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