MOTOR A GASOLINA
Ciclo de funcionamiento del motor.
Carrera de Compresión (2do Tiempo): Cuando el pistón alcanza el Punto Muerto Inferior, el pistón comienza a subir y comprime la mezcla.
Descripción de los sistemas
Sistema de alimentación.
Es el encargado de recibir, almacenar y proporcionar el combustible para el funcionamiento del motor. Proporcionar en forma dosificada el combustible necesario para todos los regímenes de funcionamiento del motor, ya sea en ralentí, velocidad media o a plena carga.
Se considera una mezcla normal cuando la proporción es de 1 gramo de gasolina por cada 14,7 gramos de aire para los motores de explosión, y de 1 gramo de gasoil por cada 18 gramos de aire para los diesel.
El sistema de combustible se compone de las siguientes piezas: tanque, tuberías, bomba de combustible. El tanque almacena el combustible y contiene unas tuberías de entrada y salida y un sistema de evaporación de gases para que los vapores del tanque no se despidan hacia la atmósfera. Las tuberías deben permanecer limpias y sin dobleces. La bomba de gasolina puede ser eléctrica o mecánica.
Sistema de distribución.
Es el sistema que coordina los movimientos del conjunto móvil para permitir el llenado de los cilindros con la mezcla aire-combustible, su encendido y el vaciado de los cilindros, a fin de aprovechar al máximo la energía química del combustible.
La función del sistema de distribución es la de permitir la apertura y cierre de las válvulas en forma sincronizada con los desplazamientos del pistón. Generalmente es el sistema de distribución el encargado de coordinar también la señal de encendido. Los engranes del sistema de distribución dan la relación de movimientos del cigüeñal con el árbol de levas. Los engranes del cigüeñal y árbol tienen marcas del fabricante que deben ser sincronizadas al montar la cadena.
La lubricación forma una parte fundamental de las operaciones del mantenimiento preventivo que se deben realizar al vehículo para evitar que el motor sufra desgastes prematuros o daños por utilizar aceite contaminado o que ha perdido sus propiedades. La lubricación tiene varios objetivos. Entre ellos se pueden mencionar los siguientes:
Para permitir que el aceite pase por los pasajes perforados en el bloque del motor y lubrique el cigüeñal, los cojinetes principales deben tener agujeros de alimentación de aceite, de modo que a cada rotación de éste permitan el paso del aceite.
Sistema de lubricación
La lubricación forma una parte fundamental de las operaciones del mantenimiento preventivo que se deben realizar al vehículo para evitar que el motor sufra desgastes prematuros o daños por utilizar aceite contaminado o que ha perdido sus propiedades. La lubricación tiene varios objetivos. Entre ellos se pueden mencionar los siguientes:- Reducir el rozamiento o fricción para optimizar la duración de los componentes.
- Disminuir el desgaste.
- Reducir el calentamiento de los elementos del motor que se mueven unos con respecto a otros.
Circuito de aceite en el motor
Una flecha montada en el engrane del árbol de levas hace funcionar la bomba de aceite, esta succiona el aceite a través de la coladera que está colocada en la parte inferior del cárter y lo envía al filtro de aceite, de aquí el aceite pasa entre conductos y pasajes, éste al pasar bajo presión por los pasajes perforados, proporciona la lubricación necesaria a los cojinetes principales del cigüeñal, las bielas, los balancines y los pernos de los balancines. Las paredes de los cilindros son lubricadas por el aceite que escurre de los pernos de las bielas y de sus cojinetes.
Después de que el aceite ha sido forzado hasta el área que requiere lubricación, el aceite cae nuevamente hasta su depósito, listo para ser succionado por la bomba y utilizado otra vez.
Sistema de refrigeración.
En el interior del motor se alcanzan temperaturas increíbles de hasta 2000 grados centígrados. El Sistema de Refrigeración está diseñado para disipar parte de la temperatura generada a través del proceso de combustión del motor, por lo que debe:
- Absorber
- Circular
- Controlar
- Disipar la Temperatura.
- Desgaste prematuro de partes por sobrecalentamiento, en especial en el pistón con la pared del cilindro.
- Pre-ignición y detonación.
- Daño a componentes del motor o accesorios (radiador, bomba de agua, cabeza del motor, monoblock, bielas, cilindros, etc.).
- Corrosión de partes internas del motor.
- Entrada de refrigerante a las cámaras de combustión.
- Fugas de refrigerante contaminando el aceite lubricante.
- Evaporación del lubricante.
- Formación de películas indeseables sobre elementos que transfieren calor como los ductos del radiador.
- Sobre-consumo de combustible.
- Formación de lodos por baja o alta temperatura en el aceite lubricante.
- Bomba de Agua.
- Radiador.
- Termostato.
- Indicador de la Temperatura del Agua.
- Ventilador.
- Enfriadores de aceite.
- Refrigerante.
Sistema eléctrico y electrónico
La Batería: Es la que proporciona energía eléctrica al vehículo, partiendo de una energía química producida por la reacción de un electrolito (disolución de agua destilada y ácido sulfúrico), principalmente con el motor parado.
Circuito de carga: Para reponer la energía de la batería que consume el automóvil, se recurre a un generador de corriente alterna movido por el cigüeñal mediante una correa que a su vez mueve la bomba de agua. El generador de corriente es el denominado alternador.
Circuito de encendido: Es el encargado de producir la chispa en las bujías para que se inflame la mezcla carburada en los cilindros.
La corriente de 12 voltios (baja tensión) de la batería, pasa a la bobina, por medio de los platinos (ruptor) se consigue una corriente (alto voltaje), necesaria para que salte la chispa en las bujías e inflame la mezcla en los cilindros.
Circuito de iluminación y otros: Las luces, radio, bocinas, etc., toman la corriente de la batería, por lo que no hay que abusar de ellos cuando no funciona el motor para evitar la descarga de la batería.
Circuito electrónico para la inyección de gasolina: Este circuito es predominante para la combustión, aquí interviene la UEC (Unidad Electrónica de Control) que es la que manda la señal para la dosificación del combustible por medio de los inyectores.
Circuito para las bujías de caldeo: Este circuito se presenta solamente en motores diesel, ya que estos motores requieren calentar el aire al entrar en la cámara para lograr la combustión por medio de la alta compresión.
Sensores
El sensor (también llamado sonda) es el encargado de medir las condiciones de marcha del motor y del vehículo, esos datos llegan a la computadora de inyección (ECU) y son analizados. La ECU elabora en función de esos valores, señales de salida que serán llevadas a cabo por los actuadores.
Actuadores.
Se denominan actuadores a todos aquellos elementos que acatan la orden de la ECU y efectúan una función o corrección. Estos son alimentados por un relé de contacto con 12 voltios y comandados por la ECU a través de masa o pulsos de masa.
Entre lo actuadores tenemos:
- Inyector.
- Bobina de Encendido.
- Motor Paso a Paso.
Sistema de suspensión.
Tipos de suspensión
Suspensión de eje rígido.
Las primeras suspensiones estaban formadas por un "eje rígido" en cuyos extremos se montaban las ruedas. Como consecuencia de ello, todo el movimiento que afecta a una rueda se transmite a la otra del mismo eje. En la figura inferior podemos ver como al elevarse una rueda, se extiende su inclinación al eje y de este a la otra rueda. Como el eje va fijado directamente sobre el bastidor, la inclinación se transmite a todo el vehículo.Este montaje es muy resistente y más económico de fabricar, pero tiene la desventaja de ser poco cómodo para los pasajeros y una menor seguridad.
Están compuestas por una serie de hojas de acero que se mantienen aplicadas unas contra otras formando un conjunto elástico y de gran resistencia a la rotura.
Suspensión independiente.
Este sistema de suspensión tiene un montaje elástico independiente que no está unido a otras ruedas. A diferencia del sistema rígido, el movimiento de una rueda no se transmite a la otra y la carrocería resulta menos afectada.
Ballestas
La mayor de las hojas (A) se llama maestra y terminan en dos extremos curvados formando un orificio u ojo (B), en el que se aloja un bulón para su fijación al chasis.
La suspensión por ballestas suele utilizarse en vehículos dotados de puente trasero rígido y eje delantero de la misma naturaleza, en los cuales, la unión a las trompetas o al eje se realiza ligeramente por delante del centro de la ballesta, por medio de bridas.
Muelles helicoidales
Barra de torsión.
Este tipo de muelle está basado en el principio de que si a una barra de acero elástico sujeta por uno de sus extremos, se le aplica por el otro un esfuerzo de torsión, la barra se retuerce, volviendo a su posición primitiva cuando cesa el esfuerzo aplicado.
Para comprender mejor el efecto amortiguador de la barra de torsión, puede imaginarse ésta como un muelle helicoidal estirado, donde la torsión es equivalente a la compresión de las espiras del muelle.
Sistema de transmisión
Está formado por un conjunto de mecanismos que se encargan de transmitir, a las ruedas motrices del vehículo, la fuerza desarrollada por el motor. Sus partes constitutivas cumplen tareas específicas y a su vez interaccionan para trabajar en conjunto.El sistema de transmisión está formado básicamente por los siguientes elementos:
Caja de velocidades.
En los vehículos, la caja de cambios o caja de velocidades es el elemento encargado de acoplar el motor y el sistema de transmisión con diferentes relaciones de engranes o engranajes, de tal forma que la misma velocidad de giro del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas.
La caja de cambios tiene la misión de reducir el número de revoluciones del motor e invertir el sentido de giro en las ruedas, cuando las necesidades de la marcha así lo requieren. Va acoplada al volante de inercia del motor, del cual recibe movimiento a través del embrague. Acoplado a ella va el sistema de transmisión.
La caja de cambios está constituida por una serie de ruedas dentadas dispuestas en tres árboles.
- Árbol primario
- Árbol intermedio
- Árbol secundario
- Eje de marcha atrás
Clasificación de las cajas de velocidades
Cajas de velocidades mecánicas.
Tradicionalmente se denominan cajas mecánicas a aquellas que se componen de elementos estructurales (carcasas y mandos) y funcionales (engranajes, ejes, rodamientos, etc.) de tipo mecánico. En este tipo de cajas de cambio la selección de las diferentes velocidades se realiza mediante mando mecánico, aunque éste puede estar automatizado.
Los acoplamientos en el interior se realizan mediante mecanismos compuestos de balancines y ejes guiados por cojinetes. El accionamiento de los mecanismos internos desde el exterior de la caja se realiza mediante cables flexibles no alargables o varillas rígidas. Las distintas velocidades de que consta la caja están sincronizadas. La conexión cinemática entre el motor y la caja de cambios se realiza mediante el embrague.
Sincronización: Es cuando un engrane activado se conecte a otro que esta desactivado, logrando con esto, que las revoluciones del primero se transfieran al segundo, formándose como si fuera una sola pieza.
El convertidor de par o convertidor de torque actúa como embrague cuando el vehículo ha de iniciar el movimiento partiendo del reposo (bomba o impulsor está conectado directamente al cigüeñal del motor).Convertidor de par
El convertidor se acciona al impulsar el aceite del cárter hacia la bomba, y de este, el aceite va hacia las aspas internas de la turbina (rodete conducido), girando en el mismo sentido que el impulsor.
Cuando el aceite sale de la bomba reacciona contra los aspas del reactor aumentando la fuerza de giro (par - motor), cuando el aceite choca con la parte frontal de las aspas, antes de que la velocidad sea la misma de la bomba; cuando la velocidad de la turbina se va igualando a la de la bomba, la fuerza o par- motor va disminuyendo, mientras que el reactor permanece fijo debido al cojinete de un solo sentido que le impide girar en sentido contrario a los rodetes. Cuando las velocidades de la bomba y la turbina son iguales termina la reacción sobre el reactor y éste gira en el mismo sentido que los rodetes.
Caja de velocidades automática.
Un vehículo dotado de este sistema de transmisión solamente requiere una palanca capaz de seleccionar la marcha adelante o atrás, mientras que la velocidad del mismo y los cambios de relación se gobiernan directamente con el acelerador. Ello permite una conducción flexible, de acuerdo con la manera en que se solicite el pedal del acelerador, dispensando al conductor de las acciones del cambio de marcha y la consiguiente maniobra del embrague. Una caja automática está constituida básicamente por:
Convertidor de par: Mencionado en el tema anterior.
Unidad de engranaje planetario: Está configurada de tres tipos de engranaje: Engranaje Anular, el Engranaje Piñón, y el Engranaje Planetario.
Sistema de control hidráulico: Envía la presión hidráulica necesaria para los cambios de engranajes a la unidad del engranaje planetario de acuerdo con el incremento o disminución en la velocidad del vehículo y en la cantidad que el pedal del acelerador esté presionado.
El diferencial.
Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derechas e izquierda de un vehículo giren a revoluciones diferentes, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro. Cuando un vehículo toma una curva, por ejemplo hacia la derecha, la rueda derecha recorre un camino más corto que la rueda izquierda, ya que esta última se encuentra en la parte exterior de la curva.
Antiguamente, las ruedas de los vehículos estaban montadas de forma fija sobre un eje. Este hecho significaba que una de las dos ruedas no giraba bien, desestabilizando el vehículo. Mediante el diferencial se consigue que cada rueda pueda girar correctamente en una curva, sin perder por ello la fijación de ambas sobre el eje, de manera que la tracción del motor actúa con la misma fuerza sobre cada una de las dos ruedas.
El diferencial se compone por un piñón, una corona, satélites y planetarios y a estos los cubre la caja del diferencial.
Sistema de dirección
Engranaje de dirección: Convierte la rotación del volante a los movimientos que cambian la dirección de rodamiento de los neumáticos.
Dirección de tornillo sinfín
Consiste en un tornillo que engrana constantemente con una rueda dentada. El tornillo se une al volante mediante la "columna de dirección", y la rueda lo hace con un brazo de mando. De esta manera, por cada vuelta del volante, la rueda gira un cierto ángulo, mayor o menor según la reducción efectuada, por lo que en dicho brazo se obtiene una mayor potencia para orientar las ruedas que la aplicada al volante.
Dirección por cremallera.
Se caracteriza por la sencillez de su mecanismo desmultiplicador y su simplicidad de montaje, al eliminar gran parte de la tiranteria direccional. Va acoplada directamente sobre los brazos de acoplamiento de las ruedas y tiene un gran rendimiento mecánico. Debido a su precisión en el desplazamiento angular de las ruedas se utiliza mucho en vehículos de turismo, ya que disminuye los esfuerzos en el volante. Proporciona gran suavidad en los giros y tiene rapidez de recuperación, haciendo que la dirección sea muy estable y segura.
El mecanismo está constituido por una barra tallada en cremallera que se desplaza lateralmente en el interior del cárter. Esta barra es accionada por un piñón helicoidal montado en el árbol del volante y que gira engranado a la cremallera.
Dirección hidráulica asistida.
Este sistema usa presión hidráulica para aligerar la fuerza de operación necesaria para girar el volante de dirección y también para absorber las vibraciones e impactos recogidos desde la superficie de la pista.
Este sistema consiste en una bomba de paletas y válvula de control de flujo, que genera presión hidráulica y envía la cantidad necesaria de aceite hidráulico al sistema y un cilindro de potencia que genera fuerza en auxilio de la dirección.
Sistema de frenos.
El sistema de frenos reúne todos aquellos elementos cuya misión es la de disminuir o anular progresivamente la velocidad del vehículo, o mantenerlo inmovilizado cuando está detenido. Como el movimiento del vehículo se obtiene por medio de las ruedas, para detenerlo basta anular este movimiento, lo que se logra aplicando un esfuerzo a las ruedas que las contenga en su giro. Ello se realiza por frotamiento de unas “zapatas” sobre un tambor, o de unas “plaquetas” o pastillas contra un disco, según los casos.
Clasificación de los sistemas de frenos.
Se clasifica de acuerdo al tipo de accionamiento que se utiliza para el frenado.Frenos mecánicos: Este tipo opera los frenos en cada una de las ruedas usando cables. Puesto que es dificultoso para que la fuerza de frenado actuante en cada una de las ruedas sea uniforme, este tipo de freno ya no se utiliza, excepto como un freno de estacionamiento.
Frenos neumáticos: Sistema de frenos que para trasmitir la fuerza de frenado aplicada al pedal de freno, ocupa aire comprimido a una presión determinada, la que actúa sobre los elementos de frenado.
Frenos hidráulicos: Este tipo de sistema de frenos usa presión hidráulica para operar los frenos en cada una de las ruedas. Casi todos los vehículos usan este tipo de sistema de frenos, por el freno de pedal.
Frenos asistidos o servofreno: La servo-asistencia consiste en situar en el sistema de frenos un dispositivo denominado servofreno, cuya finalidad es multiplicar la presión de frenada cuando se actúa sobre el pedal. Puede ser Servofreno por vacío que es el tipo más usado, o bien del tipo servofreno por presión de aire, para vehículos pesados.
Adapta la fuerza del frenado a la adherencia de la rueda al pavimento, consiguiendo con ello la mejor distancia posible de frenado con esa adherencia. Evita durante la frenada el desgaste irregular de los neumáticos.
La finalidad del sistema antibloqueo A.B.S. es evitar el bloqueo de ruedas mientras el vehículo está en la fase de desaceleración; disminuyendo la presión hidráulica en los mecanismos que actúan sobre los frenos.
Tipos de frenos.
Freno de tambor: Es un tipo de freno de fricción, donde las fuerzas de frotamiento son aplicadas a la superficie interna de un tambor unido a la rueda. Contra la superficie interna del tambor son aplicadas las zapatas, estas están recubiertas de forros y sujetas al plato portazapatas, apoyadas por su extremo superior en el bombín (cilindro de freno) y por el inferior en el soporte.
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