Proyecto Motor A Diesel - Jonathan Cajas

Colegio Internacional del Pacífico
Proyecto de Investigación “Motor a Diesel”

Autor: Cajas Vera Jonathan
Introducción.
En este trabajo he pretendido resumir la arquitectura que adopta el motor
Diesel y la de los sistemas que lo componen.
Antes de introducirme en las explicaciones de los diversos funcionamientos de
los sistemas, el cómo están formados y el lugar en el que se instalan, he
formado un capítulo en el que narro la historia del motor Diesel, mezclando
datos importantes en su historia con otros que adquieren el carácter de
anécdotas, pero que en conjunto sirven, y es lo que pretendo que se vea, para
comprender la evolución sufrida por este tipo de motor, que va más allá de la
técnica.
En sus principios, estos motores parecían abocados a los vehículos agrícolas
y de tamaño grande o transporte pesado, no a una difusión como la que ha
alcanzado en nuestros días, ya que hasta no hace mucho no eran motores
que calaran en el público de buena manera, y es ahí donde está el mérito de
este motor y el de los que lo han desarrollado, ya que han sabido conjugar los
avances que la tecnología les ha permitido con un lavado de cara público,
para presentar al motor Diesel como una alternativa tan válida como otra
cualquiera para equipar a un vehículo automóvil.
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Capítulo I
La evolución del motor Diesel.
La historia de este motor comienza en el año 1.897, cuando Rudolf Diesel crea
el primer motor de combustión funcional, siendo otorgado el apellido del
creador al motor como reconocimiento.
Dicho motor nunca fue adaptado por los vehículos de la época, ya que
requería para la inyección del combustible de un compresor de aire muy
voluminoso, lo que impedía su instalación sobre el vehículo.
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Es en los años 20 cuando dicho problema es resuelto por Robert Bosch, que
perfeccionó la bomba de inyección, permitiendo el uso del motor Diesel en
diversos vehículos, sobre todo en los de uso industrial o de transporte medio-
pesado.
En la década de los años 30, comienza a ser aplicado con fines militares,
sobre todo en los carros de combate alemanes, siendo Maybach la firma que
más motorizaciones desarrolló y que más éxito tuvo. Incluso el Dr. Ferdinand
Porsche diseñó un motor Diesel V12 con compresor capaz de desarrollar más
de 400cv, destinado al tanque Mammut, un ingenio de 120 toneladas de peso
y que afortunadamente nunca pasó de la fase de prototipo.
Tras la guerra, la evolución sufrida por el motor Diesel se aplicó sobre todo a
los vehículos pesados, agrícolas y a los trenes, ya que los turismos dotados
con este motor difícilmente tenían éxito.
En la década de los 70, se produce una primera revolución en estas
motorizaciones, que ven su tamaño y su peso reducidos, por lo que se pueden
instalar en vehículos ligeros y turismos, siendo los motores Perkins y los
desarrollados por Volkswagen los más usados. Es en esta época cuando el
Volkswagen Golf Diesel hace historia al colocarse en los puestos de cabeza
en ventas de su segmento.
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En esta época hace acto de presencia el Mercedes Benz C 111, un vehículo
que en su variante Diesel en vez de usar un motor de pistones alternativos usa
un motor Wankeltrirotor, lo que le permite unas prestaciones de escándalo
para un Diesel de la época y actual, como son un 0-100 km/h en 5 segundos y
una velocidad punta de 260 km/h. Dicho vehículo se convirtió en uno de los
principales cazarecords de la época. Sin embargo, problemas de desarrollo y
consumo hicieron abandonar el proyecto.
En los 80 los vehículos Diesel comienzan a gozar de mayor popularidad entre
el público, ya que comienzan a emplearse con mayor frecuencia los
turbocompresores, que dotan a estos motores de mejores prestaciones y
cualidades termodinámicas.
En estos años aparecen los primeros motores con gestión electrónica,
desarrollada principalmente por Bosch y que mejoran las propiedades de
estas mecánicas.
Es en la década de los 90 cuando se produce el boom de los motores Diesel,
favorecido por las mecánicas de origen PSA pero sobre todo por los motores
TDI del grupo Volkswagen, dotados del sistema bomba-inyector, que permiten
unas prestaciones más que dignas a los vehículos que las equipan con unos
consumos muy ajustados.
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También se introducen los primeros motores con sistemas de inyección directa
de combustible, mediante una rampa o rail que suministra combustible a los
inyectores, los comúnmente llamados common rail.
Actualmente se está produciendo una tercera revolución en los motores Diesel
de la mano del grupo Fiat y su tecnología Multijet. Dicho motor es un 4
cilindros que equipa un sistema common rail de segunda generación, que
alcanza presiones entorno a los 1.400 bares, un turbocompresor de geometría
fija e intercooler y culata de 16 válvulas.
En este motor los inyectores pueden actuar con diferentes intensidades, entre
tres y cinco veces, todo ello de manera flexible y controlada. Cuentan con
cinco orificios de 0,12 mm de diámetro.
La entrada de combustible en el cilindro se produce con varias inyecciones
pequeñas, por lo que quemando una misma cantidad de combustible se
consigue una combustión más gradual y completa.
En el Multijet de 1.300 cc se consiguen 70 cv y un par de 18,36 kgm, sin que
el consumo declarado exceda los 4,5 litros a los 100 km.
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El nivel de emisión de gases se situa en 0,018 gramos por kilómetro, por lo
que se situa por debajo de lo exigido por la norma Euro 4, que entrará en vigor
en 2.006.
Su duración estimada es de 250.000 km, periodo en el que no requerirá más
mantenimiento que los cambios de aceite a los 30.000 km.
Para conseguir un peso de solo 130 kg, no se han eliminado componentes o
aligerado, sino que se han miniaturizado, lo que hace pensar en este motor
como un “bonsái” mecánico.
Además de este motor están apareciendo nuevos sistemas para sacar más
rendimiento de los motores Diesel, como el sistema desarrollado por OPC,
filial deportiva de Opel, que consiste en un sistema bi-turbo acoplado al motor
1.9 de inyección directa.
Dicho sistema ha visto la luz en un prototipo de Vectra firmado por OPC, en el
que el motor declara 212 cv y el consumo se mantiene en los 6 litros a los 100
km de origen, consiguiendo además unas prestaciones impresionantes, a la
altura de deportivos consagrados, de hecho su velocidad máxima está limitada
electrónicamente a 250 Km/h.
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En el futuro los avances tecnológicos darán un mayor rendimiento a estos
motores, con unos consumos iguales o inferiores a los actuales, y no solo por
el desarrollo de las mecánicas, sino también por el de los combustibles, de los
que ya hay nuevos tipos, desarrollados por Repsol y BP, que limpian el
sistema de inyección, ahorran combustible, mejoran las prestaciones con
menos emisiones contaminantes y no provocan espuma en el llenado del
depósito.
Desde el año 2.000 los motores Diesel también han entrado de manera oficial
en las competiciones, con un campeonato paralelo al europeo de turismos, y
que no hace más que reafirmar el avance sufrido por el motor Diesel en su
historia.
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La combustión en los motores Diesel.
El motor Diesel funciona por el principio del autoencendido o autoignición, en
el que la mezcla aire-combustible arde por la gran temperatura alcanzada en
la cámara de compresión, por lo que no es necesaria la chispa como en los
motores de explosión. A continuación se explica el proceso.
En cuanto el combustible frio contacta con el aire que se encuentra a gran
temperatura, comienza a elevarse su temperatura, formándose vapor
alrededor de cada una de las gotas. El aire circundante se enfría y toma calor
de la masa de aire comprimido, transmitiéndolo nuevamente a la gota de
combustible que vuelve a calentarse hasta alcanzar su temperatura de
inflamación. Cuando esto ocurre, comienza la combustión y el calor producido
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se pasa a toda la masa de aire y combustible restante, produciéndose su
inflamación.
El tiempo que transcurre entre la entrada de las primeras gotas y el inicio de la
combustión se llama retardo a la inflamación, el cual representa el tiempo de
giro del cigüeñal que transcurre entre el comienzo de la inyección y la
inflamación del combustible.
Durante este periodo se está inyectando combustible de forma continua.
Este fenómeno produce un picado particular, parecido a la detonación en los
motores de gasolina, que aumenta a medida que lo hace el retardo a la
inflamación.
Para reducir este fenómeno es necesario que la combustión se inicie con el
menor intervalo de tiempo respecto a la inyección, por lo que se usa un
combustible con un alto grado de cetanoasi como una buena pulverización del
mismo, con relaciones de compresión elevadas y cámaras de alta turbulencia.
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Existen dos tipos de cámaras: de inyección directa e inyección indirecta.
a). Cámaras de inyección directa.
La inyección se realiza directamente en el cilindro, con alojamientos
especiales en la cabeza del pistón que varían en su forma, para actuar como
cámara de turbulencia y ayudar a la vaporización del combustible. La más
usual es la de forma toroidal, que es una cavidad circular normalmente
simétrica en el centro de la cabeza del pistón, con un pequeño cono en centro
y apuntando hacia arriba.
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Cualquiera que sea el tipo de cavidad, debe estar adaptada al inyector
presente, que se monta en posición vertical o ligeramente inclinada sobre la
culata, formando un ángulo preciso.
Dicho inyector contará con varios orificios de vertido del combustible, estando
adaptado también al diseño de la cámara de combustión.
Dado que el grado de turbulencia es bajo, las relaciones de compresión son
muy elevadas, del orden de 15:1 a 20:1, con lo que se consiguen grandes
presiones y temperaturas y que hacen necesaria también una gran presión de
la inyección.
Es un motor con poca pérdida de calor a través de las paredes, con lo que los
arranques en frio se ven mejorados.
b). Cámaras de inyección indirecta.
En esta disposición la combustión se desarrolla en dos cámaras, una de ellas
la de turbulencia que normalmente es esférica, y que desemboca en la
principal, que está constituída por el espacio comprendido entre el pistón y la
culata.
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La cámara de turbulencia representa los dos tercios del volumen total de la
cámara de combustión.
En estas cámaras la presión de inyección es menos elevada, ya que la
turbulencia creada en la precámara ayuda a la pulverización del combustible.
Esto se traduce en un funcionamiento del motor más suave y con menos
sufrimiento para los distintos órganos que lo forman, ya que el paso de la
combustión de una cámara a otra hace que la fuerza sobre el pistón se aplique
de una forma más progresiva.
Dadas las elevadas compresiones que se alcanzan en estos motores y el gran
calor que desarrollan, los componentes que los forman están más reforzados y
son más pesados que sus equivalentes de un motor de gasolina, por lo que
estos motores son menos revolucionados, pero con una mayor disponibilidad
de par motor a pocas revoluciones. Sus sistemas de refrigeración están más
estudiados y cuidados que otros motores.
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Capítulo II
Sistema de alimentación en los motores Diesel.
Es el encargado de suministrar el combustible necesario para el
funcionamiento del motor, pudiéndose diferenciar dos apartados
fundamentales:
a). Circuito de alta presión, encargado de impulsar el combustible a una
presión determinada para ser introducido en las cámaras de combustión.
b). Circuito de baja presión, encargado de enviar el combustible desde el
depósito en que se encuentra almacenado a la bomba de inyección.
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El circuito quedaría formado así:
Depósito de combustible.
Bomba de alimentación.
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Filtro.
Bomba de inyección.
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Inyectores.
Este sería el funcionamiento de dicho circuito:
La bomba de aspiración succiona combustible del depósito a través de una
rejilla filtrante, que se encuentra en el extremo del tubo de aspiración. Este
combustible llega a través de un primer filtro que elimina las impurezas más
gruesas que lleva en suspensión el gasóleo. Después la bomba lo mandaría al
filtro del combustible y de ahí pasaría a la bomba de inyección, que lo
mandaría a los inyectores.
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La bomba de alimentación normalmente trabaja con presiones en torno a 1 o 2
Kg/cm2. y en cantidad suficiente, siendo una válvula de descarga la que
regula dichas presiones, teniendo una canalización de retorno para el
combustible sobrante que va de vuelta al depósito.
Esta bomba suele contar con una pequeña bomba manual de cebado, que usa
el mismo circuito y que sirve para purgar y llenar las canalizaciones de
combustible.
Si la bomba de inyección es de elementos en línea, la bomba de alimentación
normalmente irá acoplada a ella, recibiendo el movimiento del árbol de levas
de la propia bomba de inyección.
En este caso la bomba normalmente sería del tipo de pistón con muelle
antagonista y rodillo, alojados en un cilindro.
También contaría con válvulas de entrada y salida del combustible.
Si la bomba de inyección fuese rotativa ya incorporaría su propia bomba de
alimentación.
La bomba de inyección suministra el combustible necesario a presión a los
distintos cilindros, a los que pasa a través de los inyectores, que lo pulverizan.
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Desde ellos, el sobrante que no entra en los cilindros se hace retornar por los
conductos de rebose.
En el circuito de alta presión, los tubos entre la bomba de inyección y los
inyectores se fabrican siempre de acero, a causa de las altas presiones que
alcanza el combustible durante el funcionamiento del motor.
Para asegurar el ajuste correcto de cada cilindro y una capacidad de inyección
uniforme para todos ellos, los tubos deben tener la misma longitud entre si, ya
que el cambio de longitud altera el punto de inyección de un cilindro respecto a
los demás.
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El filtrado del combustible.
El petróleo bruto contiene una gran cantidad de impurezas que no se eliminan
por completo en el proceso de destilación. Dichas impurezas suelen estar
constituidas principalmente por azufre, asfaltos y silicatos, que se presentan
en forma de partículas muy duras y cuya densidad les permite mantenerse en
el líquido durante cierto tiempo.
Por otra parte, y debido al uso y al paso del tiempo, el depósito de combustible
puede almacenar polvo, arenas o partículas metálicas.
Por ello es esencial eliminar dichas suciedades, ya que al pasar por los
diversos órganos del sistema de inyección producen una acción de esmerilado
que acelera sobremanera el desgaste, con lo cual dichos componentes
quedan inutilizados.
He aquí la necesidad de una escrupulosa limpieza del combustible hasta
conseguir separar todas las impurezas que lleva consigo, al menos las que
sean superiores a una milésima de milímetro.
Los encargados de cumplir esta misión son los filtros de combustible, que se
emplazan entre la bomba de alimentación y la de inyección.
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El elemento filtrante suele estar constituido por una especie de cartucho de
papel poroso de celulosa especial o fieltro, impregnado de una sustancia que
normalmente suele ser resina fenólica, que tiene la propiedad de absorber el
agua que pueda contener el combustible, procedente de la condensación, que
puede atacar a las superficies metálicas del sistema de inyección, oxidándolas
y deteriorándolas.
Dada la gran importancia que tiene el sistema de filtrado en un motor Diesel,
se hace necesaria la reposición de los cartuchos filtrantes periódicamente,
cada 15.000 km aproximadamente.
La disposición del filtro es la siguiente:
El cartucho filtrante se fija a la cabeza del filtro por medio de un tornillo
pasante, que se rosca en la cubeta. Este cartucho queda acoplado por la parte
superior e inferior por sendos anillos de caucho.
El combustible circula desde la boca de entrada, a través de la materia
filtrante, hasta el fondo de la cubeta, desde la cual sube por el conducto
central para salir por el conducto superior hacia la salida.
En la cubeta hay un tornillo de vaciado para su limpieza de las impurezas
depositadas.
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Algunos filtros disponen en su cubeta inferior de un sensor capaz de detectar
el agua contenida en ella, que ha sido retenida por la materia filtrante.
Dicho sensor es del tipo de sonda capacitiva, que dispone de dos puntas o
electrodos separados y conectados a través de un circuito electrónico a una
lámpara de control.
Ya que el agua tiene una densidad mayor que el gasóleo, cuando se acumula
lo hace en el fondo, por lo que al detectar los electrodos el cambio de
densidad se enciende la lámpara de control
El gasóleo utilizado en los motores de automoción tiene un alto contenido de
ceras que pueden cristalizar cuando la temperatura ambiente desciende de -4º
C aproximadamente. Dichos cristales obstruyen los conductos de paso del
combustible del circuito de alimentación, provocando fallos en el
funcionamiento del motor e incluso la imposibilidad de arrancar al mismo.
Esto hace que existan aditivos que se añaden al combustible en invierno, para
evitar estos depósitos de cera, aunque a temperaturas extremadamente bajas
no pueda evitarse la acumulación de pequeños tapones de cera ( parafinado ).
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Por esta razón algunos filtros están dotados de un sistema de caldeo
consistente en una resistencia eléctrica que rodea el cartucho filtrante o una
placa sumergida en el propio filtro y que calienta el combustible cuando pasa.
En algunas ocasiones el filtro incorpora una pequeña bomba de cebado de
pistón, emplazada en la cabeza del filtro, junto a un tornillo de purga situado
en el conducto de salida. En otros casos puede ser del tipo membrana y tener
una implantación similar a la anterior.
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Capítulo III
4. Sistema de inyección.
Para realizar la combustión es necesario inyectar una determinada cantidad
de combustible finamente pulverizado en la cámara de combustión, en la cual
se encuentra el aire comprimido y caliente. Dicha misión está encomendada a
los inyectores, que reciben el combustible de la bomba de inyección.
El combustible debe ser inyectado en la cámara de combustión en forma bien
definida, pues el correcto funcionamiento de un motor Diesel depende en gran
parte de una inyección correcta. Las condiciones esenciales son:
 Suministrar a cada cilindro y en cada ciclo la cantidad de combustible
justa, adecuándola a las condiciones de marcha del motor.
 Iniciar la inyección en el momento preciso, de forma que la combustión
se realice de forma correcta y por completo, variando el punto de
inyección a medida que el régimen de giro del motor y las condiciones
de carga varían
 Pulverizar el combustible, de forma que se reparta en minúsculas gotas
para facilitar su inflamación.
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 Dar a esas gotas la suficiente capacidad de penetración en la cámara
donde se encuentra el aire comprimido.
 Difundir de manera uniforme las partículas de combustible en el aire de
la cámara de combustión.
Los elementos encargados de cumplir estas necesidades son la bomba de
inyección, que se encarga de dar combustible a cada inyector en el momento
oportuno y a la presión requerida, en una cantidad determinada para cada
condición de funcionamiento del motor, y los inyectores, que pulverizan el
combustible en el interior de las cámaras de combustión de forma uniforme
sobre el aire comprimido que las llena.
Los tipos de bomba de inyección empleados en el mundo del automóvil se
dividen en dos grupos:
 Bombas de elementos en línea.
 Bombas rotativas.
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5. Bomba de inyección de elementos en línea.
En esta bomba se dispone un elemento de bombeo para cada cilindro, de
carrera total constante y de carrera de trabajo variable.
Los elementos de esta bomba se alojan en una carcasa y reciben movimiento
del árbol de levas de la propia bomba, a través de un impulsor de rodillo.
Dicho árbol de levas gira a la mitad de vueltas que el cigüeñal, para que se
produzca una inyección por cilindro cada dos vueltas del cigüeñal. Cada una
de las levas acciona un taqué, que gracias a un rodillo se aplica contra la leva,
obligado por un muelle. El empujador a su vez acciona el émbolo en el interior
del cilindro, que recibe el gasóleo a través de varias canalizaciones.
Ahora se procederá a explicar cada una de sus partes:
a). Elemento de bombeo: está constituido por un pistón y un cilindro. Cada
cilindro está comunicado con la tubería de admisión por medio de unas
lumbreras y con el de salida por medio de una válvula, que es mantenida por
un muelle tarado.
En su parte superior, el pistón tiene un rebaje que comunica con la cara
superior por medio de una rampa helicoidal y una ranura.
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El comienzo de la inyección se produce siempre para la misma posición del
pistón, pues a medida que va subiendo la presión crece en el interior del
cilindro. Cuando esta presión excede la fuerza que hace el muelle, se abre la
válvula de retención y el combustible pasa al circuito de inyección.
Mientras el combustible no salga por el inyector, la presión irá subiendo en
toda la canalización a medida que el pistón suba, y llegado el momento en que
se produzca la apertura del inyector la presión en el interior del cilindro caerá
bruscamente, cesando el suministro de combustible.
Con esto se deduce que la cantidad de gasóleo inyectado depende de la
carrera del pistón, por lo que modificando dicha carrera se varía la cantidad de
combustible a inyectar.
Para modificarla se usa la cremallera de control que al ser movida en un
sentido o en otro varía la carrera del pistón, consiguiendo posiciones de
suministro parcial, suministro nulo y suministro máximo.
En algunas bombas de inyección se montan unos elementos llamados de
agujero único, los cuales disponen en los cilindros de una sola lumbrera, al
mismo tiempo que el émbolo sustituye la ranura vertical por un taladro axial y
la rampa helicoidal por una sesgada y recta. De todos modos, el
funcionamiento es similar al sistema anterior.
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b). Válvula de retención: es la encargada de abrir el paso del combustible que
sale del cilindro camino del inyector, al presionar sobre su cara inferior.
Tan pronto como la rampa helicoidal del émbolo descubre la lumbrera de
comunicación con la galería de alimentación, desciende la presión en la
cámara de impulsión produciéndose el cierre en la válvula de retención.
De esta forma consigue mantener una cierta presión residual en la
canalización que va al inyector, mejorando una inyección posterior al ser ésta
más rápida.
Para cumplir su cometido debe asegurarse una perfecta estanqueidad entre la
válvula de retención y su asiento, disponiéndose para este fin una superficie
cónica de apoyo en la válvula, que es presionada con fuerza por la acción del
muelle antagonista y la presión reinante en la canalización de impulsión hacia
el inyector.
c). Cremallera de control: es la encargada de modificar los tiempos de
inyección del combustible. Esta cremallera es movida por el pedal del
acelerador a través de una palanca y su desplazamiento modifica la posición
de la rampa helicoidal de los pistones.
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Para transmitir este movimiento usa un sector dentado en cada elemento, que
es actuado por la cremallera. La posición que esta toma por la posición del
acelerador puede variar por el mando regulador, como se verá más adelante.
Una de ellas es la posición de paro, que corta el suministro de combustible a
los inyectores.
El recorrido máximo de la cremallera está limitado por un tope ajustable, al
que se conoce como tope de emisión de humos y se dispone en la carcasa de
la bomba.
d). Árbol de mando: generalmente fabricado en acero al níquel, dispone de
tantas levas como cilindros el motor. Dichas levas las tiene labradas.
El resalte de cada una de ellas está mecanizado de tal manera que la
secuencia de las inyecciones en los distintos elementos de bombeo se
produzca en el orden adecuado.
El árbol de levas se apoya en sus extremos, en dos cojinetes de rodillos o
bolas y a él se acoplan el regulador y el variador de avance en el extremo
opuesto. A través de este mecanismo recibe movimiento del motor, desde los
piñones de la distribución concretamente.
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e). Regulador de velocidad: su instalación es necesaria para evitar que el
motor sobrepase un nivel máximo de revoluciones, ya que sería peligroso
alcanzar ciertos regímenes de giro, sobre todo en los motores Diesel.
En las aplicaciones automovilísticas se emplean los reguladores mecánicos de
máxima y de mínima.
La cremallera de control está enlazada a la biela de mando del acelerador por
medio de un sistema de palancas, al que se acopla también el mecanismo
regulador, emplazado sobre el árbol de mando de la bomba. Este regulador
está constituido por unos contrapesos, que debido a la fuerza centrífuga
tienden a desplazarse al exterior cuando giran, contra la oposición de los
muelles.
Si el motor gira a ralentí, los contrapesos tienden a separase, venciendo la
acción del muelle exterior, que se comprime un poco. Inmediatamente
después entran en acción los muelles de máxima, que impiden que las masa
continúen separándose, manteniéndose en esta posición hasta que se alcanza
la velocidad máxima.
Las pequeñas variaciones hacen que las masas se separen o se junten,
variando la carrera de los elementos la cremallera y variando a su vez el
caudal inyectado, manteniendo un ralentí estable.
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La acción de los muelles de velocidad máxima impiden que el giro del motor
en ralentí sea excesivo.
Se deduce que el regulador solo actua con el fin de conseguir un ralentí
estable y no sobrepasar un máximo de revoluciones.
f). Variador al avance a la inyección: es un sistema que hace que la bomba
comience a inyectar combustible un poco antes del momento indicado, como
haría un avance del encendido en los motores de gasolina.
El dispositivo se monta sobre el árbol de mando y actua adelantando el giro de
éste al del motor.
Consta de un plato con unos contrapesos que se sujetan al susodicho con
unos muelles.
Cuando por la velocidad de giro se produce la separación de las masas, se
provoca un desplazamiento angular de la leva de sujeción con respecto al
cuerpo del variador. Este desplazamiento está en función directa del régimen
de giro del motor y es transmitido al eje de levas de la bomba de inyección, en
la cual se produce con esta acción un avance a la inyección.
Al descender la velocidad se vuelven a juntar los contrapesos disminuyendo el
avance.
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Bomba de inyección rotativa.
Este tipo de bomba comienza a surgir en los años 60, ya que son más
adecuadas para motores de pequeña cilindrada y elevado régimen de giro,
como los de los turismos, quedando las bombas lineales relegadas a los
motores de aplicación industrial o agrícola, o a motores de vehículos pesados.
Este tipo de bomba presenta las siguientes ventajas respecto a la bomba de
elementos en línea convencional:
 Menor peso.
 Caudales inyectados rigurosamente iguales para todos los cilindros.
 Velocidad de rotación elevada.
 Menor precio de costo.
 Menor tamaño.
 Mayor facilidad de acoplamiento al motor.
Estas bombas suelen incluir la bomba de alimentación en su cuerpo.
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Bomba rotativa Bosch.
Dispone de un solo elemento de impulsión para todos los cilindros del motor.
Se procede a detallar su estructura:
Sobre el árbol de mando se dispone la bomba de transferencia, que es del tipo
de paletas, que en su giro aspira el combustible desde el depósito, para
enviarlo a presión hasta el variador de avance y al interior del cuerpo de
bomba. La presión de impulsión está regulada por la válvula, que vierte el
combustible sobrante al lado de aspiración de la bomba.
Desde el interior del cuerpo de bomba, el combustible pasa al cuerpo de
bombeo a través del conducto que desemboca por debajo de la electroválvula.
En este cuerpo, el émbolo somete al combustible a una elevada presión, para
hacerlo salir en el momento adecuado hacia el inyector correspondiente, a
través de la válvula de retención.
La válvula electromagnética corta la alimentación de combustible hacia el
cuerpo de bombeo en la parada del motor.
El movimiento de rotación del émbolo de bombeo se logra por medio de un
enlace estriado con el árbol de mando. El desplazamiento del mismo en el
interior de la cabeza hidráulica lo proporcionan las levas o salientes del plato,
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que gira solidario con el eje de mando del émbolo, mientras que los rodillos del
plato permanecen quietos.
De esta manera, cada vez que se presenta un saliente al rodillo, es empujado
el plato de levas hacia la derecha, contra la acción del muelle, que tiende a
aplicarlo contra el rodillo. El acoplamiento estriado permite este deslizamiento.
Con esta transmisión de movimiento, el émbolo se desplaza en el interior de la
cabeza hidráulica hacia adelante y hacia atrás, al mismo tiempo que gira en su
interior. Con ello se consigue bombear el gasóleo hacia los inyectores, como
se verá posteriormente.
El tope de caudal determina el final de la inyección, poniendo en comunicación
la cámara de bombeo con el cuerpo de bomba al final del recorrido de
compresión del émbolo. Este tope es movido por unas palancas, que son
gobernadas por el regulador y la palanca del acelerador.
El regulador centrífugo dispone de unos contrapesos que en función de su
desplazamiento por la fuerza centrífuga, determinan la posición del manguito
desplazable, que a su vez posiciona la palanca y, con ella, el tope de caudal,
determinando así la duración de la inyección y el caudal inyectado. Este
sistema está accionado por un piñón, que engrana con otro que forma parte
del árbol de mando de la bomba.
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El sistema de avance de la inyección es del tipo hidráulico. Dicho avance
depende de la presión a la que es enviado el combustible por la bomba de
transferencia, que es proporcional al régimen de giro del motor.
En la parte superior de la bomba se encuentra el regulador, que en estas
bombas es de tipo centrífugo y que es movido por el piñón del árbol de
mando.
El mecanismo regulador actúa por medio de una serie de palancas sobre el
tope de regulación, que determina el final de la inyección en el émbolo por
medio del vertido del caudal.
Este conjunto se cierra con una tapa, en la que se monta la palanca de mando
del acelerador y el tornillo tope de caudal.
El árbol de mando se acopla al motor por medio de un chavetero en el que se
monta un piñón que es movido por la correa dentada del sistema de
distribución, colocándose la bomba en el bloque motor próxima al sistema.
Este acoplamiento se realiza de manera que la bomba gire al mismo régimen
que el árbol de levas del motor.
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Bomba rotativa CAV.
En estos modelos de bomba rotativa, el rotor distribuidor está dotado de un
elemento de bombeo único, compuesto por dos émbolos de carrera opuesta.
Un conjunto de rodillo-zapata, movido por el relieve interior de un anillo de
levas fijo acciona los émbolos.
El volumen de combustible adecuado a las condiciones de marcha del motor
es distribuido a cada uno de los inyectores en el orden preciso y en el instante
deseado, por medio de un sistema de orificios taladrados en el rotor y el
cabezal hidráulico, dosificado con exactitud a su llegada al dispositivo de
bombeo.
La bomba está dotada de un regulador mecánico centrífugo y un variador del
inicio de la inyección, que actúan del modo ya conocido en los otros tipos de
bomba rotativa.
En la bomba CAV, el elemento de bombeo está situado dentro de un orificio
transversal, en un eje rotativo central que actúa como distribuidor y que gira
dentro de la cabeza hidráulica.
Los émbolos son accionados por lóbulos situados en el interior de la corona de
levas.
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La implantación en el motor y el sistema por el que recibe el movimiento del
motor es igual al de las bombas rotativas Bosch.
En estas bombas se suele utilizar un regulador de tipo mecánico, accionado
por la fuerza centrífuga, que actúa sobre la válvula dosificadora para ajustar
con precisión el caudal inyectado.
La fuerza centrífuga actúa sobre los contrapesos, de forma que se separen y
desplacen la palanca de control, que es la que actúa sobre la válvula
dosificadora para modificar el caudal de gasóleo inyectado.
El sistema que varía el avance de la inyección es igual al empleado en las
bombas rotativas Bosch.
Además de estos sistemas, las bombas CAV disponen de otros mecanismos
correctores capaces de adecuar convenientemente los caudales de inyección
alas distintas fases de funcionamiento del motor Diesel. Entre ellos destacan
el sistema de sobrecarga y el de avance con carga ligera.
El primero permite aumentar de forma considerable el caudal en bajas
revoluciones del motor, de forma que los arranques en frío se ven mejorados.
Esto se consigue aumentando el desplazamiento máximo de los elementos de
bombeo mediante el llamado carro de sobrecarga.
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El dispositivo de avance con carga ligera tiene por finalidad adecuar el avance
a la inyección a las peculiares condiciones de funcionamiento del motor con
cargas ligeras y regímenes medios. Este dispositivo está integrado en el
sistema convencional de avance y es gobernado por una válvula emplazada
en el cabezal hidráulico y activada por la palanca del acelerador, de manera
que en las posiciones de ésta para ralentí o carga ligera, permite el paso de la
presión de transferencia hacia el dispositivo de avance, activándolo
ligeramente para adecuarlo de forma conveniente a estas condiciones de
funcionamiento del motor.
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Capítulo IV
Los inyectores.
Para lograr una buena combustión, es necesario que el combustible sea
inyectado en el interior del cilindro muy finamente pulverizado, con el objetivo
de lograr una mejor y más rápida combustión.
El inyector es el elemento que cumple los requisitos necesarios para conseguir
la pulverización del combustible en la medida idónea y distribuirlo
uniformemente por la cámara de combustión. Es por eso que sus
características dependen del tipo de cámara en que esté montado.
El inyector, cualquiera que sea su tipo, se fija a la cámara de combustión por
medio del portainyector, que está formado por un cuerpo al que se acopla el
inyector en sí, o como también se le llama, tobera. Éste último lo compone el
cuerpo y la aguja.
Una tuerca es la realizada de fijar la unión.
En el interior del cuerpo se aloja la varilla, aplicada contra la aguja por la
acción del muelle, cuya fuerza es regulable por medio del tornillo y la
contratuerca.
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Su funcionamiento es el siguiente: el combustible llega al portainyector por
una canalización que llega de la bomba, y pasa al inyector a través de un
conducto lateral. El sobrante de combustible circula alrededor de la varilla
empujadora, lubricándola, para salir por la canalización que lo lleva al depósito
de combustible por el circuito de retorno.
En la parte superior del portainyector se encuentra el sistema de reglaje de la
presión de tarado del inyector. Dicha presión puede variarse actuando sobre el
tornillo que actúa contra el muelle.
El sistema se encuentra protegido por un tapón.
Debe comprenderse que las superficies de unión del inyector al portainyector
deben tener un mecanizado perfecto, pues si no fuese así se producirían
fugas de combustible, lo cual reduciría el caudal inyectado y haciendo que el
motor funcione de forma defectuosa.
El inyector en sí está formado por dos partes, aguja y cuerpo. Estas dos
piezas están apareadas y presentan un juego de acoplamiento del orden de 2
a 4 micras. El cuerpo lleva un taladro en el que se aloja la aguja, que en su
parte inferior está provista de dos superficies cónicas, de las cuales una apoya
en un asiento formado en el cuerpo y la superior, que es la que recibe el
empuje del líquido que provoca el levantamiento de la aguja.
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Alrededor del cono se forma una cámara, a la que llega el combustible a
presión por un conducto procedente de la bomba de inyección. La salida del
combustible se realiza por un orificio.
El portainyector se fija a la culata en la cámara de combustión, por medio de
una brida, o bien roscado a ella.
En los dos tipos, el inyector acopla en su alojamiento de la culata con
interposición de unas juntas de estanqueidad con forma de arandela, de las
cuales una se sitúa en la punta de la tobera haciendo asiento en el alojamiento
de la culata, y la otra en el portainyector.
Ambas juntas de estanqueidad deben ser sustituidas cada vez que se
desmonte el inyector, ya que de no sustituirse podrían no hacer un acople
correcto, por estar deformadas o adaptadas al inyector anterior.
Debido a las diferentes cámaras de combustión utilizadas en los motores
Diesel, la forma, fuerza de penetración, y pulverización del chorro de
combustible proporcionado por el inyector están adaptados a las condiciones
específicas del motor.
De esta manera, se distinguen dos tipos esenciales de inyectores:
 De orificios.
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 De tetón o espiga.
El de orificios está desarrollado para motores de inyección directa, mientras
que el de tetón tiene varias versiones, cada una de las cuales está diseñada
para una función concreta, y no funcionará de manera satisfactoria si se
emplea en otra aplicación distinta.
Los inyectores de tetón o espiga se utilizan sobre todo en motores de
inyección indirecta, es decir, en motores con precámara de inyección. En este
tipo de tobera, la aguja está provista en su extremo de un tetón con una forma
predeterminada ( cilíndrica o cónica ), que posibilita la formación de un
prechorro, de manera que al comienzo de la abertura se deja un pequeño
espacio en forma de anillo que deja salir muy poco combustible, haciendo una
especie de efecto estrangulador. A medida que se agranda la abertura, por
aumento de la presión de inyección, la sección de paso aumenta, hasta que
hacia el final de la carrera de la aguja se inyecta la dosis principal de
combustible.
En la actualidad, y gracias al avance de los distintos materiales, algunas
piezas de los inyectores son realizadas en material plástico, aunque en zonas
donde la presión no sea un peligro para su integridad.
También se siguen fabricando inyectores completamente metálicos.
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Dispositivo de ayuda al arranque.
Dadas las características de funcionamiento de un motor Diesel, en donde el
gasóleo inyectado debe inflamarse al contacto con el aire caliente encerrado
en la cámara de combustión, se comprende que en condiciones de motor frío
el arranque presente ciertas dificultades, pues en estas condiciones una parte
importante de la temperatura alcanzada por el aire en la fase de compresión
es evacuada por las paredes de la cámara, empeorando las condiciones para
obtener una buena combustión. Por este motivo se han desarrollado los
dispositivos de ayuda para el arranque, que consisten en dispones unos
calentadores o bujías de precalentado en la cámara de combustión, que se
hacen funcionar en condiciones de motor frío.
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Las bujías de precalentado se atornillan a la cámara de combustión en
alojamientos adecuados de la culata y proporcionan calor adicional al aire allí
encerrado durante la compresión.
El elemento calefactor se implanta en la punta del calentador y queda
posicionado en su montaje en la zona más apropiada de la cámara de
combustión, que es junto al inyector.
En algunos motores se implantan los calentadores en el colector de admisión,
calentando el aire que se introduce en el cilindro.
Puede haber varios calentadores en un motor, incluso uno solo ( que estaría
en el colector de admisión ), pero la disposición más normal es de uno por
cilindro.
Constan de un cuerpo metálico provisto de una rosca, para su acoplamiento a
la culata. En el interior del cuerpo se aloja un elemento térmico, en forma de
tubo, en cuyo interior se sitúa la resistencia eléctrica de caldeo, a la que se
hacer llegar la corriente eléctrica a través de la espiral de conexión, desde el
borne de conexión, al que se fija el cable eléctrico por medio de una tuerca. El
paso de la corriente eléctrica por la resistencia hace que ésta se ponga
incandescente calentando la funda metálica que la rodea, la cual transmita el
calor a la cámara de combustión, donde está alojada.
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La conexión eléctrica de las bujías de precalentado se realiza a través de una
central temporizada, que suministra la energía eléctrica en intervalos bien
determinados. Cuando se acciona la llave de contacto, la central permite el
paso de corriente hasta los calentadores durante un tiempo aproximado de 30
segundos, antes de efectuarse el arranque, encendiéndose al mismo tiempo la
luz testigo en el tablero de instrumentos, que advierte al conductor de que se
está realizando el calentamiento previo al arranque. Transcurrido este tiempo,
la luz se apaga, indicando al conductor que ya se puede efectuar el arranque.
Posteriormente, ya con el motor en marcha, la central electrónica suministra
una corriente pulsatoria a los calentadores, que siguen funcionando todavía a
intervalos durante un cierto tiempo, necesario para lograr un rápido
calentamiento del motor.
De esta manera se consigue una importante mejora de la combustión del
combustible con el motor frío.
Esta segunda fase de funcionamiento se prolonga hasta aproximadamente
dos minutos después de haber realizado el arranque del motor.
La caja electrónica de temporización recibe la corriente directamente de la
batería, a través de un borne provisto de un fusible, y recibe la señal de
activación a través del borne de llegada del motor de arranque.
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La temporización que establece esta caja electrónica está determinada por su
circuito interno en este caso.
En otras aplicaciones la estrategia de mando de las bujías de precalentado se
establece en función de diversos parámetros, como son la temperatura del
motor, la temperatura ambiente, las condiciones de carga del motor ...
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Capítulo V
Control electrónico de la inyección Diesel.
La inyección electrónica Diesel puede ser dividida en tres bloques: los
sensores, la unidad de mando y control y los elementos actuadores.
Los sensores registran las condiciones operativas del motor y transforman
diversas magnitudes físicas en señales eléctricas. Un sensor integrado
directamente en el portainyector capta el comienzo de la inyección registrando
el movimiento de la aguja, que reproduce el momento de la inyección.
La presión en el colector de admisión es detectada por un sensor
manométrico, que envía la correspondiente señal a la unidad de control, al
igual que las de los otros sensores.
El captador de régimen motor y posición es de tipo inductivo, similar al que se
dispone en los sistemas de inyección electrónica de gasolina, funcionando de
la forma ya conocida.
Para la medida de la masa de aire aspirado se utiliza un caudalímetro, que
incorpora una sonda de temperatura cuya señal corrige la del caudalímetro
adecuándola en función de la temperatura del aire aspirado.
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La temperatura del motor es medida a través de una termistancia emplazada
en el bloque motor, en contacto con el líquido de refrigeración.
La posición del pedal del acelerador es detectada por un sensor
potenciométrico, que incorpora un interruptor para captar la posición de reposo
que sería la que correspondiese al ralentí.
En la bomba de inyección se incorpora una sonda de temperatura del gasóleo
y un potenciómetro que detecta el recorrido del tope de regulación de caudal.
Todas las señales de los diferentes sensores son enviadas a la UCE, que es
la unidad de control electrónico, estructurada en técnica digital, que contiene
varios microprocesadores y unidades de memoria.
En la unidad de control se procesa la información y se calculas las magnitudes
de las señales de salida de conformidad con las características almacenadas
en la memoria.
Dicha UCE suele estar en el habitáculo de los pasajeros para estar más
protegida de los agentes externos.
En ella hay memorizados diferentes campos característicos que actúan en
dependencia de diversos parámetros, como la carga del motor, el régimen, la
temperatura del motor, caudal de aire...
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Los circuitos electrónicos están protegidos contra perturbaciones de la red del
vehículo en forma de picos de tensión o interferencias. Cualquier anomalía de
funcionamiento detectada queda grabada en la memoria y puede ser leída
posteriormente a través del conector de diagnóstico.
En los casos de avería, la UCE establece un funcionamiento en fase
degradada del motor que permite circular con el vehículo hasta el taller más
próximo.
Desde la UCE se maneja también la caja de precalentado.
Las señales eléctricas de salida de la UCE son transformadas por los distintos
actuadores en magnitudes mecánicas.
De los diversos actuadores podemos citar por su importancia la válvula de
reciclado de los gases de escape y la válvula reguladora de la presión del
turbo, ambas de tipo electromagnético.
En la bomba de inyección se sitúan la válvula de corte de suministro del
combustible y los dispositivos electromagnéticos de corrección del avance de
la inyección y del caudal de inyección.
Las funciones de regulación de caudal y avance de la inyección pueden ser
gobernadas por medios electrónicos, mediante los cuales se optimiza la
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cantidad de gasóleo inyectada, adaptándola exactamente a las necesidades
de la marcha del motor.
La incorporación de estos dispositivos electrónicos a las bombas de inyección
de los motores Diesel conlleva una serie de ventajas fundamentales que
permiten reducir notablemente los consumos de combustible y los niveles de
emisión de gases contaminantes, por cuyas causas se han desarrollado y
aplicado masivamente a las bombas de inyección.
El caudal de combustible inyectado influye notablemente sobre el arranque del
motor, la potencia y el comportamiento de marcha, así como en la emisión de
humos. En la UCE se determina el valor de caudal que debe inyectarse, de
acuerdo con los datos memorizados en campos característicos y los valores
reales medidos por los distintos sensores. De igual manera se determina el
punto de inicio de la inyección.
La precisión del comienzo de la inyección está garantizada por un detector de
movimiento de la aguja del inyector que capta el comienzo exacto de la misma
directamente en el inyector, enviando su señal a la UCE, que la compara con
el inicio de inyección programado en su memoria y genera unos impulsos de
control que son enviados al sistema de variador de avance, que corrige el
punto de inyección en función de las condiciones de marcha del motor.
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Bomba rotativa Bosch con gestión electrónica.
Básicamente es igual a uno del tipo convencional, solo que en este modelo se
ha sustituido el grupo regulador mecánico de caudal por un sistema
electromecánico que realiza las mismas funciones.
El tope de regulación de caudal es similar a las bombas convencionales y
funciona de la misma manera, pero ahora está comandado por una unidad
electromagnética capaz de posicionar el tope de regulación adecuadamente
en función de la cantidad de combustible que se vaya a inyectar.
Para la variación del punto de inicio de la inyección se dispone de una
electroválvula, que comandada desde el calculador electrónico regula la
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presión de transferencia del combustible que se aplica al variador de avance,
mediante el cual se hace variar la posición del anillo de levas y con ello del
avance de la inyección.
Esta electroválvula funciona comandada por impulsos eléctricos, cuya relación
tiempo abierta / tiempo cerrada determina el caudal de paso del combustible y
con ello la presión aplicada al variador de avance.
La unidad de regulación de caudal la constituyen un electroimán fijo y un imán
permanente rotativo unido a un eje que en su extremo inferior forma la rótula
excéntrica acoplada al tope de regulación de caudal.
Por tanto, regulando adecuadamente la frecuencia de los impulsos enviados
desde la UCE, se consigue posicionar convenientemente el tope de caudal
para adecuar el suministro de combustible a las necesidades del motor en
cada una de las condiciones de funcionamiento del mismo.
Bomba rotativa CAV con gestión electrónica.
En las bombas de inyección rotativa CAV, dada la estructura del elemento
único de bombeo, los componentes electrónicos de control presentan una
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configuración y funcionamiento diferentes, aunque ejecutan las mismas
funciones.
Para la regulación de caudal se disponen dos electroválvulas controladas por
el calculador electrónico y un captador de la posición axial del rotor, cuya
señal es enviada al calculador electrónico, de manera que de acuerdo con ella
y otras recibidas de distintos sensores en el motor determina la activación de
las electroválvulas de regulación del caudal. El sistema variador de avance
está gobernado por otra electroválvula controlada también por el controlador
electrónico.
En la misma cámara axial del rotor se ubica el captador de posición del
mismo, capaz de detectar la posición de éste y, en consecuencia, el caudal de
inyección.
En el variador de avance se dispone otro captador, que en este caso detecta
la posición de la leva y, consecuentemente, el avance de la inyección.
En las bombas de inyección CAV se suprime la válvula dosificadora
convencional y las funciones de dosificación y bombeo las realiza el propio
cabezal hidráulico, para lo cual está constituido por una cabeza hidráulica en
la que se aloja el rotor distribuidor, que porta los émbolos de bombeo y las
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zapatas, las cuales presentan una rampa inclinada, que a su vez se aloja en
las rampas del eje de transmisión.
El conjunto queda ensamblado en el anillo de levas de forma que los rodillos
sigan el perfil de las levas para producir el movimiento de bombeo de los
émbolos de manera similar a las bombas convencionales.
Así pues, la dosificación del caudal de inyección se obtiene por la posición
axial del rotor, que permite ajustar la apertura máxima de los émbolos de
bombeo, que en todo momento está controlada por las electroválvulas de
caudal, las cuales reciben impulsos de control desde la UCE, en función de las
condiciones de marcha del motor, detectadas por los diferentes sensores.
La posición axial del rotor es detectada por un captador magnético, que
consiste en un núcleo unido al rotor que se ubica en el interior de la bobina,
modificando la inductancia de la misma, a través de la cual varía la señal que
es enviada a la unidad de control, que de esta manera reconoce la posición
axial del rotor y, en consecuencia, el caudal real de inyección.
De acuerdo con las condiciones de funcionamiento del motor detectadas por
los diferentes sensores, la UCE determina el caudal a inyectar y activa las
electroválvulas para situar el rotor en la posición axial que corresponda.
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El captador de posición detecta esta situación y envía a la Uce la debida
información, que la compara con la requerida y, según la necesidad, aplica
una corrección abriendo una de las electroválvulas de caudal durante un
tiempo determinado para obtener el desplazamiento requerido.
En los sistemas de inyección CAV con control electrónico, el dispositivo de
avance de la inyección presenta una estructura similar al de las bombas
convencionales, con la incorporación de una electroválvula de control.
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Capítulo VI
Sensores del sistema.
Para adecuar los caudales y el punto de la inyección a las necesidades de la
marcha del motor se disponen diferentes sensores en el motor, cuyas señales
son enviadas al calculador electrónico, que las procesa para determinar la
magnitud de la corriente de mando del regulador de caudal y la electroválvula
de avance de la inyección.
Se utilizan generalmente sensores de posición del pedal del acelerador,
régimen motor y posición del pistón en el cilindro, presión en el colector de la
admisión, temperatura del refrigerante y del aire de la admisión, caudal de aire
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de admisión y un sensor capaz de detectar el inicio de la inyección, que se
ubica en uno de los inyectores.
En la UCE hay memorizados diferentes campos característicos que
determinan el avance y el caudal necesarios para cada una de las condiciones
de funcionamiento del motor, dependiendo de diversos parámetros como la
carga, el régimen, la temperatura del motor y el caudal de aire aspirado.
Gestión electrónica del motor Diesel.
En los sistemas de inyección Diesel con control electrónico, las condiciones de
funcionamiento del motor son registradas por sensores, como se ha
mencionado anteriormente, que hacen llegar las correspondientes señales
eléctricas a la unidad de control.
Tanto estos medidores como la propia central electrónica forman el sistema de
control.
A los captadores mencionados deben añadirse los detectores de posición y
sensores incorporados en la propia bomba de inyección y la electroválvula de
paro, que también se conectan a la UCE.
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A partir de todas estas señales, la UCE activa los diversos actuadores de la
bomba de inyección, la caja de precalentado, la electroválvula EGR, el relé de
corte del climatizador, la electroválvula de control de la presión de soplado del
turbocompresor, si dispone de ella, ...
La lógica del calculador incluye las funciones de control de la inyección, los
contaminantes emitidos, las estrategias de marcha del motor, el antiarranque
codificado y la autodiagnosis, memorizando algunas posibles averías.
La cantidad de gasóleo inyectado depende de la UCE. Como magnitudes
principales para establecerla se utilizan las señales recibidas del caudalímetro,
captador de posición del acelerador y el régimen de giro del motor, pero
también otros datos, como la temperatura del motor, la del aire de admisión,
..., son susceptibles de modificar el volumen inyectado.
Todos estos factores son comunicados al dispositivo de mando, que
transforma estos datos en impulsos eléctricos para el gobierno de los diversos
actuadores.
Con el fin de optimizar el comportamiento de marcha pueden tenerse en
cuenta otros factores a la hora de dosificar el combustible, como el instante de
la aceleración, la marcha en retención del motor o el corte de inyección a un
determinado régimen máximo.
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Las oportunas señales son reconocidas por la unidad de control, que en
función de ellas modifica la señal de mando para el actuador de caudal y el de
avance de la inyección.
Si por cualquier causa se detectaran anomalías en el funcionamiento deberían
revisarse los siguientes elementos, de forma preliminar:
 Circuito de arranque en buen estado: batería, cableado y motor de
arranque.
 Circuito de precalentamiento y sus cables en buen estado.
 Fusibles correctos.
 Existencia de combustible.
 Calidad del combustible.
 Aceite motor en buen estado y nivel.
 Tuberías de combustible en buen estado, que no tengan roturas que
produzcan fugas ni estén obstruídas.
 Inexistencia de tomas de aire.
 Circuito de alimentación de aire estanco.
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 Filtro de aire limpio.
 Sistema de escape estanco, sin tomas de aire ni fugas.
 Motor en buen estado mecánico, con una compresión correcta, juego
de válvulas, calado de la distribución, punto de la inyección, tarado de
inyectores, junta de culata ...
Además en todos los casos debe comprobarse que a cada uno de los
sensores le llegue la tensión de mando adecuada.
Después se comprobará que las señales emitidas por la unidad de control
electrónico sean las adecuadas.
En el caso de las sondas de temperatura, la tensión de salida debe
corresponderse con la especificación, y, en cualquier caso, variar en función
de la temperatura, lo cual puede ser comprobado a medida que se calienta el
motor.
Sistema bomba-inyector con mando electrónico.
Las mayores exigencias que imponen cada día las normativas sobre
emisiones sonoras y gases de escape en los motores Diesel, hacen necesario
el desarrollo de nuevas técnicas. Por lo que se refiere a los sistemas de
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inyección directa, una de estas soluciones la constituye el sistema de
inyección de alta presión por medio de un inyector bomba con mando
electrónico, en el que la bomba, el inyector y una válvula electromagnética
constituyen una unidad compacta ubicada en la culata del motor y accionada
mecánicamente por una leva adicional del árbol de levas y eléctricamente por
la unidad de control.
Este sistema es el que emplea el grupo Volkswagen-Audi en sus motores TDI,
que tanto éxito les están reportando.
La implantación de este sistema en el motor se basa en la posición del
inyector en la culata, de forma que queda posicionado en el centro de la
cámara de combustión que forma el pistón.
En este tipo de inyección el inyector está accionado por un balancín que
recibe movimiento de forma directa del árbol de levas.
En el cuerpo del inyector se forma la propia cámara de bombeo, a la cual llega
el combustible por unos conductos labrados en la culata, desde los que pasa a
la zona de alojamiento del inyector saliendo por el conducto de retorno en
dirección al depósito.
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La estructura de todos los componentes del sistema de mando es
especialmente robusta para poder soportar mejor los esfuerzos a los que
estarán sometidos en su funcionamiento, debido en gran parte a las grandes
presiones de trabajo.
El sistema bomba-inyector presenta frente a los sistemas de inyección
convencionales una serie de ventajas, de las cuales destacan:
 Un diseño compacto.
 Una capacidad de alcanzar mayores presiones de trabajo, que en
algunos casos alcanzan los 2.000 bares.
 Disponer de una preinyección separada de la inyección principal.
 Una sonoridad de combustión más reducida.
 Emisiones de gases contaminantes más bajas.
Por el contrario, este sistema también presenta algunos inconvenientes, de los
cuales los más importantes son:
 Un diseño complejo de la culata.
 Mayor exigencia de trabajo para el árbol de levas.
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 Correa dentada sometida a mayores cargas de trabajo.
El esquema de este sistema sería así: el combustible es aspirado del depósito
por una bomba de paletas que es arrastrada por el motor, que lo aspira a
través de un filtro, impulsándolo a través de otro filtro hacia la canalización de
alimentación de los inyectores- bomba, que está labrada en la culata.
El sobrante no inyectado retorna por otra canalización de la culata hacia la
bomba de alimentación, o al depósito directamente.
La bomba de alimentación de combustible es del tipo de paletas y
generalmente dispone un lado para la impulsión de combustible y el otro se
utiliza como bomba de vacío para generar la depresión necesaria para la
activación del servofreno y otros dispositivos.
En el interior de la bomba de impulsión del combustible se ubica una válvula
limitadora de presión, tarada normalmente a 7 bares, que es, por tanto, la
presión de impulsión del gasóleo para alimentar a los inyectores bomba.
Dicha válvula limitadora de presión se encuentra inmediatamente después del
filtro.
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En el circuito de retorno del combustible se dispone otra válvula limitadora de
presión, tarada esta vez a 1 bar y un conducto de by-pass que facilita la purga
de aire en caso de vaciado del circuito.
También en el circuito de retorno se ubican el sensor de temperatura del
combustible y un radiador para enfriarlo, ya que sale caliente de los
inyectores, en los cuales llega a alcanzar temperaturas del orden de 150º C,
que se deben reducir a menos de 80º C antes de verter el combustible
nuevamente en el depósito.
El inyector bomba está dividido en tres secciones fundamentales, como son la
electroválvula de mando, el cuerpo de bombeo y la tobera.
El émbolo de bombeo es accionado en cada ciclo por leva y balancín contra la
fuerza de un muelle antagonista que tiende a mantenerlo en su posición de
reposo.
En la acción de bombeo se impulse al combustible contenido en la cámara. La
tobera es de diseño análogo al de los inyectores convencionales y se abre por
presión, inyectando el combustible finamente pulverizado en el cilindro.
Generalmente dispone de cuatro a cinco orificios de salida.
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La electroválvula está controlada directamente por la central electrónica, que
determina las modalidades de inyección en base a la señal de mando.
Actualmente se emplean inyectores-bomba que efectúan la inyección del
combustible en dos fases, realizando en primer lugar una preinyección de
duración controlada y luego la inyección principal.
En estos inyectores el llenado de la cámara de alta presión se produce cuando
el émbolo se mueve hacia arriba por la fuerza del muelle, aumentando el
volumen de esta cámara. En estas condiciones, la electroválvula no es
alimentada en corriente y se encuentra en posición de reposo, permitiendo el
paso de combustible desde el conducto de alimentación hasta la cámara de
alta presión.
Cuando en el giro del motor la leva presenta su saliente al balancín, en
émbolo comienza su movimiento descendente y el combustible que se
encuentra en la cámara de alta presión es empujado al conducto de
alimentación en sentido contrario al de entrada.
En un determinado instante, la UCE activa la electroválvula y su aguja apoya
en el asiento cortando la salida de combustible hacia el conducto de
alimentación. A partir de ese instante aumenta rápidamente la presión en la
cámara de impulsión, transmitiéndose a través del conducto lateral hasta la
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tobera, cuya aguja que da sometida al empuje que tiende a levantarla. Cuando
la presión alcanza los 180 bares, se supera la fuerza del muelle de la tobera y
comienza la preinyección.
La carrera de levantamiento de la aguja del inyector está limitada en esta fase
de inyección por la formación de un colchón hidráulico. Al alcanzar el émbolo
amortiguador el estrechamiento realizado en el cuerpo de la tobera, se dificulta
enormemente la subida de la aguja y el combustible que está llegando a la
tobera no puede ser desalojado con rapidez.
Como consecuencia de esto, la presión aumenta en la cámara de alta presión
y se aplica al émbolo de evasión situado por encima del muelle del inyector.
Alcanzado un determinado valor de presión, este émbolo se desplaza hacia
abajo contra la fuerza del muelle, desalojando un determinado volumen de la
cámara de alta presión, que hace decaer de manera repentina la presión en la
misma, con lo cual se produce el cierre de la aguja del inyector, finalizando así
la preinyección.
Seguidamente se produce la inyección principal, pues el émbolo de bombeo
sigue su carrera descendente impulsado por el balancín y la correspondiente
leva.
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Con este desplazamiento se produce nueva mente un aumento de la presión
en la cámara de alta presión y, alcanzados los 300 bares, la aguja del inyector
vuelve a levantarse contra la fuerza del muelle, ahora pretensado debido al
descenso del émbolo de evasión, lo que determina una presión de comienzo
de inyección más elevada que la anterior.
La presión continúa en aumento durante esta fase de inyección superando los
2.000 bares, debido a que el émbolo de bombeo impulsa una cantidad de
combustible mayor de la que puede salir por los orificios de la tobera.
El final de la inyección se produce cuando la UCE corta la corriente de
alimentación de la electroválvula y ésta se abre, en cuyo instante el
combustible encerrado en la cámara de alta presión escapa a través de la
electroválvula hacia el conducto de la alimentación.
El consiguiente descenso de la presión en la cámara como consecuencia de la
fuga determina el cierre de la aguja del inyector y el retorno del émbolo de
evasión a su posición de reposo.
Cada una de las electroválvulas de los inyectores-bomba está conectada a la
UCE, que dosifica el combustible en función de la posición del pedal del
acelerador, el régimen del motor y la masa de aire aspirado. La duración de
los impulsos para las electroválvulas determina el caudal de inyección, que
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puede ser corregido en función de la temperatura del motor y otros
parámetros, para lo cual, la UCE recibe información de diversos sensores,
cuya constitución y funcionamiento son similares a los empleados en los otros
tipos de inyección con control electrónico.
El avance de la inyección se establece fundamentalmente por el régimen de
giro del motor, aunque puede ser corregido en función de la temperatura y
condiciones de marcha del motor.
La regulación de la velocidad máxima y el régimen de ralentí se comandan
desde la unidad de control.
En la fase de arranque en frío, cuando uno de los tres sensores de
temperatura registra una temperatura inferior a 10º C, se activa el módulo de
precalentamiento, que alimenta a los calentadores durante un tiempo, que
depende de las condiciones de funcionamiento del motor, como en otros
sistemas de inyección.
Las señales recibidas en la UCE procedentes del interruptor del pedal del
embrague y del freno permiten establecer una ligera reducción del caudal de
inyección para evitar tirones del motor en la marcha.
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Una importante característica de los sistemas de inyección con control
electrónico de los inyectores-bomba es que permiten una corrección selectiva
del caudal por cilindro con la que se logra un funcionamiento más suave del
motor en ralentí. La UCE reconoce el rendimiento de cada uno de los cilindros
a través de la señal de régimen del motor. Tras cada combustión en cada uno
de los cilindros, la UCE registra la aceleración sufrida por el cigüeñal y, si
detecta diferencias entre ellas, corrige el caudal de inyección
convenientemente para igualar el rendimiento de todos los cilindros.
Sobrealimentación de un motor Diesel.
En los motores Diesel el sistema más utilizado para realizar su
sobrealimentación es el que utiliza un turbocompresor, ya que es un sistema
sencillo, fiable y que mejora las cualidades de funcionamiento del motor
además de sus prestaciones. Su funcionamiento no difiere al de los usados en
los motores de gasolina.
En algunos motores se utilizaron compresores volumétricos, pero fueron
desechados por problemas de desarrollo y su mayor complejidad.
El turbocompresor se compone esencialmente por una turbina y un
compresor, montados en el mismo eje. La turbina recibe el movimiento de los
gases de escape, que se encuentran a elevada temperatura, y que la ponen
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en rotación. Al mismo tiempo la rueda del compresor comprime el aire que va
a ser introducido en la admisión y posteriormente en los cilindros.
La cantidad y la presión del aire que entra es proporcional a la velocidad de
rotación.
El turbocompresor presenta en su funcionamiento grandes ventajas, de entre
las cuales destacan:
 Incremento notable de la potencia y el par motor, que puede llegar a un
35% más que el mismo motor en versión atmosférica.
 Son motores generalmente más silenciosos, aunque a veces se percibe
un silbido, procedente del turbo, en las aceleraciones.
 Su rendimiento volumétrico es mayor, con lo que las combustiones son
más completas, dando como resultado un consumo mucho más bajo a
igualdad de potencia.
 La combustión es mucho más eficaz y limpia, con lo que se reducen los
gases contaminantes.
En algunos motores, se intercalan intercambiadores de calor entre el turbo y el
colector de admisión, con el fin de reducir la temperatura del aire de admisión.
Página 69
Dichos intercambiadores pueden ser del tipo aire/aire, si el aire se refrigera por
la circulación de otros aire, o aire/agua, si se refrigera mediante el paso de un
líquido.
Para controlar las presiones de trabajo se coloca una válvula limitadora de
presión, o waste-gate, cuya misión es controlar la presión mínima y máxima
del turbo, para un mejor funcionamiento.
Dicha válvula es controlada por la UCE.
Muchos lo consideraron un motor térmico en rendimiento elevado y menos
contaminante. Ideado por Rudolf Diesel, de quien tomo el nombre genérico,
este tipo de motor fue diseñado originalmente para fabricar con carbón
pulverizado.
Página 70
El 28 de febrero de 1892, Rudolf Diesel obtuvo la primera patente del motor
que le hizo famoso. De hecho, este se diferencia de los de gasolina en un
pequeño detalle: no precisa chispa para iniciar la combustión. Diesel, en su
búsqueda de un motor de alto rendimiento, tuvo en cuenta que según los
principios termodinámicos del físico N.L Sadi Carnot, uno de los padres de la
termodinámica, existía la posibilidad de que una mezcla de aire y combustible
pudiera explotar simplemente si se comprimía lo suficiente.
Página 71
Durante años, los motores Diesel tuvieron aplicaciones limitadas a causa de
dificultades prácticas. Eran pesados, ruidosos y producirán grandes
vibraciones. Su potencia, además, era muy inferior a la de los motores de
gasolina de cilindrada similar. Solo la llegada de nuevas tecnologías, como el
turbocompresor o la inyección directa, permitió que se popularizasen entre los
automovilistas, hasta el punto de que, en el año 2000, en algunos mercados
europeos, los turismos Diesel igualaron y superaron en ventas a los de
gasolina. Sin embargo, en Estados Unidos continuaron siendo poco menos
que anecdóticos.
Diesel ideo un motor de cuatro tiempos y elevada compresión, capaz de
funcionar con diversos tipos de combustibles pesados, tanto líquidos como
Página 72
sólidos. La primera tentativa, auspiciada por la firma Man, fue un fracaso. El
motor simplemente exploto, Diesel necesito tres años más para poner a punto
el primer motor practico de este tipo. Fue en 1898, seis años después de
registrar su patente, cuando presento en Munich, su primer motor practico,
unos cuatro tiempos monocilíndricos, refrigerados por agua. Un cervecero
norteamericano. Adolphus Busch, adquirió la patente para Estados Unidos
y muy pronto un moto bicilindrico comenzó a producir electricidad para sus
factorías.
Diesel se dio cuenta de que los motores de gasolina ofrecían un rendimiento
muy pobre debido a su baja relación de compresión. En aquellos tiempos esta
era de apenas 6/1 (es decir, la mezcla se comprimía hasta que su volumen
inicial), para evitar la detonación (explosión incontrolada) de la misma. Los
motores Diesel debían funcionar con relaciones de compresión de 20/1 e
incluso superiores.
Página 73
La violencia de la explosión, así como la necesidad de una gran cantidad de
aire para funcionar, fueron los puntos débiles iniciales. Peso, volumen, ruido y
vibraciones hicieron que los primeros motores Diesel solo se utilizaran en
instalaciones estáticas, es decir, para generar electricidad o mover máquinas.
En 1903, el Vandal fue el primer barco propulsado por motores Diesel y, hacia
1912, este sistema se había popularizado. En 1910, H. Saurer presento el
primer motor Diesel para la automoción, aunque todavía fueron necesarios
varios años para que el sistema se hiciera realidad.
Página 74
En 1923, Daimler Benz presento un motor Diesel de 40 CV, que fue instalado
en el camión 5K3. Se trataba de un motor por entonces liviano y rápido (ya
giraba a 1.000 rpm), con cuatro cilindros. Para evitar o paliar los problemas
prácticos, le mezcla de aire y gasoil no se inyectaba directamente en el
cilindro, sino en una precamara. El primer turismo Diesel, un Mercedes, no
llego hasta 1934.
Aunque el Diesel estaba diseñado para funcionar con numerosos
combustibles, pronto quedó muy claro que el gasoil era el idóneo. Aunque
líquido, se trata de un combustible pesado, y por lo tanto, casi imposible de
vaporizar. Para conseguir la mezcla, debía introducirse en el cilindro muy
pulverizado. Ello fue posible gracias a la invención de los sistemas de
inyección.
Página 75
Para conseguir motores mas pequeños, los ingenieros recurrieron a introducir
aire a presión en los cilindros, primero mediante la adopción de compresores
volumétricos y mas adelante de turbocompresores. Además, la inyección de
precamara fue sustituida a finales de los años noventa y principios de 2000
por la inyección directa. Este paso había sido dado en los camiones hacia
algún tiempo, pero, en 1990, aun no se habían conseguido inyectores tan
rápidos y con la elevada presión necesaria para los motores de turismo, que
giraban entre 4.000 y 4.500 rpm, un régimen que duplicaba con creces el de
un motor de camión.
Página 76
Capítulo VII
Motor diesel de cuatro tiempos
Componentes
Válvulas.
Las válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el
momento oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño
que la de escape. Válvulas de un motor diesel.
Página 77
En una válvula hay que distinguir las siguientes partes:
*Pie de válvula. Vástago. Cabeza.
La parte de la cabeza que está rectificada y finamente esmerilada se llama
cara y asienta sobre un inserto alojado en la culata. Este asiento también lleva
un rectificado y esmerilado fino.
El rectificado de la cara de la válvula y el asiento se hace a ángulos diferentes.
La válvula siempre es rectificada a 3/4 de grado menos que el asiento. Esta
diferencia o ángulo de interferencia equivale a que el contacto entre la cara y
el asiento se haga sobre una línea fina, proporcionandoÄrbol de levas de un
motor diesel un cierre hermético en toda la periferia del asiento. Cuando se
desgaste el asiento o la válvula por sus horas de trabajo, este ángulo de
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interferencia varía y la línea de contacto se hace más gruesa y, por tanto, su
cierre es menos hermético.
De aquí, que de vez en cuando haya que rectificar y esmerilar las válvulas y
cambiar los asientos.
Las válvulas se cierran por medio de resortes y se abren por empujadores
accionados por el árbol de levas. La posición de la leva durante la rotación
determina el momento en que ha de abrirse la válvula.
Las válvulas disponen de una serie de mecanismos para su accionamiento,
que varía según la disposición del árbol de levas.
Como partes no variables de los mecanismos podemos señalar:
La guía, que va encajada en la culata del cilindro y su misión consiste en guiar
la válvula en su movimiento ascendente y descendente para que no se desvíe.
Los muelles con sus sombreretes, que sirven para cerrar las válvulas.
Página 79
Rotador de válvulas, cuyo dispositivo hace girar la válvula unos cuantos
grados cada vez que ésta se abre. Tiene por objeto alargar la vida de la
válvula haciendo que su desgaste sea más uniforme y reduciendo la
acumulación de suciedad en la cara de la válvula y el asiento y entre el
vástago y la guía.
Para abrir las válvulas se utiliza un árbol de levas que va sincronizado con la
distribución del motor y cuya velocidad de giro es la mitad que la del cigüeñal;
por tanto, el diámetro de su engranaje seráEje de balancines de un motor
diesel de un diámetro doble que el del cigüeñal. Asimismo, según su situación
varía el mecanismo empujador de las válvulas.
* Cuando el árbol de levas es lateral el mecanismo empujador consta de leva,
taqué, varilla, balancín y eje de balancines.
Página 80
* Cuando el árbol de levas va en cabeza la leva actúa directamente sobre un
cajetín cilíndrico.
* También otro motores de cuatro válvulas por cilindro la leva actúa
directamente sobre un rodillo de un balancín en forma de horquilla. El principio
es el mismo que el de levas laterales con la diferencia que se ha abandonado
la varilla de empuje.
Engranajes de distribución.
Conduce los accesorios y mantienen la rotación del cigüeñal, árbol de levas,
eje de leva de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación
correcta de desmultiplicación.Esquema de un engranaje tipico de distribución
El engranaje del cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que
componen el tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados
entre sí, de forma que coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos.
Página 81
Capítulo IX
Está localizada en el fondo del motor en el cárter del aceite. Su misión es
bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor. La bomba
es mandada por u engranaje, desde el eje de levas hace circulas el aceite a
través de pequeños conductos en el bloque. El flujo principal del aceite es
para el cigüeñal, que tiene unos taladros que dirigen el lubricante a los
cojinetes de biela y a los cojinetes principales. Aceite lubricante es también
salpicado sobre las paredes del cilindro por debajo del pistón.
Página 82
Bomba de agua.
Es la encargada, en los motores refrigerados por líquido, de hacer circular el
refrigerante a través del bloque del motor, culata, radiador etc.Bomba de agua
de un motor diesel
La circulación de refrigerante a través del radiador trasfiere el calor del motor
al aire que circula entre las celdas del radiador. Un ventilador movido por el
propio motor hace circular el aire a través del radiador.
Página 83
Antivibradores.
En un motor se originan dos tipos de vibraciones, a consecuencia de las
fuerzas creadas por la inercia de las piezas giratorias y de la fuerza
desarrollada en la carrera de explosión.
* Vibraciones verticales.
* Vibraciones torsionales.
En el diseño de los motores se procura evitar las vibraciones. Sin embargo, al
no poder ser anuladas completamente por métodos normales, se emplean
otros medios para compensarlas o amortiguarlas, como son: Ejes
compensadores y amortiguadores.
Página 84
Ejes compensadores.
Todos los motores de cuatro cilindros, así como los de ocho en V de 60º, por
tener los brazos del cigüeñal en un mismo plano, se ven afectados de un
desequilibrio inherente producido por el desplazamiento del centro de
gravedad de las piezas móviles durante las cuatro carreras del pistón.
Esta fuerza vibratoria vertical, que tiende a hacer saltar el motor y arrancarlo
de su anclaje, podemos contrarrestarla aplicando, por medio de un dispositivo,
una fuerza igual y de sentido contrario. Se utilizan unos ejes compensadores
que van engranados en la distribución del motor.
Estos ejes o contrapesos van calados en la distribución de forma que originen
una fuerza igual y contraria a la que se produce al desplazarse el centro de
gravedad de las piezas móviles, anulándose sus efectos. Para ello tienen que
girar a doble velocidad que el cigüeñal.
Asimismo, giran entre sí en direcciones opuestas, para evitar que se origine
una oscilación o vibración lateral del motor.
En los motores de 8 cilindros en V de 60º, llevan dos ejes excéntricos que van
engranados; uno en la distribución delantera y otro en la trasera, y en estos
Página 85
motores, al revés que en los de 4 cilindros, los contrapesos giran en el mismo
sentido que el cigüeñal.
Es importante que estos ejes se compruebe van engranados en sus marcas,
pues en caso contrario en vez de anular las vibraciones las aumentarían.
Amortiguadores.
En todos los motores se producen las vibraciones torsionales, por la torsión
momentánea debida a la fuerza desarrollada en la carrera de explosión y su
recuperación en el resto del ciclo.
Aunque el volante se diseña con suficiente tamaño y masa, para que su
inercia mantenga un giro uniforme, absorbiendo energía en los impulsos
giratorios y devolviéndola en el resto del ciclo; no evita que el cigüeñal se
retuerza en esos momentos de aceleración.
Página 86
Por ello se utiliza otro dispositivo en el otro extremo del cigüeñal, llamado
amortiguador de vibración que tiene por objeto crear una fuerza torsional igual
y de sentido contrario a la que sufre en el instante de la explosión, para que
sus efectos se anulen.
Hay dos tipos de amortiguadores o dampers:
El primero utiliza como material amortiguador el caucho. Los cambios de par
del cigüeñal son absorbidos por él y la energía es disipada en forma de calor.
Por ello, una manera de comprobar si funciona bien un damper es notar si
está más caliente que el resto de las piezas del motor que le rodean.
El amortiguador tipo viscoso consta esencialmente de una corona pesada,
alojada en una carcasaAmortiguador de un motor fijada a un extremo del
cigüeñal, pudiéndose mover libremente dentro de ella al estar suspendida en
un fluido (silicona). Esta corona tiende a oponerse a cualquier cambio súbito
de velocidad, transmitiendo esta resistencia a través del fluido a la carcasa y
por tanto al cigüeñal, contrarrestando o amortiguando la vibración torsional.
El fluido absorbe gran cantidad de energía de movimiento de la corona, por lo
que se calienta.
Página 87
Es conveniente observar periódicamente el estado del damper por si ha
sufrido un golpe o abolladura que pudiera limitar el movimiento libre de la
corona, pues entonces su efecto se sumaría al que soporta el cigüeñal con el
peligro consiguiente de rotura por esfuerzo torsional.
Funcionamiento básico
El motor de gasolina al principio tenía muy poca eficiencia. El ingeniero
alemán Rudolf Diesel estudió las razones y desarrolló el motor que lleva su
nombre (1892), cuya eficiencia es bastante mayor.
El proceso se es explica acá:el funcionamiento básico de este motor de 4
tiempos son los mismos pasos que el motor de 4 tiempos a nafta pero con
cambios y ausencias en varias piezas.
Para tener una idea del funcionamiento de un motor Cuatro Tiempos
recomiendo dar una mirada por este post:http://taringa.net/posts/autos-
motos/1362857/No-te-pierdas-este-post-sobre-Motos-4t!!.html" target="_blank"
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este-post-sobre-Motos-4t!!.html
Página 88
Los pasos internos
Admisión
Compresión
Detonación
Escape
Tiempo (aspiración):
Aire puro entra en el cilindro por el movimiento retrocediente del pistón.
Tiempo (compresión):
El pistón comprime el aire muy fuerte y éste alcanza una temperatura muy
elevada.
Tiempo (carrera de trabajo):
Se inyecta el gasoil, y éste se enciende inmediatamente por causa de la alta

temperatura
Tiempo (carrera de escape):
El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape
Página 89
Capítulo X
Para recordar.
Al motor a diesel
Quien lo inventó?
Fue este señor llamado Rudolf Christian Karl Diesel y aunque lo esten
pensando en la escuela no le tomaban el pelo por su apellido,pero si a los
Diesel que vivieron despues de él
Página 90
Nació en París el 18 de marzo de 1858 – Canal de la Mancha,yfallecio el 29
de septiembre de 1913) fue un ingeniero alemán inventor del motor de
combustión de alto rendimiento que lleva su nombre, el motor diésel. Motor
aplicable a la locomoción, presentado en la feria internacional de París como
el primer motor que usa aceite mineral como combustible y posteriormente
llamado "motor de combustión", posteriormente tomaría el nombre de su
inventor.
Hijo de inmigrantes bávaros, nació en París. En 1870 la familia tuvo que
abandonar Francia al estallar la guerra franco-prusiana, y Rudolf fue enviado a
Augsburgo.
Discípulo del inventor de la nevera Carl von Linde a partir de 1875 en Múnich.
Regresó a París como representante de la empresa de máquinas frigoríficas
de su maestro.
Entre 1893 y 1897 construyó en MAN (perteneciente al grupo Krupp) el primer
motor del mundo que quemaba aceite vegetal (aceite de palma) en
condiciones de trabajo.
Página 91
El Instituto de Ingenieros Mecánicos le concedió la Orden del Mérito por sus
investigaciones y desarrollos sobre los motores con aceite de cacahuete,
posteriormente usaron petróleo por ser más barato. Se consideraba a sí
mismo como un filósofo social, aunque su libro Solidarity, donde describe su
visión de la empresa, sólo vendió 200 ejemplares.
Se supone que murió el 29 / 30 de septiembre de 1913 y (se supone que)
ahogado, pues desapareció del buque que cubría el trayecto de Amberes a
Inglaterra en el que viajaba. Un par de días después su cuerpo fue encontrado
por un bote de la guardia costera. Como era lo común en ese entonces, sólo
se tomaron sus pertenencias (identificadas posteriormente por su hijo) y el
cuerpo fue arrojado de nuevo al mar.
Se manejan varias hipótesis sobre su muerte, la primera indica que se suicidó
en vista de encontrarse en quiebra, aunque su familia creyó que fue asesinado
y sus ideas robadas. Otra hipótesis indica que agentes alemanes lo
asesinaron para evitar la difusión de sus inventos, en vista de que la guerra se
encontraba cercana y él estaba decidido a permitir que cualquiera (Francia e
Inglaterra entre ellos) comprara licencias sobre sus patentes.
Página 92
Bibliografía.
Para le realización de este trabajo he recurrido a los siguientes libros y
publicaciones:
 Sistemas auxiliares de motor, de José Manuel Alonso.
 Revista Car and Driver, de Marzo del 2.003.
 Revista GT Max, de Septiembre / Octubre de 2.002.
 Revista GT Max, de Enero / Febrero de 2.004.
Página 93

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Colegio Internacional del Pacífico

Proyecto de Investigación “Motor a Diesel”

En este trabajo he pretendido resumir la arquitectura que adopta el motor

Diesel y la de los sistemas que lo componen.

Antes de introducirme en las explicaciones de los diversos funcionamientos de

los sistemas, el cómo están formados y el lugar en el que se instalan, he

formado un capítulo en el que narro la historia del motor Diesel, mezclando

datos importantes en su historia con otros que adquieren el carácter de

En sus principios, estos motores parecían abocados a los vehículos agrícolas

y de tamaño grande o transporte pesado, no a una difusión como la que ha

alcanzado en nuestros días, ya que hasta no hace mucho no eran motores

que calaran en el público de buena manera, y es ahí donde está el mérito de

avances que la tecnología les ha permitido con un lavado de cara público,

cualquiera para equipar a un vehículo automóvil.

La evolución del motor Diesel.

el primer motor de combustión funcional, siendo otorgado el apellido del

creador al motor como reconocimiento.

requería para la inyección del combustible de un compresor de aire muy

voluminoso, lo que impedía su instalación sobre el vehículo.

perfeccionó la bomba de inyección, permitiendo el uso del motor Diesel en

diversos vehículos, sobre todo en los de uso industrial o de transporte medio-

de 400cv, destinado al tanque Mammut, un ingenio de 120 toneladas de peso

y que afortunadamente nunca pasó de la fase de prototipo.

con este motor difícilmente tenían éxito.

En la década de los 70, se produce una primera revolución en estas

motorizaciones, que ven su tamaño y su peso reducidos, por lo que se pueden

instalar en vehículos ligeros y turismos, siendo los motores Perkins y los

desarrollados por Volkswagen los más usados. Es en esta época cuando el

Volkswagen Golf Diesel hace historia al colocarse en los puestos de cabeza

En esta época hace acto de presencia el Mercedes Benz C 111, un vehículo

que en su variante Diesel en vez de usar un motor de pistones alternativos usa

un motor Wankeltrirotor, lo que le permite unas prestaciones de escándalo

para un Diesel de la época y actual, como son un 0-100 km/h en 5 segundos y

principales cazarecords de la época. Sin embargo, problemas de desarrollo y

consumo hicieron abandonar el proyecto.

En los 80 los vehículos Diesel comienzan a gozar de mayor popularidad entre

el público, ya que comienzan a emplearse con mayor frecuencia los

turbocompresores, que dotan a estos motores de mejores prestaciones y

En estos años aparecen los primeros motores con gestión electrónica,

desarrollada principalmente por Bosch y que mejoran las propiedades de

Es en la década de los 90 cuando se produce el boom de los motores Diesel,

consumos muy ajustados.

También se introducen los primeros motores con sistemas de inyección directa

de combustible, mediante una rampa o rail que suministra combustible a los

inyectores, los comúnmente llamados common rail.

Actualmente se está produciendo una tercera revolución en los motores Diesel

de la mano del grupo Fiat y su tecnología Multijet. Dicho motor es un 4

cilindros que equipa un sistema common rail de segunda generación, que

alcanza presiones entorno a los 1.400 bares, un turbocompresor de geometría

fija e intercooler y culata de 16 válvulas.

cinco orificios de 0,12 mm de diámetro.

La entrada de combustible en el cilindro se produce con varias inyecciones

pequeñas, por lo que quemando una misma cantidad de combustible se

consigue una combustión más gradual y completa.

En el Multijet de 1.300 cc se consiguen 70 cv y un par de 18,36 kgm, sin que

el consumo declarado exceda los 4,5 litros a los 100 km.

El nivel de emisión de gases se situa en 0,018 gramos por kilómetro, por lo

Su duración estimada es de 250.000 km, periodo en el que no requerirá más