Motores Diesel
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Funcionamiento básico del Motor Diesel
Funcionamiento básico del Motor Diesel
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ÍNDICE
Principios básicos del Motor de Combustión Interna
Estructura y Componentes del Motor de Combustión Interna Funcionamiento de un Motor Diesel de 4 tiempos Diseño de la cámara de combustión del Motor Diesel Tren de Engranaje de distribución delantera Sistemas del Motor
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Principios básicos del Motor de Combustión Interna
Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión.
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El motor de combustión interna es un mecanismo destinado a transformar la energía calorífica en trabajo. La combustión tiene lugar en el cilindro mismo de la máquina, lo que permite un mayor rendimiento en la transformación
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Estructura y Componentes del Motor de Combustión Interna ESTRUCTURA
Podemos ver claramente en la figura destacadas las partes principales en la estructura del motor.
Culata Block Cárter BLOCK
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CULATA
La Culata, sirve principalmente como tapa para la cámara de combustión, en su interior consta con pasajes internos en donde circula refrigerante para la disipación de calor, producto de la combustión.
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Componentes de la CULATA
Balancín
Eje de Levas
Válvula
Cadena de distribución
Resorte de Válvula
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BLOCK
El block del motor o bloque de cilindros es el cuerpo principal del motor y se encuentra instalado entre la culata y el cárter. Por lo general, el bloque es una pieza de hierro fundido, aluminio o aleaciones especiales, provisto de grandes agujeros llamados cilindros.
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Componentes del BLOCK Pistón
Acople Disco volante
Biela
Componentes funcionando
Eje Cigueñal
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CÁRTER
Es el depósito de aceite lubricante, es la tapa inferior del motor dentro de la cual se mueve el cigüeñal. En su parte inferior está provisto de un tapón de vaciado, que es el lugar por donde se extrae el aceite cuando es necesario su cambio.
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Componentes del CÁRTER
Bomba de Aceite de engranajes
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Funcionamiento de un Motor Diesel de 4 tiempos En su funcionamiento se suceden cuatro tiempos o fases distintas, que se repiten continuamente mientras opera el motor. A cada uno de estos tiempos le corresponde una carrera del pistón y, por tanto, media vuelta del cigüeñal.
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1er. Tiempo (Carrera de Admisión) Puede ser considerada el primer movimiento del ciclo que se efectúa de la siguiente forma: 1) 2) 3)
Movimiento del pistón hacia abajo. Válvula de admisión abierta. El aire entra en el cilindro al mismo tiempo que el pistón se mueve hacia abajo. 4) La presión atmosférica fuerza al aire a entrar en el cilindro para ocupar el vacío que se produce en el mismo. 5) La válvula de admisión permanece abierta hasta pocos grados después del punto muerto inferior para aprovechar la inercia del aire entrando en el cilindro.
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2do. Tiempo (Carrera de Compresión)
1) 2) 3)
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Movimiento del pistón hacia arriba. Ambas válvulas cerradas. Disminuye el volumen del aire en el cilindro, aumenta la presión y se incrementa la temperatura debido a la compresión.
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3er. Tiempo (Carrera de Combustión) 1)
El combustible es inyectado en ese reducido volumen en el que se encuentra el aire a alta presión y temperatura, justo un momento antes del punto muerto superior. 2) El combustible comienza a quemarse debido al calor producido por la compresión. 3) Los gases comprimidos se expansionan rápidamente debido a la explosión o combustión instantánea. 4) El pistón es forzado hacia abajo por la expansión de los gases, proporcionando potencia al cigüeñal.
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4to. Tiempo (Carrera de Escape) 1) 2)
El pistón se mueve hacia arriba. La válvula de escape se abre un poco antes de que el pistón llegue al punto muerto inferior de la carrera de combustión. 3) El movimiento del pistón hacia arriba fuerza a los gases quemados al exterior de la válvula de escape. 4) Generalmente la válvula de escape estará cerrada ligeramente antes del punto muerto superior.
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Los 4 tiempos en funcionamiento VIDEO 1 Haga click sobre la imagen
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VIDEO 2 Haga click sobre la imagen
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Diseño de la cámara de combustión del Motor Diesel
1 1) Ducto de Admisión 2) Válvula de Admisión
2
3) Inyector 4) Camisa o Cilindro 5) Pistón
3
6) Ducto de Escape 7) Válvula de Escape 8) Ducto de Refrigeración
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5
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Cilindros o Camisas Los cilindros o camisas contienen el trabajo del pistón, forman las cámaras de combustión, disipan el calor de los pistones a través de las paredes.
Pistón Transmiten la fuerza de combustión a la biela y al cigüeñal, sellan la cámara de combustión y disipan el calor excesivo de la cámara de combustión.
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Anillos de los Pistones Sellan la cámara de combustión, controlan la lubricación de las paredes de los cilindros y enfrían el pistón.
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Biela La biela se conecta al pistón a través de un pasador de biela y lo hace un conjunto solidario, a su vez la biela se encuentra unida al cigüeñal de la tapa de biela de manera que el pistón al ser movido por el cigüeñal desarrolla un movimiento rectilíneo alternativo, y el cigüeñal desarrolla un movimiento circular continuo.
2
1
1) Agujero del pie de Biela y Buje del pasador de Biela 2) Vástago
3
3) Orificio y tapa del Cigüeñal
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1
2 3 4 7
9 8
6
5 11
1)
Anillos
2)
Pasador
3)
Conducto lubricador de pasador
4)
Pie de la biela
5)
Perno de pie
6)
Vástago
7)
Enclavamiento de pasador
8)
Pistón
9)
Ranuras
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10) Cabeza de biela
10
12
11) Cojinete (Alojamiento de metales) 12) Metales de biela
13 14 15
13) Tapa de biela 14) Seguro de pernos 15) Pernos de cabeza de biela
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Cigüeñal Un cigüeñal es un eje con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela – manivela transforma el movimiento rectilíneo alternativo en rotatorio y viceversa.
Rotación del eje Cigueñal
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(1) Muñones de cojinete de biela. (2) Contrapesas. (3) Muñones de cojinetes de bancada. (4) Nervadura.
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Muñones de Cojinetes de Biela
Orificios internos en el cigüeñal para lubricar metales de biela y metales de bancada.
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Volante de Inercia El volante de inercia , sirve para mantener o almacenar energía entre la carrera de trabajo, transmitir potencia, y permite una velocidad estable del cigüeñal, el volante se encuentra fijo con el cigüeñal por medio de pernos como muestra la figura.
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Damper El damper se encuentra en la parte delantera del cigüeñal al exterior del block este se encuentra apernado en la parte frontal del cigüeñal , su misión es absorber vibraciones generadas por la combustión . Y existen de diferentes modelos para cada aplicación de motor.
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1
2
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1.- Este damper, es viscoso, es una estructura en cuyo interior se encuentra una silicona de muy alta densidad , de manera que cuando el motor se calienta la temperatura pasa a través del damper y ayuda a disipar el calor del motor , a medidas que se va calentando el damper, la silicona comienza a ser mas liquida y esto diminuye las vibraciones en el motor. 2.- Este es un damper vulcanizado es de estructura partida , en la mitad se encuentra vulcanizado y de esta manera absorbe las vibraciones.
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Árbol de Levas o Eje de Levas Una leva es un elemento que impulsa, por contacto directo, a otro elemento denominado seguidor de forma que éste último realice un movimiento alternativo concreto.
Cualquier dispositivo que, en una máquina, permite transformar un movimiento de rotación en un movimiento repetitivo lineal o alternativo a una segunda pieza denominada pulsador. Las levas se emplean, por ejemplo, para abrir y cerrar las válvulas de un motor siguiendo una secuencia determinada relacionada con el giro por eje llamado por ello «árbol de levas».
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1) Descanso del Eje de Levas 2) camon de accionamiento de
las válvulas del eje de levas
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Eje 1 Eje 1
1.- Camon o lóbulo para la válvula de admisión. 2.- Camon o lóbulo para accionamiento del inyector. 3.- Camon o lóbulo para la válvula de escape. Eje 2
Eje 2 1.- Camon o lóbulo para la válvula de admisión. 2.- Camon o lóbulo para la válvula de escape.
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Funcionamiento básico del Motor Diesel Partes de un eje de levas
(1) Círculo de la base. (2) Rampas. (3) Punta.
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Forma de los lóbulos de las levas
(1) Apertura rápida. (2) Período de apertura largo. (3) Cierre rápido. (4) Cierre lento.
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Cojinete o descanso del árbol de levas
1.- Eje de levas 2.-Lifter o rodillo 3.- Levanta válvulas o alza válvulas 4.-Balancín
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Lifter o Rodillos
El Lifter o Rodillo funciona siguiendo el recorrido circular que ejecuta el eje de levas cuando el motor se detiene el lifter no adopta una posición propia queda en la posición que quedo el eje de levas
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Balancines
(1) Tornillo de ajuste. (2) Tuerca de traba. (3) Asiento de desgaste. (4) Buje del eje de los balan-cines.
Los balancines reciben el movimiento del alza válvulas, el alza válvulas al empujar hacia arriba producto del movimiento que entrega el eje de levas, carga las válvulas de admisión o escape, en ocasiones consta con puentes de válvulas, cuando el cilindro cuenta con cuatro válvulas, dos en admisión y dos en escape, el balancín en ocasiones en el extremo en donde carga la válvula cuenta con un BUTOOM que es una taza lubricada, y en otras es ce acero cementado liso, en el otro extremo consta con un tornillo regulador y una tuerca de fijación de la regulación.
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Como indica la flecha roja es esta la claridad que tenemos que ajustar cuando regulamos las válvulas, para esto se debe seguir el procedimiento en el manual de servicio para cada motor, ingresar perno de 3/8 en carcasa del volante, asegurar que este calado en el pistón Nº1 PMS carrera de compresión y regular, con el perno regulador del balancín.
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Funcionamiento básico del Motor Diesel Puente de Válvulas
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El puente de válvulas al ser accionado por el balancín carga las dos válvulas, ya sea admisión o escape.
La flecha roja indica la clavija del puente de válvula, en esta guía va inserto el puente de válvulas
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Válvulas
Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.
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(1) Ranura de cazoleta. (2) Vástago de la válvula. (3) Filete de válvula. (4) Asiento de válvula. (5) Cara de la válvula
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Funcionamiento básico del Motor Diesel Asiento o Inserto de Válvula
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El inserto o asiento de válvulas se encuentra adosado en la culata se puede extraer usando procedimiento CAT.
Guías de Válvula Guías de válvulas , las guías se encuentran adosadas a la culata como muestra la fotografía, la válvula trabaja al interior de la guía de válvula ,con el tiempo de trabajo estas guías sufren desgaste , de manera que hay que cambiarlas.
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Funcionamiento básico del Motor Diesel Rotadores de Válvula
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Los rotadores de válvula sirven para que cuando este trabajando la válvula, como es de abrir y cerrar no golpee siempre en el mismo sector y produzca un daño por repetición de trabajo, el rotador, la mantiene en giro siempre que este el motor funcionando, los rotadores pueden ser superiores como inferiores en esta lamina el rotador es superior.
1.- Seguros de resorte de válvulas 2.-Plato retenedor del resorte de válvulas
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Tren de Engranaje de distribución delantera
Finalidad de la distribución : Los piñones deben estar sincronizados de tal manera que cuando llegue el pistón al PMS se encuentre con los grados de anticipación en la inyección de combustible para poder inflamar la mezcla de aire/combustible y el motor sea eficiente , si la distribución se encuentra desfasada de acuerdo con sus marcas el motor sufrirá un trabajo irregular, que se puede manifestar de distintas formas: temperatura de refrigerante, ruido excesivo en el conjunto de válvulas, ruido excesivo del motor, humo, funcionamiento irregular del motor, etc.
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(1) Engranaje del cigüeñal. (2) Engranaje loco. (3) Eng. del árbol de levas. (4) Eng. de la bomba inyectora. (5) Eng. de la bomba de aceite. (6) Eng. de la bomba de agua. (7) Eng. del compresor de aire.
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SISTEMAS DE MOTOR
Sistema de Admisión y Escape Sistema de Inyección de Combustible Sistema de Lubricación Sistema de Refrigeración Sistema Eléctrico
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Sistema de Admisión y Escape Componentes del Sistema de Admisión Aire/Escape
(1) Ante filtro. (2) Filtro de aire. (3) Turbocompresor. (4) Múltiple de admisión. (5) Postenfriador. (6) Múltiple de escape. (7) Tubo vertical de escape. (8) Silenciador.
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Funcionamiento básico del Motor Diesel Turbo
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La turbina es un eje de rotación, movido por la energía perdida de los gases de escape del motor del auto. Estos gases hacen girar un rotor, que en el otro extremo del eje tiene una rueda que toma el aire a velocidad y lo impulsa a presión en su ingreso al motor. Eso hace que en ves de ser un motor de aspiración natural ("motor aspirado"), se convierte en un motor sobrealimentado en aire por la presión que le manda el turbo
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2
1
3 4
1.- Ducto de admisión de aire
1) Aire
2) Turbo Alimentador
2.- Ducto de escape
3) After Cooler
4) Múltiple de Admisión
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Sistemas Posenfriados
(1) Postenfriamiento del agua de las camisas. (2) Posenfriado aire a aire. (3) Posenfriado de circuito independiente.
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Funcionamiento básico del Motor Diesel
Sistema Turbo Aftercooler o Post enfriado
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Sistema de Postenfriado Aire a Aire (ATAAC)
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Sistema de Postenfriador de Circuito Independiente (SCAC)
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Sistema de Inyección de Combustible
Componentes 1.- Bomba de transferencia de combustible. 2.- Válvulas unidireccionales de bba de transferencia de combustible. 3.-Filtros secundarios. 4.-Bomba de cebado. 5.-Inyectores. 6.- Manifold de suministro de combustible. 7.- Válvula de alivio.
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Bomba de Transferencia de Combustible
La bomba de transferencia de combustible saca el combustible del estanque y lo transfiere através de tuberías hacia el manifold de baja presión de combustible, como un suministro constante
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Filtro de Mallas
Una vez que la bomba de transferencia de combustible comienza a sacar el combustible del estanque, este ha sido filtrado por un filtro primario o de mallas para sacar las partículas mayores de impurezas, luego el combustible pasa a través de los filtros secundarios mostrados en la fotografía, estos filtros son de menor micraje.
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Bomba de Cebado de Combustible
Al intervenir el sistema de combustible, se debe cebar el sistema con la bomba de cebado de combustible, como lo indica el manual de servicio.
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1) Líneas de alimentación y retorno de combustible 2) Manifold de baja presión de combustible
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Válvula de Alivio de Combustible
La válvula reguladora de combustible, es la encargada de mantener una presión constante y controlada según el manual de servicio en el sistema de combustible de baja presión. Si esta válvula falla, la presión de suministro puede ser tan baja que tendríamos problemas de potencia del motor.
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Circuito básico de combustible simplificado
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Unidad Inyectora MEUI, Mechanical, Electrical Unit Inyección: Este inyector es actuado en forma mecánica por el eje de levas através del balancín, y controlado eléctricamente , es decir el ECM de motor energiza la solenoide del inyector, su válvula se abre y deje entrar combustible tanto tiempo este energizado.
Inyección directa de combustible, es directa por que el inyector atomiza el combustible directo en la cámara de combustión sobre el pistón.
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Funcionamiento básico del Motor Diesel
Inyección indirecta , es indirecta por que el atomizado de combustible del inyector lo hace , en una antecámara o precamara de combustión
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Los motores CAT , de fuera de carretera usan principalmente un sistema de inyección que trabaja en forma directa, es decir, inmediatamente sobre el pistón, para ello el pistón fue diseñado par la familia de los motores 3500 de forma Cardioide como muestra la figura ,de manera ,que al ser inyectado el combustible se forme un atomizado uniforme para que cuando ocurra la inflamación sea en forma total .
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Sistema de Lubricación
(1) Colector de aceite. (2) Campana de succión. (3) Bomba de aceite. (4) Válvula de alivio. (5) Filtro de aceite. (6) Enfriador de aceite. (7) Canalización de aceite. (8) Surtidores de enfriamiento. (9) Respiradero.
Este sistema es el que mantiene lubricadas todas las partes móviles de un motor, a la vez que sirve como medio refrigerante.
Tiene importancia porque mantiene en movimiento mecanismos con elementos que friccionan entre sí, que de otro modo se engranarían, agravándose este fenómeno con la alta temperatura reinante en el interior del motor. CAPACITACIÓN TÉCNICA
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Funcionamiento básico del Motor Diesel
Carter o colector de aceite
Bomba de aceite
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Campana de succión
Enfriador de aceite
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Circuito de Lubricación
1) Cojinetes de bancada del cigüeñal. 2) Múltiple de aceite.
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El enfriador de aceite de motor funciona en contra corriente con respecto al sistema de refrigeración, para que ejecute una transferencia térmica, este enfriador de aceite consta con una válvula de derivación que actúa cuando el aceite se encuentra muy viscoso o hay alguna restricción importante en el enfriador, de manera que el aceite no pasa a enfriar y se dirige a los filtros.
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El filtro de aceite de motor consta con una válvula de bypass en el cabezal del filtro y es para cuando el filtro se encuentra saturado se abre la válvula de by-pass y el aceite ingresa al sistema a lubricar , es mejor
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