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5 semestre

La Rectificacion de Motores de Combustion Interna



por Richard Widman

Este articulo explora las causas de reparaciones de motores, la determinacion del trabajo necesario para repararlo correctamente, los mitos y las precauciones a considerar cuando los sintomas tradicionales indican la necesidad de una reparacion.
Este es el Boletin #30 de nuestro programa de Boletines Informativos mensuales. Todos los boletines estan disponibles en formato Acrobat pdf en www.widman.biz

Informacion Basica: Para poder analizar el problema, es necesario cubrir los puntos basicos de la reparacion. Tambien revisaremos los procedimientos a seguir para determinar las reparaciones necesarias. Este no es un procedimiento completo para rectificaciones de motores, sino una guia de ciertos cuidados necesarios y observaciones para que el usuario no sea engañado.


Tradicionalmente los mecanicos recomiendan una reparacion total del motor basado en los años de servicio, los kilometros recorridos, la quema de aceite o la falta de fuerza. Esto puede ser bueno para sus bolsillos, pero no es una manera tecnica de determinar la necesidad de una reparacion. Ni la edad ni los kilometros indicaran la necesidad de reparar el motor. Solamente se sospecha la posibilidad cuando hay un exceso de merma con un buen aceite, humo azul, etc. Conocemos muchas camionetas que pasan de 500,000 km sin reparar, mientras otras necesitan reparaciones a los 50,000 kilometros.
Algunas a los dos años, mientras tengo un Toyota Land Cruiser de 30 años y un BMW de 17 años que no tienen ninguna razon de rectificar. Tambien conocemos una Camioneta Toyota que tenia que ser rectificada a los 2,000 kilometros porque un mecanico reviso el filtro de aire y dejo la arandela dentro del portafiltros, donde fue chupado al motor al encenderlo. Todo depende de su mantenimiento y la calidad del aceite que utiliza.
Cuando el aceite en el motor baja de nivel, hay que buscar la causa real, tomando en cuenta que solo requiere la perdida de una gota de aceite cada 100 metros para perder un litro en 1500 kilometros. Las causas son varias: 1. Muchas veces la merma es por la volatilidad del aceite. Hay aceites nacionales e importados con 25% a 30% de compuestos aromaticos, esperando el momento de evaporar. Tambien hay aceites importados con aceite basico API grupo II, sintetizados o sinteticos tradicionales con menos del 1% de compuestos aromaticos.
2. Tenemos que revisar los procedimientos de medicion del aceite. Algunos motores requieren 30 minutos para que todo el aceite baje al carter para medirlo correctamente. Si lo llenamos antes de esto, el motor tendra que botar el exceso por salpicado a los pistones y la camara de combustion, ademas de mayor contacto a los retenes. Tambien hara mucha espuma, causando desgaste por cavitacion bajo presiones. Conozco un auto que botaba humo despues de cada cambio. ¿Cual es el problema? Su factura y carton de cambio indicaba 5 litros, mientras la capacidad del carter mas el filtro es de 4.5 litros.
3. Hay que considerar cuando y como empezo la merma. Una Toyota 4Runner que monitoreamos empezo a registrar lleno en la mañana, cuando habia drenado toda la noche, pero con una falta de aceite cuando solo tuve una hora o menos para drenar. Un cambio de filtro soluciono el problema. Hay muchos filtros de aceite en el mercado que no retienen el aceite por su valvula, dejando que este se vacie en la noche.
4. Hay que ver que el aceite no este saliendo por los retenes y las empaquetaduras. Vi un motor que querian rectificar cuando en realidad el aceite salia por la empaquetadura de culata.
5. Hay que revisar la valvula PCV, cuyo trabajo es recircular los gases generados en el carter y pasarlos de nuevo por el motor. Si esta defectuosa o falta el protector o filtro que evita la entrada de aceite líquido a la valvula, se aumentara el consumo.
6. Una de las areas menos consideradas es el multiple de entrada de mezcla a los cilindros. En muchos casos se tuerce con el calor o se suelta por falta de ajuste correcta de los pernos, dejando cruzar aceite y agua.
7. El area de las valvulas de entrada trabaja en vacio, el unico atajo es el reten de valvulas. Estos retenes o sellos normalmente trabajan bien en motores nuevos, pero una vez que se aumenta el desgaste de la varilla, el reten, la guia u otra pieza, ya no pueden compensar por la succion, chupando aceite al motor. Tambien se resecan por el uso de aceites baratos que no tienen los aditivos correctos para mantenerlos limpios y flexibles. En muchos casos se recomienda reemplazar los sellos originales con el nuevo diseño de sellos positivos.
8. Si se entupen los drenajes de la culata, los resortes de valvulas pueden quedar sumergidos en aceite, causando un exceso de consumo de aceite. Para evitar esto es necesario utilizar un buen aceite que evita la formacion de lodos.
9. Algunos motores tienen barras de valvulas huecas, que lubrican sus contactos por el aceite que pasa. Cada milimetro de desgaste causa 3 veces el flujo de aceite, hasta el punto que ya no puede drenar correctamente y se encuentra en el lugar de ser succionado al motor.
10. Hay que considerar la viscosidad del aceite y el tamaño de piston. Si el aceite es muy viscoso para la diferencia entre el diametro de la falda del piston y el cilindro, el piston pasara por encima del aceite, sin cortarlo, dejando que sea arrastrado al cilindro para quemarlo. Esta es una de las razones para que un buen SAE 15W-40 tenga menos consumo que un SAE 40 o SAE 50. (Nota: Reconocemos que este concepto es nuevo en el pais y para muchos mecanicos sera difícil de aceptar.)
11. El alineamiento de la biela en el piston puede ser responsable para un consumo excesivo. Si no esta exactamente perpendicular al pasador del piston, los anillos rotarán por el piston, aumentando el consumo de aceite. Tambien cambiara el angulo de contacto con los cojinetes, causando un aumento en lubricacion por salpicado, aumentando el consumo.
12. El carbon en las ranuras de los pistones, evita el drenaje del aceite al carter, causando un exceso de aceite al pasar por el anillo de control de aceite, quemándose. Tambien evita el libre movimiento de los anillos para sellar contra el piston y las paredes del cilindro.
13. Daños de piezas: A veces un mecanico se descuida al armar un motor o hacer otra reparación. Aqui podemos ver el daño hecho a la empaquetadura de culata al colocar la culata.
14. Un motor con un exceso de movimiento transversal del cigüeñal tendra mayor consumo de aceite por el movimiento lateral de los pistones en sus cilindros. Por eso las arandelas de empuje en este caso son criticas.
15. Hay que revisar el agua del radiador. Si existe un problema de la empaquetadura de culata, frecuentemente se encontrara aceite o una sustancia aceitosa en el agua, ya que el motor tipicamente trabaja con el aceite entre 40 psi y 60 psi en funcionamiento y 0 psi cuando se apaga, mientras el sistema de refrigeracion trabaja a 15 psi en caliente, aunque se apague el motor.
Cuando sospechamos que existe algun problema del motor, que podria resultar en una reparacion, el primer paso deberia ser revisar la compresion de los cilindros. La revision de compresion de los cilindros le dira las condiciones de la parte superior del motor (pistones, anillos, valvulas, empaquetaduras, etc.). Especificamente, le dira si la falta de compresion es por anillos gastados, empaquetadura soplada, valvulas gastadas o mal reguladas, asientos de valvulas gastados o dañados, etc. Es un procedimiento simple y efectivo. Por increible que parezca, los mecanicos aprenden de otros y no estudian. De cada 10 mecanicos en el pais, tal vez uno tenga idea de la manera correcta a proceder.
Por ser la herramienta principal que determina el grado de reparacion que hacemos, tocaremos los pasos aqui.
1. Asegurar que el motor esta a la temperatura operacional (>80 °C) y que la bateria este en buen estado.
2. Limpiar el area alrededor de las bujias con aire comprimido para evitar la entrada de tierra.
3. Sacar todas las bujias del motor.
4. Bloquear la entrada de combustible totalmente abierta.
5. Desconectar la bomba de gasolina para evitar fuego.
6. Enroscar el medidor de compresion en el primer cilindro.
7. Arrancar el motor, manteniendo un minimo de 7 ciclos de compresion, anotando la lectura mas alta del medidor.
a. La compresion deberia subir rapidamente. Si sube lentamente, ganando compresion gradualmente, es probable que necesite nuevos anillos (vea mas adelante para comprobar).
b. Si se mantiene baja, es probable que tenga un problema de valvulas, culata, empaquetadura de culata o depositos en las valvulas.
8. Repetir eso para todos los demas cilindros y comparar los resultados con las especificaciones del fabricante.
9. Si la compresion es baja, adiciona una cucharilla (unos tres tiros de una aceitera manual) a cada cilindro y reconecta el medidor para repetir la prueba.
a. Si la compresion sube, definitivamente hace falta cambiar anillos.
b. Si no sube mucho, el problema esta en las valvulas, sus guias, depositos que evitan el sellado, la culata o su empaquetadura.
c. Si dos cilindros adyacentes tienen baja compresion, es muy posible que haya una fuga entre los dos, sea por la empaquetadura o culata. Revisar en el aceite, trazos de agua y en el agua trazos de aceite.
d. Si un cilindro tiene 20% menos que los otros, y el motor anda un poco desigual, puede ser un desgaste de leva de escape en el arbol de levas.

HAGAN LO CORRECTO

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3º corte

4 semestre

SISTEMA DE DISTRIBUCION

Introduccion:
Se llama distribucion, al conjunto de piezas, dispositivos que regulan la entrada y salida de los gases en el cilindro.
Los elementos que forman el sistema de distribucion, son:
Engranaje de mando. Arbol de levas. Taques. Valvulas. Indice
Engranaje de mando:
El engranaje de mando son dos piñones que están sujetos, uno al cigueñal por el extremo opuesto al volante y otro al extremo del arbol levas
Al girar el cigueñal, hace girar al eje de levas a la mitad de vueltas. Esto se logra al engranar un piñon con el doble de dientes, y esto se entendera al recordar que por cada dos vueltas del cigueñal, solo se efectua un ciclo completo, esto es, que en cada cilindro se produce una sola admision y un solo escape


El engranaje puede ser:
Directo, por medio de piñones.
Por polea dentada de nylon.
Por cadena metalica.
Ha de encontrarse siempre en su punto. Para su reglaje se deben hacer coincidir las marcas que facilita el fabricante.
Arbol de levas:
El arbol de levas es un eje que gira solidario al cigueñal y a la mitad de vueltas que este.
Esta provisto de unas excentricas, llamadas levas, en numero de dos por cilindro y una mas para la bomba de alimentacion.
Las dos levas que tiene cada cilindro son:
Para admision. Para escape.
En el arbol de levas va dispuesto tambien un piñon que servira para mover, por su parte inferior, la bomba de engrase y, por su parte superior, el eje ruptor y pipa o distribuidor (Fig. 2).
Taques:
Los taques o empujadores tienen por mision empujar, como su nombre indica, las valvulas cuando son accionadas por las levas.
Al girar el arbol de levas (A), la leva (B) empuja al taque (C), este vence el resorte (D) y permite que se despeje el orifico o tobera cerrado por la valvula (E), siendo (F) el raglaje de taques.
Entre el taque y la valvula existe un espacio llama juego de taques, que oscila entre 0'15 y 0'20 milimetros. Su vision es permitir la dilatacion por el calor de manera que cierre correctamente la valvula cuando el taque no es accionado por la leva

En un motor caliente, si se observa que las valvulas no cierran hermeticamente, sera debido, generalmente, a que los taques estan mal reglados.
El ajustar la separacion de los taques, a los límites marcados por las casas constructoras, se llama "reglaje de taques".
Valvulas:
La leva es el dispositivo que hace abrir la valvula durante un instante, manteniendose cerrada, por medio de un muelle, durante el resto del tiempo.
Las valvulas tenen forma de seta y estan formadas por cabeza y vastago.
Tene por mision abrir y cerrar los orificios de entrada y salida de gases.
Su colo o vastago se desliza por la guia, y en el extremo de esta se coloca un platillo de sujecion. Entre el platillo y la guia dispone de un resorte, que es el que mantiene la valvula cerrada. Por cada cilindro debera haber dos levas, ya que cada cilindro tiene dos valvulas.
Se sulen hacer las valvulas de admision mas grandes que las de escape, para permitir un mejor llenado del cilindro.
La entrada de gases al cilindro puede producirse por su parte superior o por la lateral, dependiedo de la colocación de las valvulas.
Si los gases entran por la parte superior, se dice que el motor tiene las valvulas en cabeza, y si entran por su parte lateral, se dice que tiene las valvulas laterales.
Si van en cabeza, deben disponer de un nuevo elemento, llamado eje de balancines.
Existen motores en los que cada cilindro tiene cuatro valvulas, dos de admision y dos de espape, accionadas por dos arboles de levas.
El examen sera de tipo desarrollo corto


En la figura inferior podemos ver el accionamiento de la distribución de un motor con el árbol de levas situado en la culata (OHC).

En la figura inferior podemos ver el accionamiento de la distribución de un motor con el árbol de levas situado en la culata (OHC).

Se utiliza un tensor de cadena para mantener la cadena tirante y compensar los efectos del desgaste. La cadena cuando arrastra los distinto piñones que conforman el accionamiento de la distribución se mantiene tensa por un lado mientras que por el otro esta destensada. En la parte que queda destensada es donde se instala el tensor. La posición del sensor dependerá por lo tanto del sentido de giro del motor. Accionamiento por correa dentada Es el sistema de accionamiento mas utilizado actualmente. Tiene la ventaja de un costo relativamente económico, con una transmisión totalmente silenciosa, pero con el inconveniente de una duración mucho mas limitada (80.000 a 120.000 km.). En los motores actuales, es tendencia generalizada montar el árbol de levas en la culata (OHC, DOHC), por lo que el accionamiento de la distribución se hace con correas de gran longitud. El material de las correas dentadas es el caucho sintético y fibra de vidrio (neopreno), que tienen la característica de ser flexibles para adaptarse a las poleas de arrastre y por otra parte no se estiran ni se alteran sus dimensiones. También tienen la ventaja de tener un funcionamiento muy silencioso, son mas ligeras, mas fácil de reemplazar y no necesitan engrase.

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3º corte

6 semestre

Inyeccion de combustible



La inyeccion de combustible es un sistema de alimentacion de motores de combustion interna, alternativo al carburador en los motores de explosion, que es el que usan practicamente todos los automoviles europeos desde 1990, debido a la obligación de reducir las emisiones contaminantes y para que sea posible y duradero el uso del catalizador a traves de un ajuste optimo del factor lambda. El sistema de alimentacion de combustible y formación de la mezcla complementa en los motores Otto al sistema de Encendido del motor, que es el que se encarga de desencadenar la combustión de la mezcla aire/combustible. Este sistema es utilizado, obligatoriamente, en el ciclo del diesel desde siempre, puesto que el combustible tiene que ser inyectado dentro de la cámara en el momento de la combustion (aunque no siempre la camara esta sobre la cabeza del piston).
En los motores de gasolina actualmente esta desterrado el carburador en favor de la inyeccion, ya que permite una mejor dosificacion del combustible y sobre todo desde la aplicacion del mando electronico por medio de un calculador que utiliza la informacion de diversos sensores colocados sobre el motor para manejar las distintas fases de funcionamiento, siempre obedeciendo las solicitudes del conductor en primer lugar y las normas de anticontaminacion en un segundo lugar.

Sistema mecánico K Jectronic

Sistemas de inyeccion

Inyector de gasolina (mando electronico) En un principio se usaba inyeccion mecanica pero actualmente la inyeccion electronica es comun incluso en motores diésel. Los sistemas de inyeccion se dividen en: Inyector diesel (mando electronico) Inyeccion multipunto y monopunto: Para ahorrar costos a veces se utilizaba un solo inyector para todos los cilindros, o sea, monopunto, en vez de uno por cada cilindro, o multipunto. Actualmente, y debido a las normas de anticontaminacion existentes en la gran mayoria de los paises, la inyeccion monopunto ha caido en desuso. Directa e indirecta. En los motores de gasolina es indirecta si se pulveriza el combustible en el colector o multiple de admision en vez de dentro de la camara de combustion, o sea en el cilindro. En los diesel, en cambio, se denomina indirecta si se inyecta dentro de una precamara que se encuentra conectada a la camara de combustion o camara principal que usualmente en las inyecciones directas se encuentran dentro de las cabezas de los pistones.

Diagrama de una inyeccion diesel Common Rail Gracias a la electronica de hoy en dia, son indiscutibles las ventajas de la inyeccion electronica. Es importante aclarar que en el presente todos los Calculadores Electronicos de Inyeccion (mayormente conocidos como ECU "Engine Control Unit" o ECM "Engine Control Module") tambien manejan la parte del encendido del motor en el proceso de la combustion. Aparte de tener un mapa de inyeccion para todas las circunstancias de carga y regimen del motor, este sistema permite algunas tecnicas como el corte del encendido en aceleración (para evitar que el motor se revolucione excesivamente), y el corte de la inyeccion al detener el vehiculo con el motor, o desacelerar, para aumentar la retencion, evitar el gasto innecesario de combustible y principalmente evitar la contaminacion. En los motores diesel el combustible debe estar mas pulverizado porque se tiene que mezclar en un lapso menor y para que la combustion del mismo sea completa. En un motor de gasolina el combustible tiene toda la carrera de admision y la de compresion para mezclarse; en cambio en un diesel, durante las carreras de admision y compresion sólo hay aire en el cilindro. Cuando se llega al final de la compresion, el aire ha sido comprimido y por tanto tiene unas elevadas presion y temperatura, las que permiten que al inyectar el combustible este pueda inflamarse. Debido a las altas presiones reinantes en la camara de combustión se han diseñado entre otros sistemas, el Common-Rail y el elemento bomba-inyector a fin de obtener mejores resultados en terminos de rendimiento, economia de combustible y anticontaminacion. [editar]Mapa de inyeccion El mapa de inyeccion de combustible de un automovil a gasolina o diesel es una cartografia o varias, segun la tecnologia que equipe al vehiculo, en las cuales se encuentran graficos en tres dimensiones (tres ejes x, y, z) y determinan los puntos de funcionamiento del motor, mientras que el que ejecuta y comprueba y controla todos estos datos es el calculador de inyeccion de combustible. Una cartografia simple y característica de las primeras inyecciones de gasolina controladas electronicamente es la que involucra los siguientes parametros : Parametros fundamentales: presion o caudal de aire de admision, como parámetro "x" y regimen motor como parametro "y", dando como resultado un tiempo de inyeccion dado "z". Estos son los dos parametros de base. que definen lo que se llama carga motor .

En lo referente a las inyecciones diesel, la cartografia se basa en: Parametros fundamentales: Posicion del pedal acelerador como parametro "x", y Regimen motor como parametro "y", dando como resultado una presion de inyeccion "z" combinada con un tiempo de inyeccion "ti" . En este caso estamos hablando de un mapa de 4 dimensiones. Adicionalmente y para que se pueda producir el arranque es necesaria una tercera informacion, es Fase del motor para determinar a que inyector le toca inyectar, de los dos cilindros que se encuentran paralelos en fase de fin de escape y fin de compresion respectivamente. parametros de correccion , siendo el mas importante el de temperatura del motor. Este dato llega al calculador electronico desde un sensor en la culata, y corrige el valor basico del tiempo de inyeccion calculado en la cartografia, aumentandolo tanto mas cuanto mas frio este el motor. Su influencia es nula cuando el motor esta a temperatura de funcionamiento. Otro parametro de correccion muy importante en los motores de gasolina es el de la posicion de la mariposa, para corregir la mezcla al ralenti y a plena carga, asi como detectar la rapidez de la aceleracion y enriquecer la mezcla en consecuencia. Este dato proviene de otro sensor, el potenciometro de mariposa. Por ultimo y en los ultimos años en que se ha impuesto el catalizador esta la sonda de oxigeno o sonda lambda, que corrige permanentemente el tiempo de inyeccion en un margen muy estrecho, para obtener el maximo rendimiento del catalizador. Los actuales calculadores de inyeccion electronicos, para motores tanto Diesel como gasolina, poseen amplias y variadas cartografias de funcionamiento para cada etapa del motor, inclusive existen cartografias especialmente diseñadas para funcionar en caso de deteccion de fallo de un elemento del sistema de inyeccion, permitiendo al conductor acercarse al concesionario o taller mas cercano con la tranquilidad de que no le sucedera nada perjudicial al motor. Por ejemplo den los motores de gasolina, la ausencia de señal o desviacion excesiva de la misma en el parametro "caudal o presion de aire de admision" permite ser sustituida por el sensor de posicion de mariposa.
La señal de regimen motor, esencial para la sincronizacion, no permite ser sustituida una vez desaparece. El motor se detiene.
--> Curso: Introduccion Ingenieria Automotriz (Profesor: Freddy Rodriguez)

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