TEMA 23 AUTOMOVILISMO SEMANA 2

Tema 4.2 Pistón o émbolo Al superficie superior se diseña para conseguir mejorar la mezcla. Motor Gasolina: casi todos planos En motores de gasolina de inyección pueden tener alguna forma. En diesel: todos tienen formas para mejorar la mezcla y uniformizar en todo el volumen de la cámara de combustión.

Biela Une el pistón con el cigüeñal. Tema 4.2 Biela Une el pistón con el cigüeñal. Transforma el movimiento lineal del pistón en circular del cigüeñal. En las superficies de contacto en la cabeza y pie se montan casquillos de antifricción con engrase. Pueden tener conducto de engrase para que llegue hasta el bulón del pistón. Como está sometida los esfuerzos de la explosión es de acero forjado.

Cigüeñal Eje que con las bielas está unido a los pistones. Tema 4.3 Cigüeñal Eje que con las bielas está unido a los pistones. Recibe el impulso de cada explosión, que lo hace girar Está conectado con otros elementos: Distribución, engrase, refrigeración, alternador, compresor servodirección, A.A. etc. Gira sobre cojinetes unidos al cárter superior o bancada Para que el motor se autónomo (gire por si mismo), necesita un motor de arranque, que se acopla a la corona del volante En motores de cuatro tiempos: gira 2 veces por explosión (por cada cilindro) Motores de dos tiempos: gira una vez por explosión

Tema 4.4 Árbol de levas Acciona las válvulas en coordinación con el movimiento de los pistones En motores antiguos podían estar mas cerca del cigüeñal. Necesitaban empujadores y balancines. En la actualidad casi todos lo llevan en la culata: árbol de levas en cabeza, con actuación directa sobre la cabeza de la válvula. En motores sencillo (Dos válvulas por cilindro) puede ser solo uno. En otros suelen estar duplicados: uno para válvulas de admisión y otro para las de escape.

Arbol de levas. Reglajes La apertura y cierre de las válvulas se realiza mediante un mecanismo llamado distribución: Con levas, varillas, empujadores/taqués que son movidas por una correa desde el cigüeñal. El/los árboles de levas giran a mitad de revoluciones del Cigüeñal

Volante de inercia Rueda pesada unida a un extremo del cigüeñal. Tema 4.4 Volante de inercia Rueda pesada unida a un extremo del cigüeñal. Es de fundición de acero y regulariza el movimiento del motor. Objetivo: Para que con una sola explosión el pistón se desplace cuatro veces (dos vueltas del cigüeñal) Almacena energía cinética cuando hay explosión y la devuelve. Suele tener dos partes acopladas entre si con muelles para amortiguar. Suele tener marcas para facilitar el ajuste de distribución y encendido. También dispone de una corona dentada, donde se acopla el motor de arranque. Entre el volante y la caja de cambios se monta el embrague.

Motor rotativo o Wankel Tema 4.5 Motor rotativo o Wankel Diseñado en 1957, la cámara de combustión en la que un rotor hace posible los cuatro tiempos de forma constante, sin tiempos muertos. El rotor gira constantemente. En cada vuelta realiza los cuatro tiempos: Es como un motor de 4 tiempos que se comporta como uno de 2 tiempos Ventajas: Solo 4 piezas móviles: bloque, rotor, eje motor y sistema refrigeración…. mas fiables. Todos los elementos están equilibrados internamente: suavidad de marcha. Menos piezas totales: mas ligeros Inconvenientes: Alta contaminación: difícil cumplir normativa Tiene mucho rozamiento entre el rotor y las paredes y consume aceite. Necesidades extras de estanqueidad. Mas dificl de ajustar. Actualmente: solo Mazda. Antes: Audi, Mercedes, Citroën, NSU

Sistema de alimentación Carburador: Elemento para realizar la mezcla aire-gasolina en la proporción adecuada, actualmente en desuso. Sistema de inyección con regulación electrónica: Actualmente usado en diesel y en gasolina. Colector de admisión: Conducto por el que llega la mezcla a los cilindros. El aire es aspirado por vacío que genera el descenso del pistón y, en algunos motores, empujada por un turbocompresor. La cantidad de aire es regulada por una válvula de mariposa a la entrada del colector, que es regulada manual/electrónicamente en función de la posición del pedal del acelerador.

Sistema de alimentación gasolina clásico Partes del Carburador Cuba: Se mantiene lleno de gasolina a un nivel constante, con flotador Surtidor: tubo que comunica con el conducto del aire Venturi: La corriente de aire, aumentada por el estrechamiento, arrastra y pulveriza la gasolina en el colector de admisión El carburador va unido a los cilindros por el colector de admisión La válvula de mariposa, aumenta el flujo del aire y por tanto el volumen de mezcla

Sistema de alimentación gasolina clásico Carburador: Introducen mejoras con surtidores de alta, de baja, mariposa de aceleración, doble cuerpo, etc. Pero la mezcla solo se puede ajustar para un rango de revoluciones: mas consumo y contaminación Sencillo doble cuerpo

Inyección Es el sistema de alimentación actual, controlado por sistemas electrónicos Se consigue: Una mezcla mas ajustada a las condiciones variables: r. p.m., temperatura Aumentar la potencia y el par Reducción de la contaminación La mezcla llega a los cilindros por colector de admisión Es introducido por la aspiración por el descenso del pistón Se puede complementar con turbocompresor que aumenta la presión: mas aire>> mas gasolina Junto a las válvulas de admisión, montan inyectores de gasolina, que dosifican y pulverizan para mezclar con el aire (filtrado) Para regular cantidad de aire se usa mariposa, accionada por el acelerador Tema 5. 1. 2

Inyección Inyectores: El combustible es introducido en los cilindros, filtrado, pulverizado y a presión, a través de los inyectores de cada cilindro. A mayor cantidad de mezcla: mas revoluciones…mas potencia Tema 5. 2 Los sistema de inyección: Dosifican electrónicamente la mezcla Ajustándola a las condiciones y requerimientos de cada instante

Tipos de Inyección Directa: En la misma cámara de combustión. En motores diesel y (con modificaciones) algunos de gasolina Indirecta: Se inyecta en el colector de admisión, cerca de la válvula Según el modo de accionamiento del inyector: mecánica, electromecánico o electrónica. También puede ser inyección continua o intermitente.

Tipos de Inyección Según el modo de accionamiento del inyector: Mecánica: Apertura inyector por presión mecánica con sistema e bombeo y dosificación Electromecánico: Apertura de inyector por método mecánico y control dosis electrónica Electrónica: Apertura de inyector eléctrica (relé), controlado por centrasl electrónica que tiene en cuenta datos de carga del motor, temperatura de motor, densiada del aire, etc. También puede ser inyección continua o intermitente, acompañando el movimiento del pistón: entrega de potencia progresiva, suaviza la marcha.

Sistema de alimentación Inyección monopunto: Un inyector para todos los cilindros. Inyección multipunto: Un inyector por cilindro. Common rail: (Para TDI) Una bomba común y un inyector por cilindro. JTD Multijet: TDI con varias inyecciones por ciclo.

Inyección en motores diésel Motor solo aspira aire. En el tiempo de compresión se calienta lo bastante para que al inyectar combustible, se inflame por si solo. La combustión del gasoil es mas lenta que gasolina. Los efectos (aumento de presión) no se nota hasta pasado cierto tiempo “retardo del encendido”. Varía con la densidad y temperatura del aire. Se puede ajustar continuamente con el control electrónico, que tiene en cuenta las variables en cada momento. Tema 5. 2

Inyección en motores diésel (common rail) Tema 5. 2 Inyección en motores diésel (common rail) Circuito baja presión: Desde el depósito hasta la bomba de inyección Circuito alta presión: desde la bomba hasta los inyectores y cámara de combustión

Bomba inyección en motores diésel Tema 5. 2 Su eje gira a mitad de revoluciones del Cigüeñal: una explosión en cada cilindro cada dos vueltas Bomba inyección Los tubos hasta inyectores deben tener la misma longitud, para igualar el punto de inyección en todos los cilindros.

Motores de gasolina En vez de bomba de inyección (regula el momento de la inyección de combustible) necesita un Distribuidor o Delco: distribuye la tensión a cada bujía en el momento adecuado para iniciar la explosión de la mezcla. Su eje gira a mitad de revoluciones del Cigüeñal: una explosión en cada cilindro cada dos vueltas de cigüeñal (una vuelta del Delco)

Orden de encendido: Motores de gasolina y Diésel 4 cilindros (No son raros con 12, 6, 3 ó 2 cilindros) Secuencia normal: 1-3-4-2 o 1-2-4-3, pero siempre de forma equilibrada: por ejmplo, 2 suben (centrales) y 2 bajan (extremos)

Ciclo de funcionamiento práctico del motor de gasolina La realidad es que las fases no empiezan justo en el PMS y el PMI: Las válvulas se abren o cierran un poco antes o después del PMI y del PMS: Avance de apertura de admisión. Retraso de cierre de admisión Avance de apertura de escape Retraso de cierre de escape La chispa se produce también un poco antes del PMS: provoca… Avance a la explosión En caso del Diésel se produce Avance a la inyección. Es muy común que estos avances y retrasos varíen en función de la velocidad del motor.

Ciclo de funcionamiento práctico del motor de gasolina Avance a la apertura de admisión: La válvula de admisión se abre al final del tiempo de ESCAPE. Así los gases de escape “tiran” de los gases que tienen que llenar el cilindro, que a su vez “empujan” a los de escape”. Permite un mejor llenado del cilindro. Retraso al cierre de admisión: La válvula de admisión no se cierra al final del tiempo de ADMISIÓN, sino que lo hace ya empezado el de COMPRESION. Aprovecha el efecto succión del pistón para llenar mejor el cilindro.

Ciclo de funcionamiento práctico del motor de gasolina Avance de la explosión: La chispa se produce un poco antes del PMS para que la máxima potencia de la explosión coincida con el movimiento descendente. Avance de apertura de escape: La válvula de escape se abre antes de llegar al PMI, para permitir un mejor vaciado de los gases. Retraso de cierre de escape: Se cierra después del PMS para el mejor vaciado de los gases de escape y ayudar al llenado de los gases de admisión. Se consigue un mayor rendimiento con 4 ó mas válvulas por cilindros (16 V)

Diferencias Gasolina – DIESEL Tema 5 Diferencias Gasolina – DIESEL El diésel no tiene sistema de encendido con bujías, cables y distribuidor (delco). El diésel no tiene carburador. Aire y combustible llegan al cilindro por separado. En el tiempo de ADMISION solo se comprime el aire, por lo que la R/C puede ser mayor. Cuando, al final del tiempo de COMPRESION, se inyecta el combustible mediante bomba de inyección e inyectoras (hasta 300 atm), éste entra en COMBUSTION debido a la temperatura del aire comprimido. El tiempo de ESCAPE es igual en los dos motores. Los diésel son más pesados (salvo bloques aluminio) por tener que soportar más presión y temperatura, pero tienen mejor rendimiento por su R/C. (22:1 frente a 8/10:1).

Sistema de alimentación - arranque Para facilitar arranque inicial en Diesel se usan calentadores

Sistema de alimentación - arranque - Para facilitar arranque inicial en motor gasolina se cierra parcialmente entrada de aire: mezcla mas rica (Starter: manual ó automático)

Sistemas para mejorar rendimiento- reducir emisiones Turbocompresor Turbocompresor + intercooler Turbocompresor : Válvulas Blow off valve y Wastegate Válvula EGR Catalizador y sonda Lambda

Aumento presión en admisión: turbocompresor Utiliza la presión en el colector de los gases de escape para mover un compresor que aumenta la presión de aire en la admisión Aumenta el contenido de oxígeno para el mismo volumen del cilindro… se puede inyectar mas combustible… mas potencia por cada explosión

Turbocompresor + intercooler Al aumentar la presión de aire se calienta. Al calentarse disminuye la densidad… menos cantidad de oxígeno Enfriando después del compresor se recupera la densidad y la cantidad de oxígeno contenido. (Aire-aire, Aire-agua, aire-liq. Refrigerante)

Turbocompresores Biturbo: dos turbocompresores de diferente tamaño. Uno entra a bajas revoluciones (menos inercia) y otro a altas (mayor presión) Biturbo en paralelo: dos pequeños en vez de uno grande

Turbocompresor - Blow off valve y Wastegate BOV El turbo tiene inercia ante cambios de régimen. Cuando levantamos el pie del acelerador se cierra la admisión. La presión alta en la salida del turbo actúa sobre las paletas del compresor frenándolo (mas demora en alcanzar nuevo régimen, esfuerzos mecánicos en ejes y rodamientos del turbo, etc.) La válvula BOV abre el paso al colector de escape (de fábrica, para evitar hacer ruido). Si se abre al exterior se oye el ruido de la presión de aire saliendo. En algunos países está regulada la descarga o no al exterior. Wastegate es una válvula de seguridad que regula la máxima que presión de salida del turbo

válvula EGR - Recirculación gases escape Recircula parte de los gases de escape no quemados al colector de admisión para disminuir contaminación por gases Nox (diesel y algunos gasolina) Está controlada por una válvula de vacío (función de las rpm motor) o por electroválvula controlada electrónicamente (función de las rpm, temp, caudal aire motor) Vía normal recircula

Catalizador y sonda Lambda Tiene dos bloques  con una estructura de material cerámico, cubierta de una fina capa de platino y rodio. Tiene forma de tubos hexagonales para mayor superficie de intercambio

Catalizador y sonda Lambda Catalizador realiza dos transformaciones fundamentales:  Reducción catalítica. En la superficie catalítica las moléculas de óxidos de nitrógeno se transforman, dando moléculas de nitrógeno y oxigeno. 2 N0 > N 2 + O 2 Oxidación catalítica. completa la combustión del CO y restos de combustible. Este proceso requiere oxígeno. Para que los gases de escape dispongan de suficiente oxígeno para realizar la oxidación es necesario un sensor, denominado "sonda lambda". Se encuentra a la entrada del catalizador. Mide el nivel de oxígeno en los gases de escape. El sistema electrónico de inyección calcula la proporción necesaria entre combustible y aire para que en los gases de escape exista suficiente oxígeno.