Accesorios del motor
ACCESORIOS DEL MOTOR
INTRODUCCIÓN. TIPOS DE MOTORES
El motor es la máquina que transforma energía para obtener el desplazamiento del vehículo. El motor se identificará según el tipo de energía transformada; si es térmica, el motor será térmico, si es eléctrica será eléctrico, etc.
Las últimas tecnologías desarrolladas en los motores dan como resultado un excelente rendimiento y un bajo consumo, tanto en motores de gasolina como diesel.
La tendencia actual es fabricar motores con mayor potencia, con cilindradas relativamente pequeñas, para reducir consumos y contaminación.
TIPOS DE MOTORES
Existen muchos tipos de motores utilizados en los automóviles que, de momento y en su mayoría, son motores térmicos.
Como alternativa existen motores eléctricos.
Mientras esto llega, una alternativa, a modo de transición, es emplear motores híbridos, que incorporan un motor eléctrico, para circular por las ciudades y a baja velocidad, y uno térmico, cuando el conductor demanda más potencia o circula por vías interurbanas.
Los motores térmicos se caracterizan por transformar la energía química de un carburante en energía térmica para, en una segunda transformación, obtener energía mecánica. Según la forma de realizarse la primera transformación, se clasifican en:
A). - Motores de encendido provocado por una chispa. Son los que se conocen como motores de gasolina, por ser éste el carburante que utilizan.
B). - Motores de encendido por compresión. Son los motores diesel, que reciben este nombre por el apellido de su inventor. El carburante que utilizan es el gasóleo. Son los que se emplean en los vehículos industriales –camiones, autobuses, etc.-.
Los motores eléctricos se caracterizan por transformar la energía eléctrica, almacenada en un batería o generada, bien por pila de hidrógeno u otros compuestos, en energía mecánica.
Los motores híbridos se caracterizan por una combinación de motor térmico y eléctrico, donde el motor térmico, utiliza gasolina, normalmente, y el eléctrico, la energía la toma de unas baterías o de un alternador acoplado al motor térmico. Las baterías pueden recargarse en los periodos de utilización del motor térmico.
DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS QUE FORMAN UN MOTOR
COMPOSICIÓN DE UN MOTOR
| Por un lado, con elementos que constituyen el armazón y la parte exterior y cuya misión es alojar, sujetar y tapar a otros elementos. Se denominan elementos fijos y son:  |
Y por otro, de elementos encargados de transformar la energía del carburante en trabajo. Se denominan elementos móviles y son:
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Colocación de estos elementos
El bloque está en la parte central del motor. En su interior se mueven los pistones.
La culata está situada en la parte superior del bloque y en su unión se coloca la junta de culata y en su interior están las válvulas del mecanismo de distribución.
El cárter está situado en la parte inferior del bloque y en su unión debe existir una junta. En la cámara que forman se aloja el cigüeñal.
Principio de funcionamiento
Básicamente, el funcionamiento del motor consiste en que la cámara, formada por las paredes del cilindro, la cabeza del pistón y la parte inferior de la culata, está cerrada y se llena de aire que al comprimirse aumenta de temperatura de tal forma que, al inyectarse el carburante, arde ejerciendo una fuerza sobre la cabeza del pistón que lo obliga a desplazarse. Este movimiento, que es rectilíneo, se transforma en circular mediante la biela y el cigüeñal.
El bloque
Dependiendo de la forma, disposición y características del bloque, existen motores con cilindros “en línea” y en “V”, cuyo número es variable en función de las necesidades para las que se construye el motor. En su interior están los cilindros y sobre éstos se desplazan los pistones.
Se encuentra cerrado por su parte superior por la culata la cual se une con el bloque mediante tornillos. Bloque y culata forman una cámara, denominada cámara de compresión, donde se desarrollan las diferentes fases del funcionamiento del motor. Alrededor de los cilindros, por su parte exterior, y a través de determinadas oquedades en la culata, se hace circular el líquido refrigerante.
NÚMERO Y DISPOSICIÓN DE LOS CILINDROS
Para que los motores puedan responder a las exigencias del transporte, tanto de mercancías como de personas, disponen de varios cilindros -4, 6, 8 ó 10- dependiendo de dichas exigencias. La colocación de unos con respecto a otros viene impuesta por el diseño del cigüeñal que responde a la necesidad de que los esfuerzos de la expansión de los gases sobre el cigüeñal deben repartirse uniformemente y así el movimiento de giro sea suave y regular.
La disposición relativa de los cilindros, independiente de su número, puede ser:
| •Motores de cilindros “en línea”: los cilindros están dispuestos uno al lado del otro formando una línea. Suelen tener seis cilindros.
Motor de 6 cilindros en línea |
Motores de cilindros en “v”: los cilindros están repartidos en dos bloques. El ángulo que forman las ramas de la “V” puede tener distintos valores, siendo el más utilizado el de 90°.
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Motor de 8 cilindros en V
FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL MOTOR SEGÚN EL CICLO DE CUATRO TIEMPOS
El proceso de transformación de la energía del carburante en trabajo sigue una serie de fases denominadas ciclo de funcionamiento. Un ciclo es una serie de procesos con un comienzo y un fin para conseguir un determinado objetivo y que se repite de forma continua. El ciclo diesel será, por lo tanto, la serie de operaciones que ha de llevar a cabo el motor para conseguir que el aire y el carburante se mezclen y expansionen de forma rápida y eficiente.
Para entender mejor dicho ciclo conviene definir algunos conceptos.
Se entiende por carrera al desplazamiento del pistón desde su parte más alta, punto muerto superior
(PMS), hasta su parte más baja, punto muerto inferior (PMI), o el movimiento contrario.
La unión de dos carreras forma una revolución o vuelta de cigüeñal.
Como el ciclo completo está formado por cuatro tiempos, el pistón necesita de cuatro carreras para completarlo y dos vueltas del cigüeñal. Este ciclo se denomina de cuatro tiempos.
La culata
Posee todo tipo de cavidades, agujeros, agujeros roscados, planificados, cilindrados, etc. que la convierten en el soporte del resto de las partes del motor, como pueden ser los elementos de la distribución, los colectores de admisión y escape, los inyectores y calentadores, en su caso, etc.
Entre la culata y el bloque se interpone una junta que asegura la estanqueidad de la cámara de compresión y que no pueda haber trasvase de gases y líquidos entre las distintas oquedades que hay en el bloque y en la culata. La junta de culata debe resistir los cambios de presión y temperatura que aparezcan sin perder sus cualidades de estanqueidad. Si no mantiene dicha característica, puede pasar líquido refrigerante al circuito del aceite causando graves averías en el motor.
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El cárter Está situado en la parte inferior del bloque y es el encargado de contener el aceite de lubricación del motor. También sirve de cierre del motor por su parte inferior y en la zona más baja lleva el tapón de vaciado del aceite. |
La tapa de balancines Está situada encima de la culata y sirve para tapar los mecanismos de la distribución que van en la culata. Cierra el motor por la parte superior, lleva el tapón de llenado de aceite y entre la tapa y la culata se coloca una junta para evitar las fugas al exterior. |
DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS MÓVILES
El pistón
Está situado en el interior del cilindro y va unido a la biela. Recibe la fuerza de expansión de los gases que le obliga a desplazarse por el cilindro, en un movimiento lineal alternativo. Para poder desplazarse, el diámetro es algo inferior al del cilindro y para reducir la posible fuga de gases, se utilizan los segmentos.
Su forma es cilíndrica y tiene unas ranuras que alojan los segmentos y un taladro donde se monta el bulón.
Cuando los segmentos se desgastan, permiten que parte de los gases se escapen de la cámara de compresión con lo que se produce una pérdida de potencia, un consumo excesivo de aceite que provoca que se acumule carbonilla en la cámara. A través de ellos se transmite parte del calor del pistón a las paredes del cilindro.
La función del bulón es servir de unión entre el pistón y la biela.
La cámara de compresión puede estar formada por una concavidad que llevan algunos pistones en su parte alta.
Debido a las altas temperaturas que pueden alcanzar los pistones, debe utilizarse una refrigeración forzada.
Dicha refrigeración consiste en mandar un chorro de aceite a la parte inferior del pistón mediante unos inyectores situados en el bloque, en la parte baja de los cilindros.
La biela
Está colocada entre el pistón y el cigüeñal y transmite a éste el movimiento del pistón. Junto con el cigüeñal, transforma el movimiento lineal del pistón en giratorio del cigüeñal.
El cigüeñal
Es el eje motor que gira impulsado por la expansión de los gases que se produce en la cámara de compresión, y trasmite ese giro y la fuerza motriz generada al sistema de transmisión y de éste a las ruedas. Con su giro también se accionan una serie de elementos como:
•La distribución
•Las bombas de lubricación y refrigeración
•El ventilador
•El generador
•El compresor del aire acondicionado
•La bomba de la dirección asistida
•Compresor del sistema neumático de frenos y suspensión
A través del giro del cigüeñal se puede saber la posición exacta de los pistones y se determinan, así, los momentos del ciclo de trabajo del motor.
El volante de inercia
Va acoplado en un extremo del cigüeñal. Por su cara externa se coloca el mecanismo de embrague al que se acopla o desacopla a voluntad del conductor a través del pedal de embrague. En su periferia lleva una corona dentada que sirve para que engrane el piñón de la puesta en marcha. En el otro extremo del cigüeñal se colocan los discos antivibradores para reducir las torsiones del cigüeñal.
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
Este sistema realiza, a través de la apertura y cierre adecuado de las válvulas, la entrada de los gases al interior de los cilindros y la salida de los mismos, ya quemados, al exterior.
Las válvulas
Son de dos tipos:
admisión y escape. Van colocadas en la culata distribuidas según el número, forma y tamaño de la cámara de compresión. Cada válvula es mantenida en su asiento por la acción de un muelle, aunque puede disponer de más muelles que la cierran y retienen contra su asiento. Las válvulas abren y cierran el cilindro permitiendo que los gases frescos y quemados entren y salgan de él en los momentos oportunos.
El árbol de levas
Su movimiento debe ir sincronizado con el de los pistones de tal forma que cuando el pistón esté en la zona superior de los cilindros las válvulas estén cerradas o muy poco abiertas y así no se produzca ningún choque entre ellos.
Cuando el árbol de levas gira, empuja la válvula y produce su apertura y, a medida que deja de empujar, la válvula vuelve a su posición inicial obligada por la extensión del muelle que va anexo a ella.
A través del árbol de levas también se transmite el movimiento a otros elementos, como la bomba de inyección, el compresor del sistema neumático, la bomba de lubricación, etc.
mecanismo de accionamiento
Se encarga de hacer llegar el movimiento de la leva a la válvula. Su constitución depende de la distancia que separa las levas de las válvulas. Actualmente esta distancia, para conseguir mecanismos más eficaces en cuanto a mejor transmisión del movimiento, menor
desgaste y ruido, es muy pequeña y casi no se necesita elementos intermedios entre la leva y la válvula.
Para que el sistema de distribución funcione adecuadamente debe tener una cierta holgura, denominada juego de taqués, que va variando en función del desgaste y de la temperatura de los elementos de la distribución. Según sea dicha holgura puede variar el funcionamiento óptimo del motor. Para que no ocurra eso y no tener que pasar por el servicio de mantenimiento para realizar los ajustes necesarios, casi todos los motores disponen de unos elementos que regulan este juego de forma automática; son los taqués hidráulicos. Estos taqués, utilizando el aceite de lubricación, hacen que no sea necesario ajustar el juego de taqués. Para ello, permiten que la cantidad de aceite que hay en su interior varíe, según las condiciones de temperatura del motor, con lo que la longitud del taqué es variable y se va adaptando automáticamente.
Es decir, si el motor está frío, las piezas todavía no han alcanzado su temperatura óptima, en el interior del taqué hay más aceite que si las piezas se calientan y dilatan.
El sistema de arrastre del árbol de levas puede variar según sea la distancia entre el cigüeñal y el propio árbol de levas. En la mayoría de los motores que montan los camiones y autobuses, se emplean una serie de engranajes colocados en cascada.
FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL MOTOR DIESEL SEGÚN EL CICLO DE CUATRO TIEMPOS
El proceso de transformación de la energía del carburante en trabajo sigue una serie de fases denominadas ciclo de funcionamiento. Un ciclo es una serie de procesos con un comienzo y un fin para conseguir un determinado objetivo y que se repite de forma continua. El ciclo diesel será, por lo tanto, la serie de operaciones que ha de llevar a cabo el motor para conseguir que el aire y el carburante se mezclen y expansionen de forma rápida y eficiente.
Para entender mejor dicho ciclo conviene definir algunos conceptos.
Se entiende por carrera al desplazamiento del pistón desde su parte más alta, punto muerto superior
(PMS), hasta su parte más baja, punto muerto inferior (PMI), o el movimiento contrario.
La unión de dos carreras forma una revolución o vuelta de cigüeñal.
Como el ciclo completo está formado por cuatro tiempos, el pistón necesita de cuatro carreras para completarlo y dos vueltas del cigüeñal. Este ciclo se denomina de cuatro tiempos.