frecuentemente el estárter.

Refrigeración por agua

En la refrigeración por agua, ésta es el medio empleado para la dispersión del calor, dado que al circular entre los cilindros por unas oquedades practicadas en el bloque y la culata, llamadas cámaras de agua, recoge el calor y va a enfriarse al radiador, disponiéndola para volver de nuevo al bloque y a las cámaras de agua y circular entre los cilindros.

Elementos

Para la refrigeración por aire, nos vasta que ésta se logre mediante un ventilador. La corriente de aire AB enfría el cilindro provisto de aletas (Fig. 1).

Fig. 1.

En el sistema de refrigeración por agua, sigue siendo el aire un elemento principal (Fig. 2).

Fig. 2.

Una polea accionada por el cigüeñal hace funcionar el ventilador que lleva a pasar el aire por el radiador.

El radiador es un depósito compuesto por láminas por donde circula el agua. Tiene un tapón por donde se rellena y dos comunicaciones con el bloque, una para mandarle agua y otra para recibirla.

Hay varios tipos de radiador, los más comunes, son (Fig. 3):

Tubulares. De láminas de agua. De panal.

Fig. 3.

Los conductos que comunican con el bloque son de goma dura, llamados manguitos y sujetados por abrazaderas.

Los sistemas de ventilación más empleados, son:

Por termosifón. Por bomba. Por circuito sellado.

En los sistemas por bomba y por circuito sellado, llamado también de circulación forzada, la corriente de agua es accionada por una bomba de paletas que se encuentra en el mismo eje que el ventilador.

En tiempo frío, desde que se arranca el motor hasta que alcance la temperatura ideal de los 75º ó 90º, conviene que no circule agua fría del radiador al bloque, por lo que se intercala, a la salida del bloque, un elemento llamado termostato y que, mientras el agua no alcance la temperatura adecuada para el motor, no permite su circulación.

Para evitar que en tiempo demasiado frío se congele el agua del circuito, se suelen utilizar otros líquidos, que soportan bajas temperaturas sin solidificarse, denominados anticongelantes.

El termostato está formado por un material muy sensible al calor y consiste en una espiral bimetálica (Fig. 4) o un acordeón de metal muy fino ondulado y que debido a la temperatura del agua abre o cierra una válvula, regulando así la circulación del refrigerante.

Fig. 4.

Termosifón:

El sistema de termosifón basa su funcionamiento en la diferencia de peso del agua fría y el agua caliente, esta última pesa menos.

Dispone en principio de un radiador de grandes dimensiones y de conductos y camisas de agua amplias y sin estrecheces ni codos pronunciados para facilitar así la circulación.

Bomba:

En el sistema de bomba, el radiador no necesita ser tan grande y sus conductos ya son más regulares, pues una bomba fuerza la circulación del agua.

La bomba está en el eje del ventilador que mueve el cigüeñal mediante una polea, en la entrada del radiador al motor.

En el conducto, que comunica el motor con el radiador y que sirve para la salida del agua del motor, se intercala el termostato (Fig. 2).

Circuito sellado:

Para evitar trabajo al conductor, se creó el circuito sellado, que es copia del forzado por bomba, diferenciándose de él en que el vapor de agua no se va a perder, teniendo que rellenar cada cierto tiempo el radiador, sino que el vapor de agua, cuando ésta se calienta bastante, es recogido por un vaso de expansión, que comunica con el exterior mediante una válvula de seguridad y que cuando el agua se enfría, por diferencia de presión, vuelve al radiador.

ALTERNADOR

Un alternador del motor es una máquina eléctrica, capaz de generar energía eléctrica a partir de energía mecánica, generalmente obtenida por un mecanismo de arrastre desde un motor de combustión interna, tanto alternativo, como turbina de gas o Wankel. La corriente eléctrica producida es corriente alterna, no necesita sistema de regulación de la intensidad o disyuntor como la dinamo. Sin embargo sí necesita un dispositivo de regulación del voltaje y de rectificación, ya que la corriente usada por los sistemas es normalmente continua y obtenida desde una batería o acumulador.

Los alternadores se basan en el principio de la inducción electromagnética, el cual dice que conductor sometido a un campo magnético variable crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa.

El alternador tiene dos partes básicas:

-Inductor: Es la parte del alternador la cual genera el campo magnético variable, lo realiza debido a que es una parte móvil del alternador, esta parte está constituida usualmente por una cabeza hueca de una bobina de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre. Los inductores pueden estar también en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. Los inductores constan a su vez de diversas partes:

-Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.

-Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor.

-Devanado inductor: Es el conjunto de espiras de cable o material ferromagnético destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.

-Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro.

-Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.

-Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.

Dicho inductor genera un campo magnético variable, al girar o al moverse (aplicando en él una energía mecánica), que afecta a la parte fija del alternador, el estator o inducido.

-Inducido: Parte estática del alternador y está formado por un cilindro hueco de chapas apiladas de hierro o un material ferromagnético con las ranuras en la parte interior, donde se alojan las bobinas. En estas se induce la fuerza electromotriz cuando el inductor gira en el interior del inducido. Las bobinas del inducido se conectan a unas bornas que están en el exterior de la carcasa del alternador con el fin de conectarlas al circuito exterior al que entregan la corriente inducida y dichas bobinas están constituidas generalmente por tres arrollamientos separados y repartidos perfectamente aislados en las 36 ranuras que forman el estator. Estos tres arrollamientos, o fases del alternador, pueden ir conectados según el tipo: en estrella o en triángulo, obteniéndose de ambas formas una corriente alterna trifásica, a la salida de sus bornes.

Además los alternadores constan también de partes importantes como:

-Puente rectificador de diodos: La corriente generada por el conjunto rotor-estator no es adecuada para el funcionamiento eléctrico de la mayoría de las cosas entonces es por eso que es necesario rectificarla. Una condición importante para la rectificación es disponer de diodos de potencia aptos para funcionar en un amplio intervalo de temperatura.El rectificador esta, formado por un puente de 6 o 9 diodos de silicio, conexionados a cada una de las fases del estator, formando un puente rectificador, obteniéndose a la salida del mismo una tensión de corriente continua. Los diodos se montan en un placa de manera que tres de ellos quedan conectados a masa por uno de sus lados y los otros tres al borne de salida de corriente del alternador, también por uno de sus lados. El lado libre de los seis queda conectado a los extremos de las fases de las bobinas del estator. Con esto se consigue transformar la corriente alterna en corriente continua.

-Carcasa lado de anillos rozantes: Es una pieza de aluminio donde se monta el portaescobillas, de esta carcasa salen los bornes de conexión del alternador y en su interior se aloja el cojinete que sirve de apoyo al extremo del eje del rotor. En su parte de delante hay unos orificios que dan salida o entrada a la corriente de aire provocada por el ventilador.

-Carcasa lado de accionamiento: Al igual que la otra carcasa es de aluminio, y en su interior está el otro cojinete de apoyo del eje del rotor. En su cara frontal, lleva practicados también unos orificios para el paso de la corriente de aire provocada por el ventilador.Las dos carcasas aprisionan el estator y se unen por medio de tornillos, quedando en su interior alojados el estator y el rotor, así como el puente rectificador.

-Ventilador: Constituyen una parte de los alternadores, sobretodo en los que son utilizados en los motores de automoviles o en motores que sufran variaciones bruscas de temperatura, esta ideado para que los componentes del alternador no se extravíen por el calor provocado, introducen aire del medio que lo rodea y refrigera los componentes.