Sistema de lubricacin y combustin de motores de combustin
interna CARLOS ACEVEDO-JULIAN MOLANO
SISTEMA DE COMBUSTIBLE, alimentacin e inyeccinEl sistema de
combustible est dividido en una parte debaja presiny en otra dealta
presin.El sistema de combustible de baja presin: est formado por un
deposito (1), en su interior y sumergida una bomba elctrica (2)
eleva el combustible hacia un filtro (3) que se encarga de
limpiarlo de impurezas, una vez filtrado el combustible se dirige a
la bomba de alta presin (6). La presin del combustible en
funcionamiento normal es de 3 bares y durante el arranque en
caliente es de 5,8 bares como mximo.Consta de:1.- el depsito de
combustible2.- la bomba elctrica de combustible3.- el filtro de
combustible4.- la vlvula de dosificacin de combustible5.- el
regulador de presin del combustible (cada de presin)
El sistema de combustible de alta presin: la bomba de alta
presin (6) bombea el combustible hacia la rampa de inyeccin (8). La
presin del combustible es medida all por el sensor (9)
correspondiente y la vlvula reguladora se encarga de regularla
desde 50 hasta 100 bares.La inyeccin corre a cargo de los
inyectores de alt presin (11)Consta de:6.- la bomba de combustible
de alta presin 7.- tubera de alta presin 8.- rampa de inyeccin9.-
el sensor de presin del combustible10.- la vlvula reguladora para
presin del combustible11.- los inyectores de alta presinDentro del
sistema de combustible encontramos como elemento secundario el
depsito de carbn activo o Canister (12). Sirve para tratar los
gases que genera el combustible en su almacenamiento en el
depsito.La bomba de combustible de alta presinTiene la funcin de
suministrar el combustible a presin a la rampa de inyeccin. La
bomba va atornillada a la carcasa del rbol de levas. Se trata de
una bomba radial de 3 cilindros accionada por el rbol de levas de
admisin (5). Con los tres elementos de bomba decalados a 120 se
mantienen reducidas las fluctuaciones de la presin en la rampa de
inyeccin de combustible.Asume la funcin de establecer una presin de
hasta 100 bares en el sistema de combustible de alta presin.
AccionamientoEl eje de accionamiento de la bomba de combustible
de alta presin es impulsado por el rbol de levas de admisin.En el
eje de accionamiento hay una leva excntrica, que soporta un anillo
de leva. Al girar el eje de accionamiento, la leva excntrica con el
anillo de leva establece los movimientos de ascenso y descenso del
mbolo de la bomba.Durante el movimiento descendente se aspira el
combustible del sistema de baja presin.Durante el movimiento
ascendente se bombea el combustible hacia la rampa de
inyeccin.FuncionamientoEl combustible pasa del sistema de baja
hacia la bomba de alta presin. All recorre el mbolo hueco de la
bomba hacia la vlvula de admisin.Carrera aspirante: Durante el
movimiento descendente del mbolo de la bomba aumenta el volumen en
su cilindro y la presin desciende. En cuanto la presin en el mbolo
hueco es superior a la del cilindro de la bomba, la vlvula de
admisin abre y permite que el combustible refluya.
Carrera de bombeo: Con el comienzo del movimiento ascendente que
efecta el mbolo de la bomba aumenta la presin en su cilindro y la
vlvula de admisincierra. Si la presin en el cilindro de la bomba es
superior a la de la rampa de inyeccin, la vlvula de escape abre y
el combustible es bombeado hacia la rampa de inyeccin.
Vlvula reguladora de presin de combustibleSe encuentra
atornillada entre la rampa de inyeccin y el tubo de retorno de
combustible hacia el depsito.Tiene la funcin de controlar la presin
en la rampa de inyeccin, independientemente de la cantidad
inyectada y de la cantidad de combustible suministrado por la
bomba.
FuncionamientoSi se presentan diferencias con respecto a la
presin terica, la unidad de control del motor excita la vlvula
reguladora de la presin del combustible por medio de una seal
modulada en anchura de los impulsos. A raz de ello se crea un campo
magntico en la bobina y la vlvula con la bola de cierre despega de
su asiento. En funcin de la magnitud de la seal se modifica de esta
forma la seccin de paso hacia el tubo de retorno y, con sta, la
cantidad de combustible que retorna, regulndose la presin
correspondientemente.
Efectos en caso de averaLa vlvula reguladora se encuentra
cerrada al no tener la corriente aplicada. De ese modo se tiene
establecido de que siempre est disponible una presin suficiente del
combustible.Para proteger los componentes contra presiones
excesivas se incorpora en la vlvula reguladora de presin del
combustible un limitador mecnico de la presin a travs de un sistema
de muelle. Abre al tener el combustible una presin de 120
bares.Sensor de presin de combustibleEl sensor de presin del
combustible se encuentra atornillado en la rampa de inyeccin de
combustible. Tiene la funcin de medir la presin del combustible en
la rampa de inyeccin. Con esta medida la unidad de control del
motor regula la presin del combustible en el sistema de alta
presin, en funcin de una familia de curvas caractersticas.
FuncionamientoA partir de la rampa de inyeccin fluye combustible
hacia el sensor de presin.A baja presin del combustible slo se
deforma levemente la membrana de acero. De esa forma es alta la
resistencia elctrica que oponen las resistencias extensometricas y
la tensin de la seal es baja.Si la presin del combustible es de
alta magnitud, la membrana de acero se deforma en una medida
intensa. Debido a ello es baja la resistencia elctrica en las
resistencias extensomtricas y la tensin de la seal es
correspondientemente alta.
La tensin de las seales se intensifica en el circuito electrnico
y se transmite a la unidad de control del motor. La regulacin de la
presin del combustible se lleva a cabo con ayuda de la vlvula
reguladora de presin del combustible.Efectos en caso de averaSi se
ausenta la seal del sensor de presin en el colector de admisin, la
unidad de control del motor procede a excitar la vlvula reguladora
de la presin del combustible por medio de unvalor fijo.Los
inyectores de alta presinLos inyectores van fijados a la culata e
inyectan el combustible a alta presin directamente al interior del
cilindro (inyeccin directa).La misin de los inyectores es inyectar
el combustible en un tiempo mnimo, adecuadamente pulverizado y de
forma especfica segn el modo operativo momentneo.As por ejemplo, en
el modo estratificado se posiciona el combustible de forma
concentrada en la zona de la buja, mientras que en los modos
homogneo-pobre y homogneo se pulveriza de un modouniforme en toda
la cmara de combustin.
Con un ngulo de proyeccin del chorro de 70 y un ngulo de
inclinacin del chorro de 20 se tiene dada un posicionamiento exacto
del combustible, sobre todo en el modo estratificado.
FuncionamientoDurante el ciclo de la inyeccin se excita el
bobinado electromagntico en el inyector y se genera una campo
magntico. A raz de ello se atrae el inducido con la aguja, con lo
cual abre el inyector y proyecta el combustible.Al dejarse de
excitar el bobinado se neutraliza el campo magntico y la aguja es
oprimida por el muelle de compresin contra su asiento en el
inyector. El flujo del combustible queda interrumpido.
Nota:podemos decir que los sistemas de inyeccin directa frente a
los sistemas de inyeccin en el colector de admisin (inyeccin
indirecta), tienen que trabajar con presiones de inyeccin mas altas
y el tiempo disponible para hacer la inyeccin es notablemente
menor. Sin embargo el mismo volumen de combustible puede ser
inyectado en menos tiempo si se incrementa la presin de inyeccin.
Como ejemplo orientativo diremos que en la inyeccin directa, el
tiempo de inyeccin para 6.000 r.p.m. es de 5 ms frente a los 20 ms
se los sistemas de inyeccin en el colector de admisin.Excitacin de
los inyectores de alta presinLos inyectores de alta presin se
excitan por medio de un circuito electrnico en la unidad de control
del motor.Para que el inyector abra lo ms rpidamente posible se le
da una breve premagnetizacin y se le aplica una tensin de aprox. 90
voltios. De ah resulta una intensidad de corriente de hasta 10
amperios. Al estar el inyector abierto al mximo resulta suficiente
una tensin de 30 voltios y una intensidad de 3 a 4 amperios para
mantenerlo abierto.
Efectos en caso de averaUn inyector averiado es reconocido por
la deteccin de fallos de encendido/combustin y deja de ser
excitado.La vlvula dosificadora de combustibleEst situada en el
tubo de alimentacin hacia la bomba de combustible de alta presin y
hacia el regulador de presin del combustible. Va fijada a la
torreta de la suspensin.
FuncionamientoDurante el funcionamiento normal, la vlvula se
encuentra abierta y libera el paso hacia el regulador de presin del
combustible.Si durante el ciclo de arranque del motor la
temperatura del lquido refrigerante supera los 110 C y la
temperatura del aire aspirado es superior a 50 C se trata de un
arranque en caliente. En ese caso, la unidad de control del motor
excita la vlvula durante unos 50 segundos y cierra as el paso hacia
el regulador de presinA raz de ello aumenta la presin en el sistema
de baja presin hasta alcanzar la presin de bombeo mxima de la bomba
elctrica. Por intervencin de una vlvula interna para la limitacin
de la presin, alcanza 5,8 bares como mximo.Este aumento de presin
impide que se produzcan burbujas de vapor en el lado aspirante de
la bomba de alta presin y garantiza una alta presurizacin
fiable.Efectos en caso de averaSi se avera la vlvula dosificadora
de combustible, un muelle de compresin la mantiene cerrada todo el
tiempo. De esa forma aumenta la presin en el sistema de baja presin
hasta 5,8 bares y se impide la inmovilizacin del vehculo durante el
ciclo de arranque en caliente.El depsito de carbn activo
(canister)Este dispositivo se necesita para cumplir con los
requisitos legales planteados a las emisiones de hidrocarburos
(HC). Evita que los vapores de combustible del depsito puedan pasar
al medio ambiente. Los vapores de combustible se almacenan en el
depsito de carbn activo y se conducen de forma sistemtica hacia la
cmara para su combustin.En los modos homogneo-pobre y homogneo: la
mezcla capaz de ignicin se encuentra distribuida de un modo
uniforme en la cmara. La combustin tiene lugar en toda la extensin
de la cmara, y el combustible procedente del depsito de carbn
activo se quema en esa ocasin.En el modo estratificado: la mezcla
capaz de ignicin se encuentra concentrada solamente en la zona de
la buja. Una parte del combustible procedente del depsito de carbn
activo se encuentra sin embargo en la zona exterior, no
directamente inflamable. Esto puede provocar una combustin
incompleta y aumentar las emisiones de HC en los gases de escape.
Por tal motivo slo se habilita el modo estratificado si el sistema
calcula que el depsito de carbn activo tiene una carga baja.La
unidad de control del motor calcula la cantidad de combustible que
se puede agregar procedente del depsito de carbn activo. Acto
seguido se excita la electrovlvula, efectundose una adaptacin de la
cantidad inyectada y el reglaje de la mariposa. A esos efectos, la
unidad de control del motor necesita la siguiente informacin: la
carga del motor, procedente del medidor de la masa de aire por
pelcula caliente , el rgimen del motor, procedente del sensor de
rgimen del motor, la temperatura del aire aspirado, procedente del
sensor de temperatura del aire aspirado y el estado de carga del
depsito de carbn activo, procedente de la sonda Lambda
lubricacin en un motor de combustin interna
La lubricacin en el motor cumple varios cometidos, todos de una
importancia vital para el perfecto funcionamiento durante horas y
horas de uso. Estos son: Reduce el coeficiente de rozamiento a
valores muy bajos con el consiguiente ahorro de energa y proteccin
de las piezas de contacto . Ayuda al sistema de refrigeracin
enfriando las piezas en contacto el aceite.(en algunos motores se
colocan refrigeradores de aceites). Ayuda a los segmentos del motor
a conseguir el sellado. Amortigua los ruidos del motor. Limpia y
disuelve las suciedades y carbonillas.
Una superficie metlica por esmerado que sea el trabajo de
pulimiento, aun parezca lisa y suave a simple vista, en realidad
est formado por rugosidades y asperezas casi microscpicas. Si en
estas condiciones se realiza el trabajo desarrollando friccin.La
pelcula de aceite interpuesta entre los elementos de desarrollo de
friccin, llega a ser en esfuerzos ocasionales tan sumamente delgada
como mil veces ms fina que el grosor del cabello humano.CONDICIONES
Y CALIDADES DE LOS LUBRICANTESCondiciones fundamentales; que sea
aceites de buena calidad y el recomendado de la casa constructora.
S.A.E ( society of automotive engineers)sociedad de ingenieros
automovilstica , S.A.E de estados unidos estableci su escala de
denominaciones, teniendo en cuenta la viscosidad del aceite en su
funcionamiento de denomino as: SAE 30 - SAE40 el numero antepuesto
de la sigla SAE denota la viscosidad del aceite.
DESICNACION MONOGRADA (100C DE TEMPERATURA) Esta denominacin nos
indica que el aceite solamente maneja un grado de viscosidad y se
denominan asi: SAE-70 (ESPESO) SAE-60 (ESTRA-DENSO) SAE-50(DENSO)
SAE-40( SEMIDENSO ) SAE-30(SEMIFLUIDO ) SAE-20 (FLUIDO)
DESIGNACION MULTIGRADA (-18C Y 100C TEMPERATURA)Esta designacin
nos da referencia del cambio de viscosidad del aceite durante l
funcionamiento del motor, a mximas y mnimas de temperatura asi: Son
an ms fluidos , dado que su viscosidad cambia en temperaturas
mximas y mnimas SAE-5W -50 ( 5W es la viscosidad en frio y 50 en
caliente ), (-34C Y 100C) SAE-10W-50, (-23C Y100C) SAE-20W-50 ,
(-12C Y 100C)
CONTAMINACION DE LOS ACEITESEs frecuente el caso de preocuparse
mucho de la calidad original del aceite del motor y olvidarse d los
efectos nocivos que producen los contaminantes en la lubricacin,
aun en condiciones normales de funcionamiento. Estos contaminantes
los tenemos en: POLVO HOLLIN ELEMENTOS METALICOS MICROSCOPICOS
VAPOR DE AGUA COMBUSTIBLES ALTAS TEMPERATURAS DEL ACEITE ACEITE
ADITIVOS DEL ACEITELos fabricantes utilizan cada vez ms,
aditivos que mejoran la calidad del aceite y su duracin en las
mejores condiciones de funcionamiento. ANTICORROSIVOS ANTIOXIDANTE
MEJOR INDICE DE VISCOSIDAD DEPRESOR DE PUNTO DECONGELACION
DEPRESION EXTREMA DETERGENTES- DISPERSANTES
SISTEMA DE LUBRICACIONEn los motores 4 tiempos el Carter
inferior sirve de depsito de aceite donde es aspirado por una bomba
que lo enva por tuberas a realizar sus complejas misiones. Segn el
punto hasta donde llega canalizado a presin, as se denomina el
sistema. Tenemos diferentes sistemas de lubricacin, de la siguiente
manera. LUBRICACION POR BARBOTEO LUBRICACION A PRESION LUBRICACION
A PRESION TOTAL LUBRICACION POR CARTER SECO
ELENTOS DEL SISTEMA DE LUBRICACIONEn la lubricacin de un motor
su eficiente es mucho mejor cuando interacta un sistema con bombas
que le dan presin al lubricante para su distribucin plena en el
sistema, podemos encontrar elementos que complementan el sistema
as:
BOMBA DE ENGRANAJES
BOMBA DE ROTOR
BOMBA DE PALETAS
BOMBA DE EMBOLO
MANOMETRONIVEL DE ACEITEVALVULA DE DESCARGA
TEMPERATURA DE ACEITE