solucionario de motores de combustion
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libro de motores...
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SOLUCIONARIO
Motores
Antonio Salinas Villar
Solucionario. Motores.
CAPÍTULO 1: EL MOTOR TÉRMICO DE COMBUSTIÓN INTERNA.
1.1. Solución:
El motor térmico es una máquina compuesta por diversos elementos mecánicos, unos fijos y otros móviles, que está diseñada para transformar la energía química que que pose poseee un dete determ rmin inad adoo flui fluido do en ener energí gíaa mecán ecánic icaa o movi movimi mien ento to.. La transformación se realiza mediante la conversión inicial de la energía química en calor, y posteriormente de este en traajo, por lo que es necesario un proceso de comustión. 1.2. Solución: Rendimiento: El
motor dee otener del comustile la mayor cantidad de energía posile, o lo que es lo mismo, ofrecer ofrecer la potencia requerida requerida con el mínimo consumo. consumo. Mínima contaminación: El
motor !a de cumplir en todo momento, y en cualquier circunstancia, con la normativa medioamiental del país donde se comercializa el ve!ículo. Fiabilidad: Los
motores deen ser capaces de funcionar con asoluta seguridad durante su vida "til y en cualquier circunstancia de funcionamiento. Economía: #een poder faricarse con el menor coste posile, tener poco peso y el
menor volumen posile. Agrado de tili!ación: $u
funcionamiento dee ser suave y silencioso, además de tener una total ausencia de viraciones y responder a las e%igencias del conductor en cuanto a prestaciones como la aceleración, velocidad, elasticidad, etc. Adecación al "e#íclo: El motor dee adecuarse a las características del ve!ículo
en aspectos como la potencia, el consumo, el tipo de comustile, complejidad y coste del mantenimiento. 1.3. Solución:
$e emplean !aitualmente los motores alternativos con encendido provocado &'tto( o por comprensión &#iesel( de dos o cuatro tiempos, siendo este el tipo !aitual. )amié miénn se empl emplea ea de form formaa mino minorit ritar aria ia el moto motorr *an+el n+el,, que que es de tipo tipo volumétrico y rotativo. 1.4. Solución:
• • • • • •
Lugar donde se realiza la comustión ovimiento del fluido. ovimiento de los elementos del motor )ipo de comustile y tipo de encendido. Lugar donde se realiza la inyección in yección del comustile. -or el modo de traajar.
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•
-or la disposición de los cilindros.
1.5. Solución:
2lte 2ltern rnat ativ ivos os y rota rotati tivo vos. s. En amo amos, s, los los elem elemen ento toss móvi móvile less gene genera rann en su movimiento vol"menes variales entre uno má%imo y otro mínimo. Los primeros se emplean mayoritariamente 1.6. Solución:
otores de e%plosión &'tto( con sistema de encendido e%terno y motores #iesel, de encendido por compresión. 1.7. Solución:
El pistón, accionado por la fuerza que ejercen sore él los gases resultantes de la comustión, act"a como elemento de cierre móvil de un cilindro, por el que se desplaza con movimiento alternativo. Este movimiento se transmite mediante una iela al cig6eñal, donde se transforma en movimiento circular deido a su forma acodada. 1.8. Solución:
• • • • • •
$istema de alimentación y de encendido. 7ircuito de admisión. 7ircuito de escape. $istema de distriución. $istema de luricación. $istema de refrigeración.
1.9. Solución:
2ccionar las válvulas a través de las cuales circulan los gases y los gases de escape. Los movimientos de las válvulas !an de estar sincronizados con el movimiento del pistón para asegurar asegurar el mejor llenado posile posile de la cámara cámara de comustión. comustión. 1.10. Solución:
2segurar que las superficies de deslizamiento estén perfectamente luricadas para minimizar el rozamiento, evacuar calor de los órganos internos del motor, arrastrar partículas de suciedad suciedad y simultáneamente, simultáneamente, garantizar la estanqueidad estanqueidad entre los aros aros y el cilindro. 1.11. Solución:
8loque motor. 7ulata. )ren alternativo9 pistón, iela y cig6eñal. :olante de inercia. )apa de culata y cárter de aceite. 1.12. Solución:
La fijación ; pendular < del motor presenta como ventaja la menor transmisión de viraciones a la carrocería.
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1.13. Solución:
La unión entre el motor y sus soportes se estalece mediante la interposición de unos elementos de cauc!o denominados casquillos goma1metal, que tienen como misión la de filtrar las viraciones de una determinada frecuencia, por lo que sus características son propias para cada motor. 1.14. Solución:
#esmontar los elementos que impiden el acceso al motor, tanto por la parte superior como inferior, que en general consisten en tapas y protecciones que encapsulan al motor. #escon #esc onec ecta tarr tuo tuoss y cal cales es que que cone conect cten en el moto motorr a elem elemen ento toss fija fijado doss a la carrocería. En primer lugar la atería y sus cales, y a continuación elementos propios del circuito de admisión. $e dee continuar, continuar, si es el caso, por los mecanismos de mando del camio, del acelerador y del emrague. :aciar el circuito de refrigeración y desconectar los manguitos del radiador, los tuo tuoss de com comus usti til lee y los los corr corres espo pond ndie ient ntes es a la dire direcc cció iónn asis asisti tida da y aire aire acondicionado. #escone%ión de los elementos mecánicos como el colector de escape y los palieres, para acaar finalmente finalmente con los soportes soportes del motor. motor.
•
...q ...que ue se adap adapta tan n meo meorr que que otro otross moto motore ress a opera operarr en car! car!as as parc parcia iale less " a su ra#ona$le rendimiento.
•
...que %acen re&erencia a aspectos como la emisión de productos tó'icos( el ruido( el reciclado( etc. " estos aspectos inciden directamente en la &orma de &uncionar del motor( los materiales empleados( el rendimiento( etc.
•
...de$ido a su dise)o *estanqueidad del cilindro+ es di&,cil cumplir con las normas so$re emisión de productos contaminantes.
•
...que ...que el motor motor &uncio &uncione ne de manera manera sua-e sua-e " silenci silenciosa osa(( adems adems de no prese presenta ntar r -i$raciones " responder a las e'i!encias del conductor en cuanto a prestaciones como la aceleración( -elocidad( elasticidad( etc.
•
/representa( unto con sus circuitos au'iliares( un -olumen " un peso su&icientemente importantes como para a&ectar a su dinmica.
•
...permite un !ran a%orro de espacio( &a-orece la re&ri!eración( la transmisión del mo-imiento a las ruedas delanteras " cola$ora como protección de los ocupantes en caso de colisión &rontal.
•
...un incremento en la transmisión de -i$raciones a la carrocer,a *ma"or ruido+( ma"or $asculación del motor( tensiones mecnicas en componentes que unen el motor con la carrocer,a( etc.
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CAPÍTULO 2: MOTORES OTTO Y DIÉSEL.
2.1. Solución:
Es una serie de procesos cíclicos en los que la temperatura varía entre dos valores, tiene lugar en una máquina y el ojetivo es la otención de traajo. 2.2. Solución:
.
En el ciclo teórico, el ciclo se realiza mediante cuatro fases denominadas admisión, compresión, e%plosión y escape. En cada una de ellas el cilindro realiza un desplazamiento o carrera, mientras que el cig6eñal realiza dos giros completos y el árol de levas la mitad. La sincronización entre el cig6eñal y el árol de levas asegura el correcto accionamiento de las válvulas en el momento oportuno. 2.3. Solución:
#urante la admisión, la válvula de admisión está aierta y la válvula de escape está cerrada. En las fases de compresión y de comustión, amas válvulas están cerradas. En la fase de escape, la válvula de escape está aierta, mientras que la de admisión permanece cerrada. 2.4. Solución:
En el ciclo de traajo teórico, las válvulas se cierran y se aren coincidiendo con la posición del pistón en los puntos muertos superior e inferior, al igual que el salto de la c!ispa o el momento de inyección del comustile, seg"n el tipo de ciclo. En el ciclo práctico, se aplican correcciones como el adelanto de la apertura de las válvulas y el retraso en el momento del cierre con respecto a la posición del pistón. El momento en que salta la c!ispa tamién varía en función de diversas variales como las revoluciones, la carga, etc. Las modificaciones son deidas causas como las pérdidas de calor a través de las paredes, el tiempo que dura la comustión, o la inercia del aire y del comustile que forman la mezcla 2.5. Solución: Admisión$ com%resión$ combstión&e'%ansión ( esca%e.
En el primer tiempo el pistón desciende provocando la aspiración del aire a través de la válvula de admisión sin estrangulación en el colector y llenando el cilindro. #urante la compresión se comprime el aire de forma que su se genera un aumento de la presión y en consecuencia de la temperatura, cuyo valor supera el punto de inflamación del comustile. 2l final de la compresión, en el -$, se inyecta el comustile con una elevada presión, que al entrar en contacto con el aire se vaporiza y simultáneamente se produce su inflamación o autoencendido. La comustión provoca la e%pansión de los gases, que ejercen una presión sore la caeza del
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pistón y fuerzan su desplazamiento. En el tiempo de escape el desplazamiento del pistón desaloja los gases quemados del cilindro !acia el e%terior. 2.6. Solución:
$e denomina así al tiempo que transcurre desde el instante en que se inicia la inyección !asta que se produce el inicio de la comustión, y que apro%imadamente es de @ms. 2.7. Solución:
$e denomina así a la inflamación de la mezcla sin aportación de energía por salto de c!ispa, y que se produce por el ascenso de temperatura que conlleva una elevada presión. 7omo se produce en un momento inadecuado, por ejemplo con el pistón ascendiendo, puede producir graves daños en los órganos del motor. 2.8. Solución:
Es la resistencia a la detonación que presenta el comustile y está definido por su octanaje. 2.9. Solución:
Ana de las más importantes es su peso específico, cercano a B,C>B gr.Dlitro &a @? 7(, algo mayor que el de la gasolina. En los motores #iesel se deen utilizar comustiles que favorezcan el inicio de la comustión de forma que el retardo de la misma sea lo menor posile. Esta característica la define el n"mero de cetano, que deería ser siempre superior a >?. 'tras características del comustile son la viscosidad, cuyo valor oscila entre y > centi$to+es &a >B7(, y que influye en el grado de pulverización, y los puntos de opacidad y el punto de fluidez. 2.10. Solución:
Las válvulas de admisión y de escape se aren y cierran con un cierto adelanto o retraso respecto a los -$ y -0 que produce un solape en sus aperturas que se denomina cruce de válvulas. 2.11. Solución:
El comustile se inflama al contacto con el aire y da lugar el comienzo del proceso de comustión que se realiza en varias fases. #esde el instante en que se inicia la inyección !asta que se produce el inicio de la comustión, transcurre un tiempo apro%imado de @ms, denominado retardo de la comustión. 0nicialmente se quema de forma rápida una parte del comustile con una lieración importante de energía, y en una fase posterior lo !ace el resto de comustile, pero muc!o más lentamente. 2.12. Solución:
7ada gramo de gasolina !a de mezclarse con @>,F gramos de aire, está proporción se denomina mezcla estequiométrica. La mezcla !a de ser ligeramente rica para proporcionar la má%ima potencia y ligeramente pore para minimizar el consumo. 2demás de la proporción adecuada, la gasolina dee estar perfectamente emulsionada y la mezcla ser !omogénea.
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2.13. Solución:
Los factores más importantes de los que depende el momento en que salta la c!ispa son9 las revoluciones a las que gira el motor, la carga del mismo o cantidad de mezcla que se !a de quemar, la temperatura en la cámara de compresión, la calidad de la mezcla o como circula esta en la cámara de compresión. 2.14. Solución:
El comustile se inyecta directamente en la cámara de comustión. La inyección se produce a una elevada presión y en un momento que depende de las condiciones de funcionamiento del motor.
•
...el aire si!ue llenando la cmara de com$ustión de$ido a la inercia. sta situación se mantiene mientras que la presión antes de la -l-ula sea superior a la e'istente en la cmara.
•
...la presión e'istente en la cmara de com$ustión "a no es til para empuar al pistón pero su&iciente como para pro-ocar la salida al e'terior.
•
/en el tiempo que dura la e'plosión( el pistón %a reali#ado una parte importante de su recorrido. l ma"or -olumen de la cmara en ese momento impide presiones ele-adas( " sin estas( la trans&ormación de calor en tra$ao es menor que la posi$le.
•
...una parte del com$usti$le que lle!a a la cmara de com$ustión se pierde por la lum$rera de escape durante el proceso de llenado " %asta que el pistón produce su cierre.
•
....es la &orma de compensar la menor -elocidad del aire en el conducto de admisión cuando el motor &unciona en $aa car!a. sto es de$ido a que dispone de mariposa de !ases.
•
...transcurre un tiempo desde dic%o momento %asta que se produce el inicio de la com$ustión del com$usti$le.
•
...necesitan tra$aar con un e'ceso de aire del 50( de &orma que se ase!ura la completa com$ustión del !asoil en cualquier circunstancia.
•
...que en el primero depende de la cantidad de com$usti$le que se in"ecta( mientras que en el se!undo se dosi&ica la cantidad de me#cla que lle!a a la cmara de com$ustión.
•
...permite un ma"or !rado de pul-eri#ación del com$usti$le " por lo tanto una ma"or super&icie de contacto del mismo con el aire.
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CAPÍTULO 3: MOTORES POLICILÍNDRICOS.
3.1. Solución:
An motor policilíndrico es el que está formado por al menos dos cilindros situados en uno o dos loques unidos entre sí, y en el que sus correspondientes pistones y ielas están conectados a su vez a un "nico cig6eñal. 3.2. Solución:
La disposición policilíndrica permite que varios pistones, adecuadamente dispuestos y sincronizados, aporten suavidad de marc!a, diminuyan o desaparezcan los tiempos muertos y se minimicen los desequilirios dinámicos. El menor tamaño de los elementos móviles del motor aportan una menor inercia, y en consecuencia es posile una mayor velocidad de giro, lo que proporciona más potencia al motor y un mejor reparto de cargas con respecto al cig6eñal. 3.3. Solución:
Los motores tienen una mayor complejidad mecánica y en consecuencia tienen un mayor coste de faricación y de mantenimiento. An mayor n"mero de cilindros presenta una mayor superficie de contacto, y por lo tanto, un mayor rozamiento, que a su vez requerirá sistemas de luricación y de refrigeración más eficaces. 3.4. Solución:
Los motores con cilindros en línea son más simples y de construcción más económica. 7on cuatro cilindros todavía es posile su colocación transversal, lo que proporciona un a!orro notale de espacio en el !ueco motor. Esto permite !aitáculos más espaciosos, o simplemente, ve!ículos de menor longitud. 3.5. Solución:
El valor del ángulo entre las muñequillas se calcula dividiendo FB por el n"mero de cilindros para los motores de cuatro tiempos, y =GB por el n"mero de cilindros, para los motores de dos tiempos. La cifra de los grados se otiene de multiplicar @CB por el n"mero de tiempos del ciclo de traajo. 3.6. Solución:
Es la relación numérica entre el par má%imo y el par medio durante un ciclo de traajo. El valor para un motor de cuatro cilindros en línea es de ,H?. Es la relación entre el par má%imo que genera un motor y el valor de su par medio. $u valor numérico se denomina indice de irregularidad y es propio para cada tipo de configuración. -ara motores de un cilindro es de @B,=, con cuatro cilindros de ,H?, con seis cilindros de @,G? y para un motor de oc!o cilindros de @,>H.
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3.7. Solución:
La forma de identificar a los cilindros está normalizada y se realiza mediante un n"mero que se relaciona con su posición en el loque. Los cilindros se empiezan a enumerar por el lado opuesto al que se cede la energía, es decir en el lado opuesto al volante motor. En el caso de los motores en : se respeta la misma regla para amos loques, pero comenzando por el loque situado a la izquierda seg"n el sentido de giro del motor. 3.8. Solución:
Es el orden en que se producen las e%plosiones1comustiones en los cilindros. $e elige la más adecuada para cada tipo de motor en función de diferentes criterios. Entre ellos se tienen en cuenta evitar que no se acumulen tensiones torsionales en el cig6eñal, que los esfuerzos del cig6eñal deen repartirse de la forma más uniforme posile entre sus apoyos o que la sucesión de los tiempos no provoque interferencias en los conductos de aspiración o de escape. 3.9. Solución:
Estos motores tienen los cilindros dispuestos en dos loques unidos por la ase con una inclinación entre amos de GB o HB usualmente, aunque tamién e%isten de @B. El más favorale es el primero. 3.10. Solución:
En los motores con cinco cilindros en línea las muñequillas del cig6eñal están desfasadas F y se produce una comustión cada @>>, siendo su orden de encendido !aitual es @11>1?1= &otro posile es @1=1?1>1(. 3.11. Solución:
En los motores en :, el ángulo que forman los cilindros y el ángulo de desfase entre las muñequillas del cig6eñal o ien son iguales, o ien el primero es un m"ltiplo del segundo. 3.12. Solución:
@1=1>1 3.13. Solución:
)ienen como principal característica que sus cilindros tienen un ángulo de inclinación entre ellos de @?, lo que permite su uicación en un solo loque y compartir una sola culata, al igual que ocurre en los motores con los cilindros en línea 3.14. Solución:
Estos motores se otienen de la unión de dos motores :3 con cuatro, cinco o seis cilindros, formando un ángulo de F, de forma que se otienen motores *C, *@B, *@ e incluso *@G. 7on este tipo de motor se consiguen unas elevadas prestaciones con un tamaño muy compacto y un refinado funcionamiento.
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3.15. Solución:
$e produce una comustión cada @>>.
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•
...los elementos mó-iles del motor tienen al tener una menos inercia por su menor peso( permite una ma"or -elocidad de !iro( lo que proporciona ms potencia al motor " un meor reparto de car!as con respecto al ci!e)al.
•
/en consecuencia se presenta una ma"or super&icie de contacto( " por lo tanto( se produce un ma"or ro#amiento.
•
/que la disposición de los pistones permite que desapare#can o diminu"an o los tiempos muertos " se minimicen los desequili$rios dinmicos( adems de que el ci!e)al tra$aa en meores condiciones( puesto que reci$e un ma"or nmero de impulsos pero de menor intensidad " meor repartidos.
•
...se puede e-itar la acumulación de tensiones torsionales en el ci!e)al con ms de un orden( de &orma que los es&uer#os del ci!e)al se repartan de la &orma ms uni&orme posi$le entre sus apo"os o que la sucesión de los tiempos no pro-oque inter&erencias en los conductos de aspiración o de escape
•
...la disposición %ori#ontal de los cilindros opuestos permite un tra$ao equili$rado del motor( " por lo tanto un &uncionamiento li$re de -i$raciones " una respuesta del motor rpida.
•
...su e'cesi-a lon!itud o$li!a a que su colocación sea lon!itudinal. na lon!itud !rande del ci!e)al tam$in le o$li!a a soportar es&uer#os de torsión ma"ores.
•
...sus cilindros estn situados en un nico $loque " por lo tanto comparten una misma culata.
•
ompleta el si!uiente dia!rama/
•
$ser-a el si!uiente dia!rama " contesta/ Determ!" e# or$e! $e e!%e!$$o: 153624 I$e!t&%" e# t'o $e motor $e ()e se tr"t" : seis cilindros en l,nea. *+), %#!$ros se m)e-e! em'"re"$os/ l 3 con el 4( el 2 con el 5 " el 1 con el 6. *E! (), 'os%0! re#"t-" est! #os %#!$ros 2 / Se mue-en al un,sono.
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CAPÍTULO 4: DIN5MICA DE LOS MOTORES TÉRMICOS.
4.1. Solución:
La cilindrada unitaria de un motor está definida por el volumen del cilindro que se forma por el desplazamiento del pistón. El valor del mismo se calcula multiplicando la superficie del círculo que tiene por diámetro el del cilindro, por la distancia &carrera( que recorre el pistón entre el -$ y el -0. 4.2. Solución:
El mayor diámetro del cilindro en los motores cuadrados permite que las válvulas sean más grandes, la presión de los gases se ejerce sore una mayor superficie. La carrera corta permite que el cig6eñal sea más rígido al tener los razos más cortos, las masas en movimiento están más cerca del eje de giro, por lo que se producen menos desequilirios, y finalmente, la carrera corta permite que la velocidad media del pistón disminuya y con ella el rozamiento. Ana carrera larga favorece el aumento de par, y el menor diámetro del cilindro permite una cámara con menos superficie y por lo tanto con menos pérdidas de calor con el consiguiente aumento del rendimiento térmico. 4.3. Solución:
La fórmula para su cálculo se define teniendo en cuenta que el pistón recorre dos carreras por cada vuelta del cig6eñal. $e calcula multiplicando el dole de la carrera por el n"mero de revoluciones y dividiendo el resultado por GB.BBB. 4.4. Solución:
La relación de compresión está determinada por la relación e%istente entre la cilindrada unitaria y el volumen de la cámara de compresión. $e define con un n"mero sin magnitud. 4.5. Solución:
El aumento de la relación de compresión conlleva un aumento del traajo de compresión, y llega un momento en que el incremento del rendimiento del motor se anula. El aumento de temperatura por encima de un determinado valor puede provocar el autoencendido de la mezcla y en consecuencia un aumento e%cesivo y rápido de la presión que se traduce en pérdidas de potencia y daños en los elementos motrices del motor. 4.6. Solución:
Luego, para el cálculo de la cantidad de traajo que desarrolla en cada ciclo, astará con conocer la cantidad de calor suministrado al motor y aplicar al mismo el equivalente térmico del traajo, que tiene un valor >,@CF joules por cada caloría. El
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resultado, al no tenerse en cuenta ning"n tipo de pérdida, representa la cantidad de traajo teórico que desarrolla el motor9 ΤI J K ξ 4.7. Solución:
El calor &J( que se aporta en un ciclo al motor depende de la cantidad de comustile que llega al cilindro, de su densidad y de su poder calorífico.
4.8. Solución:
$i a la cantidad de traajo teórico que desarrolla un motor se le aplica el rendimiento indicado, se otiene el traajo indicado, o traajo que desarrolla el motor sin tener en cuenta los rozamientos internos ni el arrastre de los órganos au%iliares
4.9. Solución:
El rendimiento indicado y el efectivo. En el primero no se consideran los rozamiento mecánicos ni el arrastre de los órganos au%iliares, mientras que en el segundo si se tienen en cuenta. 4.10. Solución:
El rendimiento efectivo en el caso de los motores térmicos, equivale al producto de tres rendimientos9 rendimiento térmico, rendimiento de diagrama y rendimiento mecánico. 4.11. Solución:
Es la cantidad de traajo efectivo o "til que puede desarrollar un motor y que por lo tanto está disponile a la salida del cig6eñal. $e calcula aplicando a la cantidad de traajo teórico el rendimiento efectivo.
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4.12. Solución:
$e define como par al resultado de aplicar una fuerza sore un cuerpo a una cierta distancia de su eje de giro. En el caso del motor, el cig6eñal recie una fuerza ejercida por el pistón y transmitida por la iela. La distancia equivale a la e%istente entre el eje de giro del cig6eñal y la componente vertical de dic!a fuerza. #epende fundamentalmente de la presión media efectiva y de la geometría del cig6eñal. El par motor representa el traajo instantáneo producido en un ciclo 4.13. Solución:
El campo de elasticidad esta definido por la zona comprendida entre el n"mero de revoluciones en las que el motor ofrece el par má%imo y las revoluciones en las que genera la má%ima potencia, y es la zona óptima de aprovec!amiento del motor 4.14. Solución:
$e calcula dividiendo el cuadrado del n"mero de revoluciones a má%ima potencia, por el producto entre el n"mero de revoluciones a par má%imo y el numero de revoluciones de par a potencia má%ima.
•
...una misma cilindrada se puede o$tener con carreras " dimetros del pistón distintos adems de que su relación de compresión tam$in puede ser di&erente
•
...el aumento de la relación de compresión conlle-a un aumento del tra$ao de compresión( " lle!a un momento en que el incremento del rendimiento del motor se anula.
•
/a medida que aumenta( tam$in lo %ace el ro#amiento " las &uer#as alternas de inercia. l l,mite acepta$le para el -alor de esta -elocidad se sita en torno a los B mDs ( pero en la ma"or,a de los motores est entre @ mDs " @G mDs.
•
...cuanto ma"or es la relación de compresión( ma"or es la presión inicial( " en consecuencia ma"or es la presión &inal.
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•
...en su clculo no inter-iene ni el tiempo ni el nmero de re-oluciones a las que !ira el motor( conceptos que s, son necesarios para el clculo de la potencia del mismo.
•
...la o$ser-ación de la pendiente de la cur-a( que es indicati-a del comportamiento del motor( " la determinación de los puntos en que se o&rece la potencia til m'ima " la potencia m'ima.
•
...determinar la #ona de tra$ao donde el motor o&rece el consumo m,nimo( " por lo tanto adecuar en consecuencia el uso del motor.
•
/aporta un ma"or a!rado de conducción al permitir circular en condiciones di-ersas sin tener que recurrir con &recuencia al cam$io de marc%as( de$ido a que aporta una ele-ada capacidad de recuperación o &acilidad de su$ir de r!imen desde -alores $aos.
•
/el desarrollo del motor " de las unidades de mando para la -eri&icación de las prestaciones del motor. am$in permite simular multitud de condiciones espec,&icas de &uncionamiento que &acilita el anlisis del comportamiento del motor " detectar &allos del mismo en una situación espec,&ica.
•
alcular la cilindrada de un motor de cuatro cilindros/
Solución: .B>@ cm=.
•
alcular la -elocidad media de
un pistón/
;elocidad media < & K B.BFG K
•
?.BB( D GB.BBB I @=,@F mDs .
alcular la relación de compresión de un motor de cuatro cilindros/
ilindrada unitaria <
@.GBB cm= D > I >BB cm=.
=elación de compresión < &>BB cm= >? cm=( D >? cm= I
H.CC.
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•
alcular la temperatura " la presión en la cmara de compresión de un motor >iesel/
emp. &inal ? F= I &CB 7 F=( K B @.>B? M @ emp. &inal B? 1 F=. emperatura &inal B?
@resión &inal < B,@@> -a.
•
alcular la cantidad de tra$ao e&ecti-o/
;olumen de com$usti$le: @.GBB cm= K &@D @.BBB( I B.@== cm= Dciclo. antidad de com$usti$le:
B.@== cm=Dciclo K B.GC grDcm= I B.BHB grDciclo.
antidad de calor: B.BHB grDciclo K @B.BBB caloríasDgr I antidad de tra$ao teórico:
HBB caloríasDciclo.
HBB caloríasDciclo K >, @CF joules I =.FGC joulesDciclo.
ra$ao e&ecti-o: =.FGC joulesDciclo K B.= I @.B?,C
joulesDciclo.
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•
alcular la potencia indicada " la potencia e&ecti-a de un motor de cuatro tiempos/
@otencia teórica < .C?B juliosDGB K =.?B
r.p.m. I @?>.=F? Natios.
@otencia indicada .=F? Natios K B.= I @otencia e&ecti-a < @?>.=F? Natios K B.CF
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>H.>BB Natios.
I @=>.=BG,?Natios.
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CAPÍTULO : DESCRIPCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS ELEMENTOS 6I7OS.
5.1. Solución:
Las principales características del loque son9 3esistencia al desgaste en la zona de contacto con elementos móviles, resistencia mecánica, rigidez estructural y capacidad de evacuar rápidamente el calor originado por la comustión. La culata !a de ser, además de ligeras, capaz de conducir muy ien el calor y permitir una rápida evacuación del mismo. Las dilataciones de la culata y del loque !an de ser similares para no provocar falta de estanqueidad. 5.2. Solución:
La razón más importante es la reducción de peso con respecto a otros materiales, como la fundición. El aluminio tamién es mejor conductor del calor, razón por la que el motor alcanza la temperatura de servicio en menor tiempo y de forma más !omogénea. 5.3. Solución:
Los loques faricados con fundición gris presentan una elevada resistencia mecánica y una gran resistencia al desgaste, por lo que los cilindros pueden mecanizarse directamente. El aspecto más negativo es el elevado peso. 5.4. Solución:
Los colectores de admisión y de escape están situados en amos lados de la culata, de forma que los gases circulan por la culata transversalmente. 5.5. Solución:
El cárter es el elemento que cierra el loque por la parte inferior y act"a como depósito para el aceite del motor, donde tamién se refrigera. $e une al loque motor mediante tornilolos con interposición de una junta de estanqueidad. 5.6. Solución:
La junta de culata asegura una unión estanca entre el loque motor y la culata. La estanqueidad entre amos es necesaria para los gases producidos durante la comustión y para el líquido refrigerante y el aceite 5.7. Solución:
La forma de la cámara se complementa con al reaje aplicado en la caeza del pistón, que junto al adecuado diseño del colector de admisión y la presencia en el mismo de mariposas au%iliares, consiguen el guiado del aire y que la mezcla inflamada no entre en contacto con las paredes del cilindro
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5.8. Solución:
Las camisas !"medas se introducen en alojamientos situados en la parte inferior del loque y están fijadas en la parte superior por la fuerza de apriete de la culata. El refrigerante circula entre la camisa y su alojamiento, mientras que las camisas secas están ajustadas directamente al loque. 5.9. Solución:
La mecanización de las paredes del cilindro dee aportar el adecuado grado de rugosidad que asegure la ad!erencia del aceite. 2sí es posile la formación de una película que permite el correcto deslizamiento de los pistones. 5.10. Solución:
7on amas operaciones se consigue, además de la adecuada rugosidad, que aflore un porcentaje elevado de grafito. -ara el ruñido se emplean elementos arasivos rígidos, mientras que en el lapeado se utilizan elementos fle%iles y no se alteran las dimensiones. 5.11. Solución:
En el loque se deen comproar de forma especial la plenitud de la superficie de apoyo, su calidad superficial, las dimensiones y forma de los cilindros, la ausencia de fisuras y la correcta limpieza de las superficies, de los circuitos y de los alojamientos de tornillos, etc. En la culata se deen comproar los mismos aspectos, pero incluyendo la comproación del volumen de las cámaras de comustión y la comparación entre ellas. 5.12. Solución:
El desgaste normal provoca una conicidad en el cilindro, siendo la parte mas afectada la zona pró%ima al -$ al estar peor luricada y la temperatura es superior. )amién es normal que se produzca una ovalización del cilindro deido a que las fuerzas laterales con las que se apoya el pistón sore el cilindro no son iguales a amos lados del ulón. )amién e%iste un desgaste de origen químico por corrosión, provocada por productos generados durante la comustión, 5.13. Solución:
Los daños principales que puede sufrir una culatas son la aparición de grietas que provocan falta de estanqueidad, falta de plenitud en la superficie de apoyo y acumulación de caronilla en la cámara y en los conductos de los gases. 5.14. Solución:
La cota de resalte es la distancia entre la cara superior de la camisa y la superficie de apoyo del loque. $u dimensión determina la presión de apriete y por lo tanto, es determinante para el aseguramiento de la estanqueidad.
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5.15. Solución:
$e dee generalmente a un mal montaje, mecanizados con forma defectuosa en la zona de apoyo y a la presencia de suciedad9 • • • • • •
-rofundidad del alojamiento del collarín e%cesiva 5alta de planitud en el mecanizado del asiento del collarín. Limpieza deficiente de la zona de asiento de la camisa , y su alojamiento en el loque. 2plicación de los pares de apriete y ángulos de giro de forma errónea. Atilización de juntas de estanqueidad inadecuadas. ecanizado defectuoso del perfil del asiento de la camisa, en cuanto a la planitud de la cara de apoyo y a las dimensiones de c!aflanes y radios.
5.16. Solución:
Los desgastes en la parte inferior de la camisa o cilindros no son !aituales, y si se dieran están relacionados con dimensiones o formas inadecuadas . 5.17. Solución:
Los tornillos se aflojan comenzando por los que están situados en el e%terior, y se finaliza por los situados en el centro, alternando entre amas filas. #urante el apriete se aplica la secuencia inversa, es decir, se comienza siempre por los tornillos centrales y se avanza !acia el e%terior, tamién alternando el orden. 5.18. Solución:
El incorrecto apriete provoca deformaciones de la camisa que provocan desgastes y deformaciones reconociles por tratarse de zonas rillantes y pulidas. En general, el pistón no presenta ninguna señal de desgaste o deformación. 7omo consecuencia de estos desgastes, el consumo de aceite es e%cesivo. 5.19. Solución: • • • • • • •
•
2priete inadecuado de la culata, por e%ceso o por defecto. -lanitud incorrecta de las superficies de apoyo del loque o de la culata. 3elación de compresión demasiado alta. -roceso de comustión incorrecto. 5allos de funcionamiento en el circuito de refrigeración. ontaje incorrecto de la junta9 falta de centrado, etc. Ounta de culata que no corresponde en tipo o espesor. 2caado superficial de las caras de apoyo con demasiada rugosidad.
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Solucionario. Motores.
•
/el aluminio es $uen conductor del calor( por lo que el motor alcan#a la temperatura de ser-icio en menor tiempo " de &orma ms %omo!nea.
•
/sus condiciones de re&ri!eración son peores que la de los cilindros situados en los e'tremos.
•
...que permiten eliminar las crestas producidas por el mecani#ado de &orma &a-ora$le
•
/aumentar la ri!ide# del conunto &ormado por el motor " el cam$io de marc%as.
•
/tiene como consecuencia la acumulación de com$usti$le en la cmara( " al tener un coe&iciente de compresi$ilidad mu" $ao( acta como un elemento r,!ido.
•
/est producido por la a$rasión pro-ocada por part,culas que lle!an al cilindro unto con el aceite o arrastradas por el aire( circunstancias que indican que los &iltros de aire o de com$usti$le no se %an reno-ado con la &recuencia adecuada.
•
/que la acción conunta de la dilatación pro-ocada por el calentamiento de la culata( $loque " tornillo( pro-oca una tensión e'cesi-a del mismo que puede causar de&ormaciones en los %ilos de la rosca.
•
/la disminución de la presión en el circuito permite la aparición de procesos de ca-itación que aca$an erosionando las camisas( que a su -e# estn relacionada con las -i$raciones de alta &recuencia.
•
/para que se produ#ca una unión correcta " esta$le( los pernos roscados o tornillos de$en permanecer dentro de su l,mite elstico( " eercer una determinada &uer#a( una -e# e&ectuado el apriete. n se!undo uso !eneralmente pro-oca la superación de ese l,mite elstico para unas mismas condiciones.
•
/la presión &inal es desi!ual en los cilindros " con ella la &uer#a que reci$en los pistones( " por lo tanto la desi!ual aceleración a la que est sometido el ci!e)al.
•
..se modi&ica el ni-el relati-o del aceite. Su ma"or ni-el puede pro-ocar una so$represión en el crter( en consecuencia una ma"or presencia de los -apores de aceite en la admisión *!eneración de car$onilla+ etc. Ba toma de aceite puede estar da)ada " no ser posi$le la aspiración del aceite( " por lo tanto di&icultar la lu$ricación del motor.
•
...su rendimiento( puesto que disminu"e la relación de compresión.
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Solucionario. Motores.
CAPÍTULO 8: DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS MOTRICES.
6.1. Solución: • • • •
3esistencia mecánica. 8uena conductiilidad térmica. -oco peso y uen coeficiente de deslizamiento. ínima dilatación posile.
6.2. Solución:
-orque solo estas aleaciones re"nen las cualidades de resistencia mecánica, aja densidad y grado de conductiilidad térmica requeridas para las condiciones reinantes en el cilindro. 6.3. Solución:
La aleación más utilizada para pistones de motores de e%plosión de cuatro tiempos es 2l $i @ 7u 4i. -ara pistones de motores #iesel, turoalimentados, o de dos tiempos, se emplean las aleaciones 2l $i@C 7u 4i, o ien 2l $i? 7u 4i. An aumento de la cantidad de silicio aumenta la resistencia mecánica, la resistencia al desgaste y disminuye la dilatación, en contra, dificulta la mecanización. En los motores #iesel se e%igen en mayor medida estas características deido a que la comustión genera condiciones de traajo más e%tremas. 6.4. Solución:
7ada aro tiene un cometido especial. Los dos primeros aros &pueden ser tres en motores de servicio pesado( aseguran el sellado, y se llaman aros de compresión. En la "ltima ranura siempre está colocado el aro de engrase, cuya misión es conseguir que el aceite que aña las paredes del cilindro, forme una capa del espesor adecuado. 6.5. Solución:
$on pistones en los que se insertan elementos metálicos durante el proceso de fundición. $u función es aportar estailidad dimensional al equilirar las dilataciones térmicas del pistón. Estos elementos pueden ser placas o anillos de acero situados normalmente en la zona del ulón. En el caso de incorporar un anillo, este es una pieza de acero de sección transversal circular, con la parte e%terior lisa o dentada. Esta pieza especial aporta una reducción notale de la dilatación de la parte superior de la falda, es decir, la contigua al alojamiento del segmento rascador de aceite. E%isten variantes en las que el aro tiene sección transversal oval o ien una placa de acero que rodea completamente a la falda, y que confiere una especial resistencia al pistón.
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6.6. Solución:
En general se aplican tres técnicas para el montaje del ulón9 deslizante sore la iela y fijo al pistón, fijo a la iela y deslizante sore el pistón, y deslizante en la iela y deslizante en el pistón &o ulón flotante(. 6.7. Solución:
Las ielas están sometidas a fuerzas de compresión, de tracción y de fle%ión por pandeo, por lo que deen presentar una elevada tenacidad y la menor masa posile. 6.8. Solución: • • • •
#esplazamiento lateral de los ejes 5alta de paralelismo en los ejes. )orsión del cuerpo de iela. #esgaste de los cojinetes.
6.9. Solución:
2segurar un deslizamiento suave que evite el gripado. 2mortiguar los efectos de las elevadas cargas de traajo. • Evitar el deterioro de la superficie de deslizamiento del cig6eñal por presencia de partículas que pudieran rayarla. • 2liviar al cig6eñal de tensiones mecánicas provocadas por deformaciones o falta de alineación entre diferentes elementos. • •
6.10. Solución:
Entre los materiales, se utiliza desde el acero al carono, para cig6eñales con solicitaciones medias, al acero al níquel1cromo, o aceros al cromo1molideno1 vanadio para solicitaciones altas. 6.11. Solución:
Los acodamientos donde se conectan las ielas se denominan muñones de iela o muñequillas, y su posición es alternada con respecto a los muñones de apoyo. En algunos de estos razos, y en el lado opuesto a las muñequillas, se incorporan los contrapesos para compensar el desplazamiento de masa con respecto al eje de giro. 6.12. Solución:
Es importante luricar perfectamente cada elemento con el aceite adecuado, además de aplicar unaescrupulosa limpieza y de respetar las normas de montaje, y en especial los pares de apriete. Ana vez finalizado el montaje completo del motor, la primera vez que se ponga en marc!a dee girar varios minutos al ralentí, y otros a media carga antes de someterlo a un uso normal. 6.13. Solución:
El principio de funcionamiento del amortiguador de oscilaciones se asa en la asorción de las mismas mediante un material elástico &normalmente un elastómero( interpuesto entre dos discos, uno de ellos solidario al cig6eñal. )amién se emplean amortiguadores de oscilaciones integrados en el cig6eñal y que disponen como elemento de asorción un conjunto de resortes con masas de inercia.
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6.14. Solución:
El volante motor es un disco fijado en uno de los e%tremos del cig6eñal y que tiene de una elevada masa, en consecuencia tamién dispone de una elevada inercia, que al oponerse a las variaciones de velocidad de rotación del cig6eñal, asegura un funcionamiento regular del motor. Esta inercia tamién permite almacenar energía cinética durante el tiempo de má%imo empuje de uno de los pistones. Esta energía se devuelve posteriormente al cig6eñal, y permite a este accionar los pistones para realizar el resto de las fases del ciclo de traajo. 6.15. Solución:
La falta de luricación que !a provocado el gripado es deida proalemente a que la temperatura en la cámara de comustión !a sido e%cesiva, y !a destruido la película de aceite. Las causas del e%ceso de temperatura tienen relación con una sorecarga de traajo del motor, con disfunciones en el sistema de refrigeración o en el de luricación, y tamién con unas comustiones deficientes &mezcla pore, ángulo de encendido retrasado, etc.(. En los motores diesel puede ocurrir que el comustile diluya el aceite en esa zona. Esto es posile deido a inyectores que gotean, deformados por un mal montaje, o por un momento de inyección incorrecto. 6.16. Solución:
Las causas más !aituales de daños en las ielas son9 • • • •
Luricación defectuosa. Líquidos o cuerpos e%traños en la cámara. #efectos de forma en el cig6eñal. 7omustiones detonantes.
6.17. Solución:
4ormalmente el pistón se suministra con los aros correspondientes ya montados. 7uando este es el caso, se dee procurar no desmontarlos para evitar deformaciones o roturas de los mismos. En el montaje de aros nuevos, dee asegurarse que el tipo y sus dimensiones se corresponden con las especificaciones del faricante, además de que se montan en la posición correcta9 la cara con la marca ;)'-< !acia arria y los cortes desfasados @B entre sí. Los aros, una vez montados, deen poder deslizarse con facilidad en la ranura, y tener con respecto a esta la !olgura definida por el faricante. )anto para el desmontaje, como para el posterior montaje de los aros, es muy conveniente utilizar el "til adecuado &5igura G.CH(. Este consiste en unas pinzas especiales que permiten la separación de las puntas del aro y su posterior e%pansión. 6.18. Solución:
La comproación de la compresión se realiza con un instrumento llamado compresómetro o compresógrafo, La presión en el cilindro desplaza una aguja. El desplazamiento de la misma queda registrado sore una tarjeta, donde una escala de valores permite oservar el resultado de la pruea, o ien se muestra el valor en una pantalla.
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6.19. Solución:
$e deen aplicar todas aquellas medidas que aseguren la ausencia de partículas e%trañas tanto en las superficies de traajo como en los circuitos de luricación y seg"n el caso de comustile, como por ejemplo limpiar los componentes con papel, no utilizar líquidos arasivos, en la medida de lo posile, no utilizar el aire a presión, no sacar del envase los componentes !asta el momento del montaje, mantener tapados los componentes desmontados, etc.
•
...que %an de !aranti#ar su cometido tanto en &r,o como( especialmente ( en caliente( por lo que sus dimensiones " &ormas compensan las dilataciones " de&ormaciones que se producen en este estado.
•
...normalmente presenta una sección trape#oidal( que al in-ertirse( &acilita el paso de aceite al interior de la cmara.
•
...orientada en la dirección del mo-imiento del pistón para que la e'pansión pro-ocada por las &uer#as de inercia a"ude a mantener el anillo en su ranura.
•
...el calentamiento e'cesi-o pro-oca la rotura de la pel,cula de aceite " las super&icies del pistón " del cilindro dean de estar adecuadamente lu$ricadas.
•
...el semicoinete que corresponde a la parte &ia de la ca$e#a de $iela( tiene especiales caracter,sticas de resistencia a la &ati!a( al des!aste " a la corrosión.
•
...aumenta la sección de paso del aceite " por lo tanto el caudal de la misma que retorna al carter( con la consi!uiente ca,da de presión en el circuito.
•
...e-itar modi&icar la posición durante el posterior montae.
•
...su menor inercia permite ma"ores aceleraciones an!ulares.
•
...que presentan mu" $uena resistencia a la a$rasión " de$en tra$aar necesariamente en seco.
•
...mide de &orma sencilla " con $astante precisión la %ol!ura entre los componentes " los e&ectos que so$re ella tienen aspectos como tolerancias de &orma( pares de apriete( etc.
•
...compro$ar( como adicional( que la &alta de compresión es de$ida a un mal auste de los aros( puesto que dic%o aceite sella dic%a &u!a( por lo que la lectura del -alor de la compresión de$e su$ir.
•
...los coinetes a'iales del ci!e)al.
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CAPÍTULO 9: DESCRIPCIÓN Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN.
7.1. Solución:
El sistema de distriución en un motor alternativo tiene la misión de permitir la entrada de la mezcla o del aire, seg"n el tipo de motor, al interior de los cilindros y la posterior salida de los gases resultantes de la comustión al e%terior. )anto la llegada como la salida de los mismos se dee producir en los momentos adecuados, y de forma sincronizada con la posición de los pistones 7.2. Solución:
E%iste cierta diversidad de los mismos deido a que se aplican diferentes configuraciones de la distriución, pero en general están presentes los siguientes9 • • • •
:álvulas de admisión y de escape con sus sistemas de fijación y apoyo9 Puías y asientos de válvula, resorte de válvula y los elementos de apoyo del mismo, llamados copela y semiconos. Qrol de levas y mecanismos de accionamiento9 3uedas dentadas, cadenas, correas y tensores. 8alancín y eje de alancín. Empujador mecánico o !idráulico y mecanismos de regulación de la !olgura.
7.3. Solución:
El árol o los ároles de levas se encuentran formando parte del conjunto de la culata y están situados muy cerca de las válvulas, de forma que se simplifican los mecanismos de accionamiento de las mismas al requerir muy pocos componentes. El reducido n"mero y peso de los componentes permiten que el conjunto de la distriución aporte poca inercia, y en consecuencia facilite un elevado n"mero de revoluciones al motor. 7.4. Solución:
4ormalmente se realiza mediante uno de los siguientes9 por cadena guiada por patines, por correa dentada con tensores, o por tren de engranajes. 7ada uno de estos sistemas, con sus ventajas e inconvenientes, se pueden montar en cualquier tipo de motor, aunque está generalizado el uso de la correa dentada, y en menor medida, el tren de engranajes. 'tro sistema posile, el accionamiento por árol de reenvío, se utiliza muy poco. 7.5. Solución:
Es un sistema económico por la simplicidad del mecanismo y por los materiales empleados en su faricación. $u funcionamiento es silencioso, no necesita luricación y su montaje o desmontaje no ofrece complicaciones deido a que se encuentra en la zona e%terior del loque motor.
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7.6. Solución:
Esta solución se utiliza cuando el cig6eñal y el árol de levas están lo suficientemente pró%imos, por ejemplo en disposición 'R:, o en motores de competición de filosofía #'R7 que desarrollan un alto par motor, donde el régimen de giro es muy elevado y prima su seguridad de marc!a. 7.7. Solución:
La disposición multiválvula permite mejorar la ;respiración< del motor a un alto régimen de giro que favorece una mayor generación de par. $imultáneamente, la cámara de compresión puede ser de menor tamaño y de forma más adecuada, además de permitir la uicación de la ujía, o del inyector, en el lugar ideal. El mejor desarrollo de la comustión en estas condiciones disminuye la tendencia al picado del motor, por lo que permite elevar la relación de compresión y conseguir así un mayor rendimiento. 7.8. Solución:
3ecien este nomre por el !ec!o de que no disponen de eje, y su montaje se realiza mediante el apoyo de sus e%tremos en la válvula y en un empujador !idráulico. El accionamiento se realiza directamente por la leva, con interposición, en la mayoría de casos, de un rodillo que además act"a como tercer punto de apoyo. 7.9. Solución:
Está configurado como un cilindro !idráulico con dos zonas diferenciadas. La zona superior &taza( recie el caudal de aceite del motor a través de un orificio situado en una ranura anular. Esta situación se da cuando el empujador está en reposo. La zona inferior está en contacto con el vástago y equipa una válvula antirretorno que cierra una cámara interior. La presión del aceite provoca el desplazamiento de amas partes !asta que entran en contacto con la leva y la válvula, adaptándose por lo tanto a la distancia e%istente en ese momento entre amos componentes, pero sin ejercer la fuerza suficiente como para desplazar la válvula. 7uando la leva desplaza al empujador se produce el cierre de la entrada de aceite al mismo. El aceite que está atrapado en la ;cámara de alta presión< por efecto de la válvula antirretorno, aumenta de presión &deido al grado de incompresiilidad del aceite(, convirtiendo al empujador en un elemento rígido que permite la transmisión del movimiento al vástago de válvula. 7.10. Solución:
El ojetivo de las guías de válvula es asorer los esfuerzos laterales, deslizamientos lineales, centrar la válvula sore su asiento y disipar calor desde el vástago a la culata. En consecuencia !an de ser uenas conductoras de calor, tener un uen coeficiente de deslizamiento y uenas propiedades autoluricantes. 7.11. Solución:
La fatiga del muelle tiene como consecuencia directa la pérdida de elasticidad y la disminución de su longitud. La falta de perpendicularidad del muelle por causa de estar deformado o mal montado provoca que el vástago de válvula sufre un empuje lateral. La rotura del muelle provoca fallos en el motor deido a que no es posile el correcto cierre de la válvula.
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7.12. Solución:
La formación de caronilla en la caeza de válvula en la zona contigua del vástago y en el asiento de válvula, lo que dificulta el flujo de gases y puede impedir una correcta estanqueidad del cierre. Los vástagos de válvula pueden presentar desgastes y eventualmente deformaciones, y en la zona del asiento de válvula se pueden producir erosiones, ralladuras o grietas que impiden la perfecta !ermeticidad del cierre. 7.13. Solución:
0nicialmente se dee proceder a una inspección visual y oservar que las superficies de traajo, y especialmente las levas, no presentan ning"n tipo de daño como desgastes y roturas. 'tros aspectos a verificar son la !olgura en los apoyos y su alineación, el alzado de las levas y la !olgura a%ial respecto a su alojamiento. 7.14. Solución:
$e puede proceder de la siguiente forma9 • • • •
Racer funcionar el motor tres minutos a .?BB rpm. An minuto al ralentí. 3epetir el ciclo dos veces. En condiciones normales, los empujadores deerían estar en perfectas condiciones de funcionamiento. $i persisten los ruidos, se deen realizar otros dos ciclos, que de no ser suficientes, será un indicio de que están en mal estado.
•
...esta con&i!uración &acilita el empleo de soluciones que inciden &a-ora$lemente so$re el rendimiento del mismo( como las multi-l-ulas( las distri$uciones -aria$les o los sistemas de compresión -aria$le " que tam$in inciden en una menor contaminación.
•
...permite contrarrestar en parte la prdida de prestaciones que pro-ocan las soluciones que se incorporan al motor para respetar dic%as normas( tal como la recirculación de !ases( catali#ador( &iltro de part,culas( etc.
•
...las condiciones de tra$ao tam$in lo son " se necesitan materiales " caracter,sticas constructi-as distintas para cada una de ellas. Bas -l-ulas de admisión pueden ser menos ro$ustas " de ma"or dimetro para &a-orecer el paso de !ases &rescos al cilindro. Bas -l-ulas de escape tienen el dimetro de la ca$e#a proporcionalmente ms reducido que el de las -l-ulas de admisión.
•
...de esta &orma es posi$le adaptar de &orma precisa el mo-imiento de las -l-ulas al &luo de los !ases.
•
...se minimi#a el es&uer#o a$sor$ido por el tra$ao de compresión .
•
...cuando desaparece la del!ada capa cementada " templada( a&lora el material con tenacidad( pero con poca dure#a.
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•
/actan en una #ona pró'ima al punto de apo"o( lo que pro-oca una ampliación del despla#amiento que su&re la parte del $alanc,n en contacto con la -l-ula.
•
/que la dilatación de la -l-ula cuando alcan#a la temperatura de ser-icio( no a&ecte al recorrido de la misma.
•
...pro-ocar el !iro del empuador( para que de esta &orma el des!aste sea uni&orme en toda su super&icie de desli#amiento.
•
...las posi$les -ariaciones de al!unas propiedades del aceite como la -iscosidad( podr,an alterar la -elocidad de su llenado( mantiene el !rado de -iscosidad en un mar!en ncluso las -ariaciones de -iscosidad del aceite a&ectar
•
...quedan tensiones acumuladas en la correa que se li$eran durante el !iro( " que podr,an a&ectar a la correcta re!ulación del tensor.
•
...los tratamientos trmicos que aportan dure#a( a&ectan a una capa super&icial de las super&icies de tra$ao( por lo que incluso un li!ero mecani#ado puede lle!ar a eliminarla en su totalidad.
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CAPÍTULO : SISTEMAS DE SOBREALIMENTACIÓN Y BARRIDO.
8.1. Solución:
El sistema de admisión !a de conducir la masa de aire que necesita el motor desde el e%terior !asta los cilindros, garantizando la mínima pérdida de carga posile y evitar el paso de partículas que puedan dañar los órganos del motor. La temperatura del aire no dee alterarse durante el recorrido, de forma que no incida negativamente sore la densidadS además, el ruido de admisión !a de mantenerse en valores que no afecten al confort. 8.2. Solución:
En todos los motores9 • • • •
5iltro de aire. 7onductos de aire. 7olector de admisión. $ensores del sistema de gestión del motor &presión, masa, temperatura del aire, etc.(
En los motores sorealimentados9 • •
)urocompresor yDo compresor volumétrico. 0ntercamiador de calor &intercooler(.
En los motores de gasolina9 •
7uerpo de mariposa.
En un sistema de admisión tamién se pueden incorporar componentes que cumplan otras funciones, como la recirculación de gases de escape, o el circuito de recuperación de los vapores de comustile &cánister(. 8.3. Solución:
El diseño del colector favorece el llenado de los cilindros deido al aprovec!amiento de dos efectos producidos por el desplazamiento del aire en el colector9 la resonancia y la inercia. $e produce un efecto de sorellenado cuando una onda de presión llega en el momento justo en que se are la válvula de admisión y se produce cuando el motor gira a un determinado margen de revoluciones. La inercia de la masa de aire que circula por el colector, o resistencia al camio de velocidad, provoca que contin"e entrando en el cilindro, incluso cuando el pistón está iniciando la compresión. 2mas circunstancias se producen en función del diseño del colector de admisión. 8.4. Solución:
El efecto de sorellenado de los cilindros por resonancia se produce en función de la frecuencia de la pulsación del aire de admisión. #ic!a frecuencia depende de la longitud y de la sección del colector para unas determinadas revoluciones. En
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Solucionario. Motores.
consecuencia, cuando se alteran estas características geométricas, el efecto de sorellenado se puededar en un margen de revoluciones más amplio. 8.5. Solución:
2dmisión variale por longitud del colector y admisión variale por resonancia. Los colectores de admisión variale por longitud, incorporan mecanismos que oligan a circular al aire por uno de los tramos posiles en función de las revoluciones del motor, y que están uicados estratégicamente en el colector. Peneralmente constan de mariposas, mariposas cominadas, o cilindros giratorios con canales, que se accionan mediante válvulas neumáticas, o ien por motores eléctricos. Los colectores de admisión variale por resonancia incorporan una cámara, denominada cámara de potencia, con una determinada forma y volumen. Tsta puede estar o no en comunicación con los tuos de revereración seg"n la actuación de un mecanismo goernado por la unidad de control del motor. 8.6. Solución:
Los camios en el diagrama de distriución están definidos por la actuación de la unidad de control del motor. Las variales que influyen en su gestión son la temperatura del motor, el n"mero de revoluciones y el par que se demanda al motor. La variación de la fase de distriución se puede producir de forma que se adecue a cada momento de traajo del motor, o ien producirse repentinamente en el instante en que se cumplan las condiciones de traajo prescritas. 8.7. Solución:
4ormalmente se aplica en el árol de levas de admisión, puesto que e%iste una mayor dificultad para conseguir el correcto llenado de la cámara de compresión que la evacuación de los gases de escape. 8.8. Solución:
ediante la sorealimentación se fuerza la entrada de aire en los cilindros con el ojetivo de aumentar el grado de llenado de los mismos respecto al que se !uiera otenido por aspiración. 2 la mayor masa de aire aspirada le acompaña una mayor dosificación de comustile. La comustión de esta cantidad e%tra de mezcla provoca un incremento de la presión media efectiva en los cilindros, y en consecuencia, una ganancia de par y potencia para una misma cilindrada y régimen de giro. 8.9. Solución:
El conjunto de eje con la turina y el rotor, gira a elevadas velocidades. $oporta temperaturas pró%imas a los CBB7 en la zona de la turina, y muc!o más ajas, a una corta distancia, en la zona del rotor. 8.10. Solución:
Los compresores de tipo 3otos, están compuestos por dos rotores situados en un alojamiento ovalado. El compresor de pistones rotativos *an+el, similar al anterior, pero con los perfiles de los rotores en forma de martillo. 7ompresores $printe% , cuyos rotores son de perfil !elicoidal, pero uno de ellos tiene forma de estrella y el
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Solucionario. Motores.
otro de lóulos. El compresor -ierurg de pistón rotativo, similar al *an+el, donde un rotor con tres álaes descrien una trayectoria circular sore un tamor rotativo con cuatro cámaras. El compresor de lóulo rotativo UUU dispone de un rotor de dos lóulos que gira con una determinada e%centricidad en el interior de otro rotor cilíndrico. En el compresor P, el aire se comprime mediante el movimiento oscilante de una placa con dos láminas con forma de espiral en cada cara &espirales móviles(, que junto con la carcasa &cárter(, con forma de espiral tamién, dan lugar a una cámara variale 8.11. Solución:
Los sistemas de limitación o regulación de la presión se asan en dos conceptos9 • •
-or derivación de parte de los gases de escape mediante un conducto que puentea al rotor de compresión. :ariando la energía con la que los gases de escape act"an sore los álaes del rotor &geometría variale(.
8.12. Solución:
Está formado por un turocompresor centrífugo, similar al convencional, que dispone adicionalmente de un disco con álaes directrices alrededor de la turina. Los gases de escape son oligados a circular entre ellos antes de incidir sore la turina. Las diferentes posiciones de traajo de los álaes fuerzan la velocidad y orientación de los gases de escape sore el rodete de la turina del turocompresor, que en consecuencia, gira a mayor o menor velocidad. 8.13. Solución:
La presión a la que se somete el aire provoca una considerale elevación de su temperatura, y en consecuencia disminuye la densidad de la misma. El intercamiador permite reducir la temperatura del aire de admisión a valores comprendidos entre los ?B y GB7, mediante un intercamio de calor con el aire de marc!a que lo atraviesa. #e esta forma aumenta de nuevo la densidad del aire y por lo tanto la concentración de o%ígeno. 8.14. Solución:
El aire está impulsado por un compresor volumétrico y por un turocompresor. #e esta forma, el primero asegura la adecuada sorealimentación en regímenes ajos y medios del motor, mientras que el segundo lo !ace especialmente en regímenes medios y altos. 2mos mecanismos pueden traajar por separado o conjuntamente, en función de las e%igencias de par y el régimen de giro del motor. La aplicación conjunta de dos sistemas de sorealimentación, permite cominar las ventajas de amos y conseguir que el motor ofrezca valores de par má%imos en toda la gama de revoluciones. 8.15. Solución:
El sistema de escape tiene por ojetivo conducir los gases resultantes de la comustión, desde los cilindros !asta el e%terior, de forma rápida y eficaz, de manera que permita la e%pansión de los gases, ofreciendo la mínima resistencia posile y limitando el nivel sonoro a valores aceptales.
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Solucionario. Motores.
8.16. Solución:
La instalación de escape está compuesta por el colector de escape, tuos de escape, uno o varios catalizadores, silenciadores y sensores varios fijados en algunas partes de su recorrido. 8.17. Solución:
En el catalizador se transforman, cuando traaja a pleno rendimiento, la práctica totalidad de los productos tó%icos presentes en los gases de escape, en productos inocuos para la salud. Es un componente fundamental para conseguir que las emisiones de los motores cumplan con la legislación medioamiental, que limita, entre otros productos, las cantidades de monó%ido de carono, !idrocaruros y ó%idos de nitrógeno. 8.18. Solución:
La temperatura en el mismo dee ser de CBB7, que se alcanza deido a su uicación pró%ima al colector de escape y al calor generado por las o%idaciones &reacciones e%otérmicas(. 7omo el catalizador necesita algunos minutos para alcanzar esa temperatura tras el arranque del motor, en muc!os casos se instalan precatalizadores junto al colector que alcanzan la temperatura de traajo rápidamente. En los catalizadores de tres vías, las reacciones químicas solo se realizan de una forma completa si e%iste una determinada cantidad de o%ígeno en los gases de escape. Los catalizadores de dos vías utilizados en las motorizaciones diésel traajan ajo los mismos principios que los de tres vías, pero no e%igen la presencia de la sonda ni la intervención de la unidad de control, y solo es necesario asegurar la suficiente cantidad de o%ígeno para que se puedan realizar las dos o%idaciones. 8.19. Solución: • • • •
-or refle%ión. -or interferencia. -or asorción. -or resonancia.
•
...que representa un &reno a la entrada de aire " por lo tanto pro-oca una disminución de la cantidad de me#cla que lle!a a la cmara de compresión.
•
...disminu"e la sección de paso del mismo( modi&ica el &luo del aire " retiene parte del com$usti$le in"ectado.
•
...a la cmara de compresión lle!a aire adicional que no %a sido medido( no se in"ecta por lo tanto el com$usti$le su&iciente " la me#cla resulta po$re.
•
...el llenado del motor es meor " lo es en una #ona de re-oluciones ms amplia.
•
/aumenta la potencia " el par motor sin necesidad de aumentar la cilindrada del motor.
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Solucionario. Motores.
•
...en el primer caso( solo despus de al!unos se!undos se !enera la presión adecuada en el circuito de lu$ricación( " en el se!undo caso( se mantiene la circulación " presión del aceite en el tur$o mientras disminu"en las re-oluciones de la tur$ina.
•
...la ele-ada presión de soplado calienta el aire en e'ceso " se produce prdida de densidad.
•
...al tratarse de %idrocar$uros( se o'idan en el catali#ador pro-ocando aumentos locales de temperatura " la &usión parcial del nic%o cermico del catali#ador.
•
...aporta una ma"or o menor &acilidad a la e-acuación de !ases del motor.
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CAPÍTULO ;: SISTEMA DE LUBRICACIÓN.
9.1. Solución:
Es un fluido que se interpone entre las superficies de dos componentes y evita el contacto entre ellas, por lo que el deslizamiento solo se produce entre las capas de dic!o fluido. 7omo entre estas capas el rozamiento es muy pequeño, tamién es muc!a menor la energía consumida. La ausencia de contacto físico entre las superficies de los componentes, evita su desgaste y su calentamiento al generarse una menor cantidad de calor. 9.2. Solución:
2demás de luricar, amortiguan los golpeteos entre componentes, lo que minimiza tanto el desgaste como el ruido. -ermite evacuar el calor, aporta la estanquidad suficiente para evitar fugas y arrastra residuos e impurezas !asta el filtro. 9.3. Solución:
E%isten sustancias luricantes en estado sólido &grafito, el isulfuro de molideno, aleaciones con un ajo rozamiento, etc.(, semisólido &grasas( y líquido &aceite( y que pueden tener origen mineral, vegetal o sintético. 9.4. Solución:
7ada uno de los aditivos aporta o refuerza un comportamiento al luricante, de forma que se definen tantos como características se e%ige al mismo9 antio%idantes, detergentes, dispersantes, antiespumantes, antidesgaste, los que mejoran la viscosidad, la e%trema presión, etc. 9.5. Solución:
Los aceites se clasifican dependiendo de su naturaleza en9 • • • •
:egetales. inerales. $emi1sintéticos. $intéticos.
9.6. Solución: • • •
5ísicas9 viscosidad, ad!erencia, punto de congelación, punto de inflamación Juímicas9 estailidad química, e%trema presión, fuerza de co!esión, grado de acidez, grado de cenizas. 5ísico1químicas9 antidesgaste, antiespumante, detergente, dispersante, antio%idante
9.7. Solución:
Es la resistencia que opone un líquido a desplazarse o fluir por un conducto definido, y que depende del mayor o menor rozamiento de sus moléculas al deslizarse entre sí. Este rozamiento es función en gran medida de la temperatura y
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Solucionario. Motores.
de la presión a que está sometido el aceite9 2 mayor temperatura, menor viscosidad, y a mayor presión, mayor viscosidad. 9.8. Solución:
• • • • • • • • •
S)A)E) A)*)I) A)S)+)M) C)C)M)C) A)C)E)A) I)S)O) M)I)L) S),)*)-)O) N)L).)I)
$ociedad 2mericana de 0ngenieros 2utomotrices. 0nstituto 2mericano del -etróleo. $ociedad 2mericana de 0ngenieros 2utomotrices. 7omité de 7onstructores de 2utomóviles del ercado 7om"n. 2sociación de 7onstructores Europeos de 2utomóviles. 'rganización 0nternacional de Estándares. ilitar &Ejército de los Estados Anidos(. $uper Rig! -restaciones #iesel 'il. 0nstituto 4acional de Prasas Luricantes.
9.9. Solución: • • •
8oma de engranajes. 8oma de sector. 8oma de rotor.
9.10. Solución:
La limitación de la presión se lleva a cao mediante la acción de una válvula de descarga situada en la zona de impulsión, que tanto puede ser en la oma, en el soporte del filtro o en el canal principal. 9.11. Solución:
7omplementa la acción refrigerante que se produce en el cárter manteniendo la temperatura del aceite en valores pró%imos a los C?7, de forma que no se alteren las cualidades luricantes del mismo. 9.12. Solución:
Las presiones !aituales en el circuito oscilan entre ars y =.? ars con el motor a temperatura de servicio, y de ? ars con el motor frío. 9.13. Solución: • • • •
-resión incorrecta9 inferior, superior a la nominal o irregular. 7onsumo e%cesivo de aceite. 5alta de luricación en un punto o zona. -érdidas de aceite.
9.14. Solución:
Es un aceite multigrado que se comportará a ajas temperaturas como un B*, y a altas temperaturas como un $2E >B, incluidos los intermedios $2E B y $2E =B.
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•
...los elementos del motor no estn correctamente lu$ricados de$ido a que la presión de tra$ao en el circuito de lu$ricación no se alcan#a de &orma instantnea " a que el aceite no est a temperatura de ser-icio( por lo que sus caracter,sticas no son las óptimas.
•
...tender a &luir con di&icultad por los conductos de en!rase( lo que pro-oca di&icultades de lu$ricación un ma"or consumo de potencia " so$recalentamiento del mismo. am$in quedarn a&ectados los componentes cu"o &uncionamiento depende del sistema de lu$ricación como los taqus %idrulicos( tensores( etc
•
...el aceite con la -iscosidad $aa no soportar las e'i!encias del tra$ao con altas car!as " aumentarn los ruidos de &uncionamiento del motor.
•
...el desli#amiento se produce entre las capas de l mismo " el ro#amiento es muc%o menor.
•
...permite e-acuar el calor de #onas a las que el sistema de re&ri!eración no tiene acceso.
•
/el aceite %a de tra$aar a temperaturas mu" $aas " mu" altas( " de$e soportar las car!as " presiones a las que estn sometidas los componentes en am$as condiciones.
•
...en su uso &uera del as&alto pueden adoptar inclinaciones que( de incorporar crter %medo( a&ectan en e'ceso al ni-el del aceite con las consi!uientes consecuencias.
•
...con esta con&i!uración circula una ma"or cantidad de aceite por el &iltro( lo que repercute &a-ora$lemente en su estado de limpie#a.
•
...transcurre un ma"or tiempo %asta que es &iltrado la totalidad del aceite.
•
...cuando el elemento &iltrante se o$tura( no sea posi$le la circulación del aceite( la -l-ula antiretorno mantiene el circuito lleno de aceite mientras el motor permanece parado.
•
...aumenta la presión en el crter( lo que representa una resistencia a)adida al despla#amiento de los pistones( " por lo tanto una prdida de rendimiento. am$in aumenta la cantidad de aceite -apori#ada que lle!a al colector de admisión " e'iste el ries!o de que el ci!e)al !ire en contacto con el aceite( lo que puede pro-ocar en casos e'tremos su rotura.
•
...a tra-s de la %ol!ura del mismo el aceite pasa al sistema de admisión " al sistema de escape. n el primer caso puede ser el ori!en de la &ormación de car$onilla( " en el se!undo del posi$le deterioro del catali#ador.
•
...el caudal !enerado por la $om$a retorna al crter( por lo que no se !enera presión en el circuito de lu$ricación. Sin esta presión( los empuadores %idrulicos no actan so$re las -l-ulas " el motor no arranca.
•
...la totalidad del aceite se decante %asta el crter " sea posi$le la -eri&icación se!ura de su ni-el.
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Solucionario. Motores.
CAPÍTULO 1
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