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Escuela técnica Raggio

Apuntes sobre motores de combustión interna.

Curso: 4to año de la especialidad de Automotores.

Profesor: Juan Ignacio Delli Quadri.

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Como bien ya sabemos el funcionamiento básico del motor de cuatro tiempos, (ciclo OTTO), vamos a entrar en la parte práctica, ó sea la dinámica del mismo; pero antes, vamos a dar un repaso para refrescar lo que vimos el año anterior.Piezas principales:Biela y sus partes.

Block y cilindros.

Bujía.

Cigüeñal. Perno y su ubicación con sus respestivos seguros.

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Perno. Pistón.

Válvula.

Ahora que tenemos visualizadas las piezas principales, vamos a retomar el funcionamiento y comportamiento del motor.Si bien es necesario SIEMPRE partir de una teoría, lo que va a hacer funcionar al motor es la puesta en práctica de la misma.Podemos hablar simplemente de que el pistón sube y baja, pero nunca se tiene en cuenta el comportamiento que tiene el mismo dentro del cilindro; ya que estar fuera de tiempo el salto de chispa en la bujía, esto puede fatigar tanto al aluminio (material principal de la fabricación del mimo), como el primer aro (llamado aro de compresión ó de fuego); y la no eficiencia del motor mismo.Por las cosas anteriormente mencionadas, es debido que hay que respetar la puesta a punto del motor, y que queremos decir cuando hablamos “de puesta a punto” ???, quiere decir que existe un sincronismo del salto de chispa como así también se respetan las aperturas de las válvulas, tanto de admisión como las de escape. Ese sincronismo entre el árbol de levas y el cigüeñal, se puede obtener mediante engranajes, cadena ó correa sincrónica (mal llamada en la jerga “correa de distribución”, ya que no distribuye nada, sinó que mantiene un sinccronismo). Los fabricantes de los motores, siempre nos van a entregar un motor con la mayor optimización, en cambio, si nosotros no respetamos las marcas para la puesta a punto del motor, (abajo

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descripto en la imagen), notaremos un funcionamiento no óptimo por parte del mismo, pudiendo fatigar y hasta llegar a la rotura de un pistón por tener muy avanzado el salto de chispa (elevando también la temperatura del motor).

Sincronismo por cadena

Sincronismo por engranajes. Sincronismo por correa.

Entonces, al ya saber que ése sincronismo hay que mantenerlo y respetarlo vamos a hablar acerca de su respestivos mantenimientos prevendivos y predictivo. Los fabricantes nos van a indicar que ése mantenimiento hay que hacer con una periodicidad de tiempo ó kms recorridos con el vehiculo; ustedes se preguntarán por que?, bien!A tener en cuenta el desgaste de engranajes, ó cadena, habrá que cambiarlos, la cadena con el tiempo hará ruido, los engranajes también, y vamos a notarlo,; éstos rondaran en un uso de 120000 kms, (tiempo indeterminado), en cambio una correa, no debe superar los 5 años de uso por más que su kilometraje sea de 6000 por ejemplo, esto es debido a que el caucho de la correa (al igual que los neumáticos del vehiculo), con el tiempo “sigue curando”, y éste perdería sus propiedades, culminando en una simple rotura, simple rotura que no estando sincronizado el cigüeñal con el árbol de levas, las válvulas podrían llegar a chocar con el pistón, doblándolas y generando un gasto innecesario de dinero, debido a que vamos a tener que desmotar la tapa de cilindros y proseguir a reparar todas las piezas rotas.. Cada fabricante tendrá su respectivo manual de reparación.Nos puede pasar que la parte del encendido del motor, sea comandada por la correa, cadena, etc., en el caso que no respetemos la marca, el motor no va a funcionar con precisión, sinó que puede

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quedar lo que se dice avanzado ó atrasado y hasta no arrancar, a continuación hablaremos del encendido.

Funcionamiento básico ( Encendido a Platino)

Se puede decir que el momento que se coloca la llave en contacto y empieza a girar el motor el platino se abre y se cierra gracias al movimiento de la leva que está situada en el eje del distribuidor.

Cuando el platino se encuentra cerrado, entonces, fluye una corriente, de alrededor unos 4 amperes, por el primario de la bobina.

El voltaje que necesita la bujía para que salte la chispa entre sus electrodos es de unos 8.000 a 18.000 voltios.Mientras el platino se encuentra cerrado se está produciendo un campo magnético en el núcleo de hierro de la bobina.En el momento que el platino se abre por acción de la leva, entonces la circulación de corriente es interrumpida en el primario de la bobina.Las líneas magnéticas inducen tensión en el bobinado secundario.La tensión producida es alta gracias a la cantidad de espiras del bobinado secundario. Esta corriente de alto voltaje sale por el cable de la bobina hacia el distribuidor, pasando por el rotor y luego es distribuida a las distintas bujías ubicadas en los cilindros correspondientes, según el orden de encendido del motor. Finalmente el alto voltaje sale del distribuidor por medio de un cable de alta tensión hasta las bujías, donde entre sus electrodos se produce el salto de chispa.

Batería Llave de contacto Bobina Distribuidor, rotor, tapa y eje Platinos Condensador Avances por vacío y centrífugo Cables Bujías

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AVANCE DE ENCENDIDO

Se dice que el encendido tiene excesivo avance cuando éste supera la tolerancia de + 2° generalmente admitida por el fabricante respecto a la curva del avance teórico.Cuando el avance del encendido es excesivo, la chispa salta prematuramente, mientras el pistón está todavía lejos del punto muerto superior; la combustión provoca un rápido aumento de presión en el cilindro, y el pistón, que en ese momento está subiendo, es decir se halla en fase de compresión, encuentra una notable resistencia (la biela lo empuja para ir al pms y la combustión generada antes de tiempo, lo quiere bajar) y por ende, se produce, una pérdida de potencia, porque no toda la energía desarrollada por la combustión se aprovecha en el recorrido de expansión. Además, si el retraso en el encendido o ignición de la mezcla es menor que el tiempo exigido para que la llama llegue a la zona periférica de la cámara de combustión, se tiene el fenómeno de la detonación o, como se dice en términos automovilísticos, «pistoneo». Además de aumentar el ruido del motor, la detonación puede provocar otros inconvenientes graves, como fundir pistones, romperlos, y ó deformarlos.

Se recomienda ver los videos a continuación para así comprender y diferenciar el ciclo Otto teórico del real, y avance de encendido.

https://www.youtube.com/watch?v=b_3U3rssUEMhttps://www.youtube.com/watch?v=6-udN4cZ6HUhttps://www.youtube.com/watch?v=V833dR_8Fik&t=342s

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Abajo se describe el ciclo otto ideal (color verde) y el rojo, es el real.Tener en cuenta que la ordenada que apunta hacia arriba es presión, y la que apunta a la derecha es volumen.

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Carburador:

Es el dispositivo que se encarga de preparar la mezcla de aire-combustible en los motores de gasolina. A fin de que el motor funcione más económicamente y obtenga la mayor potencia de salida. Asegurando la proporción de aire-combustible optima. Opera básicamente con el mismo principio de un pulverizador de pintura. Cuando el aire es soplado, cruzando el eje de la tubería pulverizadora, la presión interior de la tubería cae. El líquido en el pulverizador es por consiguiente aspirado dentro de la tubería y atomizado cuando es rozado por el aire. Mientras mayor sea la rapidez del flujo de aire que atraviesa la parte superior de la tubería de aspiración, mayor es la depresión en esta tubería y una mayor cantidad de líquido es aspirada dentro de la tubería. Posee una división donde la gasolina y el aire son mezclados y otra porción donde la gasolina es almacenada a un nivel muy preciso, por debajo del nivel del orificio de salida. Estas partes están divididas pero están conectadas por la tobera principal.

Ralentí:

El ralentí es el régimen mínimo al que puede funcionar el motor de un coche ó motocicleta, sin apagarse y sin ayudas externas, es decir: sin pisar el acelerador.Hay motores que no pueden mover al vehiculo sin que éste sea acelerado, en cambio, hay otros que si, y va a depender de la alta cilindrada que tengan en su defecto.

Accesorios del carburador:

Con el tiempo se hizo patente la necesidad de que se añadiesen al básico tubo de Venturi diferentes dispositivos con el objetivo de mejorar y refinar el funcionamiento del motor, así como de incrementar su rendimiento. Un ejemplo de estos dispositivos pueden ser el starter o cebador, el avance automático y el inyector de aceleración (también conocido como bomba de pique).

Regulador de mezcla: Consiste en una válvula regulable (un grifo diminuto) que se ubica en el conducto que suministra la gasolina al tubo de Venturi y que se abre o cierra mediante un tornillo montado en la carcasa del carburador. También se utiliza en motores antiguos para mantener los gases de escape dentro de los límites legales ya que al empobrecer la mezcla disminuyen los niveles de contaminantes y el consumo.

Cebador: es un dispositivo que por diversos mecanismos incrementa la riqueza de la mezcla para que el motor arranque correctamente y tenga un funcionamiento suave mientras no haya alcanzado la temperatura de trabajo. Si el carburador carece de este dispositivo o éste actúa de forma insuficiente se puede emular su funcionamiento manteniendo el acelerador ligeramente por encima del ralentí.

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Inyector de aceleración: un dispositivo que lanza un chorro de gasolina adicional cuando el conductor aprieta el acelerador, permitiendo una respuesta más rápida del motor e incrementa la aceleración. Esto se debe a que el combustible líquido es más pesado que el aire y tiene una mayor inercia. Por esta razón, al acelerar el aire que entra al carburador aumenta su velocidad casi instantáneamente, mientras que la gasolina, al ser más pesada, tarda más tiempo en alcanzar el caudal correcto para mantener la mezcla en las proporciones correctas.

Bomba de pique y cuerpo actuador. Carburador.

Inyector de combustible adicional.

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Sistema de enfriamiento por líquido refrigerante:

El sistema de enfriamiento es un sistema constituido de partes y refrigerante que trabajan juntos para controlar la temperatura de operación del motor y obtener un óptimo desempeño. El sistema tiene conductos dentro del block y cabezas del motor, una bomba de agua y la correa que la impulsa para que circule el refrigerante, un termostato para controlar la temperatura del refrigerante, un radiador para enfriar el refrigerante, una tapa de radiador para mantener la presión en el sistema y mangueras para conducir el refrigerante del motor al radiador.

El refrigerante inicia su circulación en la bomba de agua. El impulsor de la bomba de agua utiliza la fuerza centrífuga para hacer circular refrigerante del radiador e impulsarlo al block del motor. Las bombas usualmente son impulsadas por la correa sincrónica (comúnmente llamada correa de distribución) ó cadena. Ahora en día, inclusive hay bombas impulsadas por electricidad. Si la bomba de agua experimenta una fuga por el sello, una fractura en el cuerpo, un impulsor roto o un mal funcionamiento del balero, esto podrá afectar todo el sistema refrigerante ocasionando que el vehículo se sobre-caliente. Mientras que el refrigerante fluye por el sistema, absorbe el calor del motor antes de llegar al termostato.

Una vez que es liberado por el termostato, el refrigerante caliente viaja dentro de una manguera para ser enfriado en el radiador. El refrigerante pasa a través de tubos delgados en el radiador y se enfría con el aire que pasa por fuera de los tubos. Dependiendo de la velocidad del vehículo, el flujo de aire es proveído durante el rodaje por el movimiento del mismo (entrada del aire a presión) y / o los ventiladores. Restricciones en el radiador podrán comprometer su habilidad de reducir la temperatura. Estas restricciones podrán ser externas en el flujo de aire o internas en restricción al flujo de refrigerante. Un mal funcionamiento del motor eléctrico del ventilador o fan clutch (bulbo que acciona el electroventilador) podrá limitar el flujo de aire a través del radiador.

Mientras que la temperatura de refrigerante se incrementa, también se incrementa la presión en el sistema de enfriamiento. Esta presión es regulada por e del radiador. Se requiere de una presión correcta en el sistema para asegurar una correcta lubricación del sello. El punto de ebullición del refrigerante se incrementa al incrementarse la presión en el sistema refrigerante. Por cada libra por pulgada cuadrada que se incrementa la presión en el sistema refrigerante, el punto de ebullición incrementa 3°F. Si la presión incrementa por arriba de un punto específico, una válvula con un resorte comprimido abrirá y liberará la

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presión. Si el motor se sobre-calentó, el tapón del radiador y el termostato deberán ser reemplazados.

Componentes Del Sistema De Enfriamiento.

Radiador: es un tipo tanque donde se deposita el agua, su función es disipar el calor del líquido refrigerante que viene del motor a través de una circulación que le atraviesa por los canales o cañuelas que lo conforman.

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Bomba de agua:

La bomba de agua es el dispositivo que hace circular el líquido refrigerante en el sistema de refrigeración del motor. Es accionada por una correa de transmisión y sólo funciona cuando el motor se encuentra encendido, va conectada al cigüeñal y hace circular el agua por el circuito de refrigeración y el motor, esto, se logra el intercambio de calor al ingresar el lïquido por el radiador, el cual por corriente de aire disipa la temperatura. La bomba de agua es un componente vital para el buen funcionamiento del sistema que regula la temperatura con la cual el motor debe trabajar. Las bombas de agua son responsables de hacer circular el líquido refrigerante a través del bloque de motor, radiador, tapa de cilindros, etc. Así mismo deben asegurar una obturación óptima, ya que las pérdidas de refrigerante ocasionarían calentamientos del motor que podrían causar averías cuantiosas en el peor de los casos. Hoy en día las bombas de agua modernas son de fundición de aluminio como los motores de los vehículos.

Ventilador:

El ventilador es necesario cuando la temperatura del motor sube sobre un nivel predeterminado o cuando hay una carga creciente en el sistema de enfriamiento (como al encender el aire acondicionado). El resto del tiempo, el funcionamiento del ventilador sería una pérdida de energía eléctrica, por eso se apaga.

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Termostato:

Se le llama termostato en el motor de combustión interna, a una válvula de control de flujo del refrigerante colocado en la salida de este en el conducto hacia el radiador. La función de esta válvula es controlar el paso del refrigerante hacia el radiador en dependencia de la temperatura del motor, para mantenerla dentro del rango adecuado. Cuando el motor se arranca frío esta válvula está cerrada y se mantiene así hasta que el refrigerante dentro del motor se acerque a la temperatura de trabajo (algo más de 70 grados Celsius). En ese momento comienza a abrirse, permitiendo el paso al radiador y estará completamente abierta unos grados más arriba (alrededor de los 90 grados Celsius).

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Mangueras:

son aquellas que están fabricadas de caucho y se encargan de llevar el líquido refrigerante, desde y hacia el motor. Conectan el radiador principal, el radiador de calefacción y algunos accesorios que llevan los motores para controlar la temperatura del mismo (como el ralentí en frio).

Sistema de refrigeración por aire:

Los sistemas modernos de enfriamiento por aire están diseñados para que los motores de combustión interna de los autos mantengan una temperatura homogénea entre 82° y 113°C.Recorrido del aireUna banda acoplada a la polea del cigüeñal mueve la polea del ventilador, esto provoca el movimiento del aire por la tolva hacia las aletas de los [cilindros del motor]. La cantidad de aire introducida se determina por la posición de las mamparas controladas por el [termostato], una vez que son enfriados los cilindros parte del aire se hace pasar hacia un radiador el cual contiene el aceite lubricante para bajar su temperatura. El aire caliente es desechado del motor a través de unas rejillas y se vuelve a introducir aire fresco para iniciar el ciclo.

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

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

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En sistemas que manejan el aire como elemento refrigerante, se requieren grandes cantidades de este elemento para enfriar el motor, por lo cual su uso está restringido a motores pequeños (como en el caso de algunas motocicletas) o en condiciones muy específicas.

Partes del sistema

Ventilador (algunos mecánicos le llaman turbina) Mangueras de aceite Termostato Poleas y correas Aletas en el cilindro Bulbo de temperatura Radiador de aceite Tolva

Radiador de aceite

Manguera de aceite

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Ventilador

Cilindro

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