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Tecnología De Camiones

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TECNOLOGÍA BÁSICA DE CAMIONES GENERAL MOTORS COLMOTORES 2005 Compañía de Entrenamiento Técnico Automotriz CETa
Tecnología Básica de Camiones Compañía de Entrenamiento Técnico Automotriz - CETa - Esta es una traducción libre del manual “Tecnología Básica de Camiones” producido por VOLVO TRUCKS NORTH AMERICA, INC.
Introducción El conocimiento de los productos que vendemos es importante para todos en nuestra organización. Debido a que mucho de nuestro personal no tiene antecedentes técnicos o experiencia con la totalidad del vehículo, hemos hecho nuestro mejor esfuerzo para hacer un libro completo y simple. En este libro el lector encontrará los fundamentos del diseño de los camio- nes, una descripción de los diversos sistemas y conjuntos y sus funciones, así como también descripciones de los componentes importantes del vehículo y sus relaciones. Los elementos estándar tales como tornillos, rodamientos, sellantes, etc. no están descritos en las diversas secciones, sino que están contenidos en la primera sección. Es nuestra esperanza que esta publicación será de valor para todos los miembros de la Familia GM y que, a largo plazo, ayude en la promoción de nuestros productos General Motors Colmotores
Contenido SECCIÓN 0 — Generalidades CABINA CONVENCIONAL.......................................................................................... 1 CABINA CABOVER ..................................................................................................... 2 TRACTOR.................................................................................................................... 2 EL CAMIÓN / BASCULANTE (VOLQUETA)................................................................ 3 DISTANCIA ENTRE EJES .......................................................................................... 3 TROCHA ..................................................................................................................... 3 CONFIGURACIONES DE EJE .................................................................................... 4 ABREVIATURAS Y TÉRMINOS COMUNES .............................................................. 5 SECCIÓN 1 — Servicio & Mantenimiento COJINETES ................................................................................................................ 7 Generalidades ......................................................................................................... 7 Cojinetes deslizantes............................................................................................... 7 Cojinetes de rodadura (Rodamientos)..................................................................... 7 SELLOS ....................................................................................................................... 8 Generalidades ......................................................................................................... 8 Anillos de sello......................................................................................................... 8 Empaques metálicos ............................................................................................... 9 Empaques de papel................................................................................................. 9 Sellantes .................................................................................................................. 9 ANTICONGELANTE ................................................................................................. 10 TORNILLOS Y REMACHES ...................................................................................... 10 LUBRICANTES.......................................................................................................... 10 EXPRESIONES TECNICAS BÁSICAS ..................................................................... 11 SECCIÓN 2— Motor GENERALIDADES .................................................................................................... 13 Desarrollo del motor .............................................................................................. 13 LOS DIFERENTES TIPOS DE MOTORES .............................................................. 14 Motor en línea........................................................................................................ 14 Motor en V ............................................................................................................. 14
Motor plano............................................................................................................ 15 Motor rotativo......................................................................................................... 15 FABRICANTES DE MOTORES ................................................................................. 16 ¿CÓMO TRABAJA UN MOTOR DIESEL? ................................................................ 17 Generalidades ....................................................................................................... 17 Mezcla aire - combustible ...................................................................................... 17 Inyección directa.................................................................................................... 18 Las carreras del motor........................................................................................... 18 Las cuatro carreras................................................................................................ 19 DESCRIPCION DEL BLOQUE DE CILINDROS ....................................................... 20 Tapa de válvulas .................................................................................................... 20 Culata de cilindros ................................................................................................. 20 Empaque de la culata ............................................................................................ 21 Bloque de cilindros ................................................................................................ 21 Camisa de cilindro ................................................................................................. 22 Pistón..................................................................................................................... 22 Biela....................................................................................................................... 23 Pasador del pistón y cojinetes de biela ................................................................. 23 Cigüeñal................................................................................................................. 23 Amortiguador de vibraciones (damper) y volante .................................................. 24 Carcasa del volante y cárter de aceite .................................................................. 24 Engranajes de distribución .................................................................................... 25 Mecanismo de válvulas ........................................................................................ 26 TRAYECTORIA DE POTENCIA EN EL MOTOR....................................................... 28 SISTEMA DE LUBRICACIÓN.................................................................................... 29 Generalidades ....................................................................................................... 29 Enfriamiento del pistón .......................................................................................... 31 TRAYECTORIA DEL ACEITE LUBRICANTE ............................................................ 32 SISTEMA DE COMBUSTIBLE .................................................................................. 33 Tanque de combustible y unidad de suministro..................................................... 33 Inyección de combustible ...................................................................................... 33 INYECCIÓN MECÁNICA DE COMBUSTIBLE .......................................................... 33
Bomba de alimentación ......................................................................................... 34 Filtro de combustible.............................................................................................. 34 Bomba de inyección .............................................................................................. 34 Gobernador............................................................................................................ 35 Limitador de humos ............................................................................................... 35 Tubos de entrega................................................................................................... 35 Inyector o tobera de aspersión .............................................................................. 36 TRAYECTORIA DEL COMBUSTIBLE ....................................................................... 36 UNIDAD DE INYECCIÓN ELECTRONICA................................................................ 37 Generalidades ....................................................................................................... 37 Flujo del combustible en el motor .......................................................................... 39 SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE Y SISTEMA DE ESCAPE ................................. 40 Filtro de aire........................................................................................................... 41 Indicador de restricción de aire.............................................................................. 41 Turbocargador ...................................................................................................... 42 Múltiple de admisión .............................................................................................. 42 Enfriador de aire (intercooler) ................................................................................ 43 Pre calentador de arranque ................................................................................... 43 Múltiple de escape................................................................................................. 43 Regulador de presión de escape (freno de motor) ................................................ 44 Tubo de escape ..................................................................................................... 44 Silenciador ............................................................................................................. 44 Freno de motor ...................................................................................................... 45 Freno de compresión............................................................................................. 45 Sistema de control ................................................................................................. 46 TRAYECTORIA DEL AIRE ........................................................................................ 47 SISTEMA DE REFRIGERACION .............................................................................. 48 Generalidades ....................................................................................................... 48 Radiador ................................................................................................................ 48 Ventilador de refrigeración..................................................................................... 50 Tanque de reserva y sonda de refrigerante bajo ................................................... 50 TRAYECTORIA DEL REFRIGERANTE..................................................................... 51
CONTROLES DEL MOTOR EN LA CABINA............................................................. 52 Controles de acelerador y parada ......................................................................... 52 CONTROL ELECTRÓNICO DEL MOTOR ................................................................ 53 SECCIÓN 3 — Electricidad GENERALIDADES ................................................................................................... 55 SISTEMA DE POTENCIA Y ARRANQUE ................................................................ 55 Alternador, general ................................................................................................ 56 Composición del alternador ................................................................................... 56 Operación del alternador ....................................................................................... 57 Batería ................................................................................................................... 58 SISTEMA DE ARRANQUE........................................................................................ 58 Motor de arranque ................................................................................................. 58 SECCIÓN 4 —Tren de propulsión GENERALIDADES .................................................................................................... 59 EMBRAGUE .............................................................................................................. 60 Generalidades ....................................................................................................... 60 EMBRAGUE MECÁNICO .......................................................................................... 61 Generalidades ....................................................................................................... 61 Disco de presión .................................................................................................... 61 Discos .................................................................................................................... 61 MECANISMO DE EMBRAGUE ................................................................................. 62 OPERACIÓN DEL EMBRAGUE ASISTIDO POR AIRE............................................ 62 Pedal de embrague y cilindro maestro .................................................................. 62 Servo del embrague .............................................................................................. 62 ALOJAMIENTO DEL EMBRAGUE ............................................................................ 63 PALANCA Y EJE DE LIBERACIÓN........................................................................... 64 HORQUILLA RODAMIENTO DE LIBERACIÓN ........................................................ 64 TRANSMISION .......................................................................................................... 65 Generalidades ....................................................................................................... 65 Fabricantes de transmisiones................................................................................ 66 CAJA DE CAMBIOS MANUAL .................................................................................. 67 Generalidades ....................................................................................................... 67
Engranajes............................................................................................................. 67 Sincronización ....................................................................................................... 68 TREN DE ACCIONAMIENTO........................................................................................ 69 Generalidades ....................................................................................................... 69 Tren de accionamiento .......................................................................................... 69 Unión universal (cardán)........................................................................................ 70 Rodamiento de apoyo (central) ............................................................................. 70 EJE TRASERO .......................................................................................................... 71 Generalidades ....................................................................................................... 71 Eje sencillo............................................................................................................. 71 Piñón...................................................................................................................... 72 Corona sinfín ......................................................................................................... 72 Conjunto de la cruceta de satélites del diferencial ............................................... 72 Semiejes ................................................................................................................ 73 Bloqueo de diferencial ........................................................................................... 73 EJES DOBLES (TANDEM) ........................................................................................ 74 Generalidades ....................................................................................................... 74 SECCIÓN 5— Sistemas de aire GENERALIDADES .................................................................................................... 77 Desarrollo del sistema de frenos ........................................................................... 77 Sistema de frenos hidráulicos................................................................................ 77 Sistema de frenos hidráulicos – de vacío .............................................................. 78 Frenos de aire ayudados hidráulicamente............................................................. 78 Frenos completamente de aire .............................................................................. 79 Generalidades ....................................................................................................... 79 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ................................................................................. 80 Compresor ............................................................................................................. 80 Regulador de presión ............................................................................................ 80 Secador de aire ..................................................................................................... 81 Tanque de aire (depósitos) .................................................................................... 81 Cámara de freno, diafragma sencillo..................................................................... 82 Cámara de freno de resorte................................................................................... 83
Frenos de tambor .................................................................................................. 84 Leva de freno......................................................................................................... 84 SECCIÓN 6— Eje delantero y Dirección EJE DELANTERO Y MANGUETAS DE DIRECCIÓN ............................................... 85 DIRECCIÓN............................................................................................................... 85 Volante de dirección .............................................................................................. 85 Columna de dirección ............................................................................................ 85 Cilindro de dirección asistida ................................................................................. 86 ALINEACIÓN DE RUEDAS ....................................................................................... 87 Caster .................................................................................................................... 87 Camber (inclinación).............................................................................................. 87 Convergencia......................................................................................................... 88 Radio de giro ......................................................................................................... 88 SUSPENSIÓN DELANTERA..................................................................................... 89 Generalidades ....................................................................................................... 89 BALLESTAS (RESORTES) DE HOJAS..................................................................... 90 Ballestas de hojas corrientes................................................................................. 90 SECCIÓN 7— Bastidor y suspensión trasera BASTIDOR................................................................................................................. 91 RUEDAS Y LLANTAS ................................................................................................ 92 Generalidades ....................................................................................................... 92 DISCO Y CUBO DE RUEDA ..................................................................................... 93 ARAÑA Y RIM............................................................................................................ 94
SECCIÓN 0 - General 1 SECCIÓN 0 - General Los camiones de hoy se construyen en muchas varie- CONVENCIONAL dades, para muchos usos diferentes. En consecuencia tienen cabinas de diferente tipos, varias superestructu- Las cabinas convencionales, o de control normal, ras, longitudes y diferente número de travesaños. Con se ubican detrás del motor y tienen un capó que respecto a la cabina que está sobre el chasis, son fre- puede abrirse para proveer acceso fácil al motor. cuentes dos tipos básicos de cabinas: la corriente y la Este tipo de camión puede usarse para diversos cabover (mandos adelantados). Con respecto a la tipos de operaciones. Una cabina convencional superestructura, se construyen dos tipos importantes de puede utilizarse para trabajo “en carretera” o para vehículos pesados de trabajo: los tractores y los cami- arrastre. La configuración de cabina convencional se ones. usa también en la construcción o en camiones para operaciones de remolque locales, camiones tipo van, etc. Figura 1: Camión convencional con camarote
2 SECCIÓN 0 - General CABOVER (Mandos adelantados) Sobre los camiones de mandos adelantados (Cab- ina Sobre el Motor, CSM), o vehículos de cabina de mando desplazado hacia adelante, la cabina se ubica encima del motor (Serie N*R, F*R, C). Para dar acceso al motor para servicio o mantenimiento, la cabina entera puede inclinarse hacia adelante. Fig. 2: Camión de mandos adelantados TRACTOR Los tractores no tienen espacio de carga. En su lugar están equipados con una quinta rueda a la que se conecta el remolque. Puede ahorrarse tiempo cuando se carga o se descarga porque el tractor puede cambiarse rápidamente de un remolque a otro. Fig. 3: Tractor con quinta rueda
SECCIÓN 0 - General 3 CAMIÓN / CAMIÓN VOLQUETA Un camión tiene una plataforma fija de carga, un camión volqueta puede equiparse con una plataforma en declive (caja de cuelco). Los remolques pueden también ser equipados en camiones basculantes. Fig. 4: Camión volqueta DISTANCIA ENTRE EJES La distancia entre ejes del vehículo es la distancia medida entre el centro de la rueda delantera y el centro de la rueda trasera en un vehículo con un eje trasero sencillo. En ejes traseros dobles, la medida es al centro de los ejes traseros (mostrado). Fig. 5: Distancia entre ejes TROCHA (VIA) La trocha del vehículo es la distancia entre el centro de la llanta del lado izquierdo y el centro de la llanta del lado derecho. Fig. 6: Trocha (VIA)
4 SECCIÓN 0 - General CONFIGURACIONES DE EJE La siguiente tabla describe las configuraciones de ejes que son más frecuentes en los camiones actuales: Dependiendo de la carga y de las condiciones de conducción, los camiones pueden equiparse con CLASIFICACION DE CAMIONES POR NÚMERO DE RUEDAS diferentes estilos de ejes. Estos pueden ser de dire- Vehículo Número de Ruedas de Total Ejes de cción, de impulso o ejes de ruedas de remolque. En de motor ruedas traccíon Ejes tracción la industria de camiones se usan un número de de- 4x2 4 2 2 1 signaciones numéricas para describir las varias con- 4x4 4 4 2 2 figuraciones de ejes disponibles. Estas designacio- 6x2 6 2 3 1 nes numéricas describen el número de ruedas del 6x4 6 4 3 2 vehículo y cuántas de estas son ruedas de tracción. 6x6 6 6 3 3 En casos donde un eje tiene ruedas dobles, dos rue- 8x4 8 4 4 2 das a cada extremo del eje, cada pareja de ruedas 8x8 8 8 4 4 se toma como una sola. Una configuración común de eje, por ejemplo, es un vehículo con cuatro rue- das - dos de las cuales son de tracción. La desig- CLASIFICACIÓN DE CAMIONES POR PESO nación numérica para este vehículo es 4x2. Trabajo liviano (LD) Clase 1 Hasta 6000 GVW* Clase 2 6001 - 10,000 GVW* Clase 3 10,001 - 14,000 GVW* Trabajo mediano Clase 4 14,001 - 16,000 GVW* (MD) Clase 5 16,001 - 19,500 GVW* Clase 6 19,5001 - 26,000 GVW* Trabajo pesado (HD) Clase 7 26.001 - 33,000 GVW* Clase 8 33,001 GVW* y más * El peso Bruto Vehícular (GVW) está en Libras Figura 7. Ruedas - La flecha indica las ruedas de tracción Figura 8. Configuraciones de ejes y peso bruto Figura 9. Configuraciones de eje - 4x2 (arriba) y 6x4
SECCIÓN 0 - General 5 TERMINOS Y ABREVIATURAS Peso Bruto Vehícular (GVW - PBV): Total del peso del chasis, la carrocería y el peso de carga COMUNES útil. A Distancia desde la línea de centro del eje trasero al centro de la carrocería y/o carga útil. La línea de centro de la carrocería equivale a 1/2 de la longi- tud de la carrocería. AF Centro del eje trasero, o tándem, hasta el extremo del bastidor. BA Parachoques a línea de centro del eje delantero. BBC Parachoques a extremo trasero de la cabina. BL Longitud de la cabina. CA Extremo trasero de la cabina a línea de centro del eje trasero o de la suspensión en tándem. CE Extremo trasero de la cabina a extremo del basti- dor. CFW Extremo trasero de la cabina al punto central del pasador principal (King pin) del eje de articulación en la quinta rueda. CT Extremo trasero de la cabina al frente del semirre- molque en posición hacia adelante. FH Altura del bastidor. FW Línea de centro del eje trasero o tándem a punto central de la quinta rueda. KP Ajuste del pasador principal (King pin) - Extremo delantero del semirremolque a punto central del pasador principal en el semirremolque. LGC Espacio de descarga - punto central del pasador principal al punto más cercano de interfase del equipo de descarga. OAL Longitud total. OWB Distancia entre ejes total de tractor y remolque. TL Longitud del semirremolque. WB Distancia entre ejes - distancia entre la línea de centro delantera y la suspensión tándem o el eje trasero. Chasis: La base del vehículo, cabina, bastidor y equipos de tracción Carrocería: El recipiente en que se lleva la carga. Carga útil: La mercancía a ser cargada. Peso de marcha (Curb weight): Peso del chasis. Peso de la carrocería: Peso de la carrocería completa a ser montada sobre el chasis. Peso de carga útil: Peso de la mercancía a ser cargada. Figura 10. Abreviaturas comunes en camiones pesados
SECCIÓN 0 - General 6
SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 7 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento RODAMIENTOS Generalidades Hay un gran número de piezas en un vehículo que deslizan o giran el uno contra el otro o contra piezas estacionarias. Para lograr estabilidad en las piezas móviles y para reducir rozamiento, se instalan rodamientos de diversas clases entre las piezas involucradas. Estos rodamientos pueden dividirse en dos categorías principales: rodamientos deslizantes y rodamientos de rodadura. Figura. 1: Cojinete deslizante Rodamientos deslizantes (Cojinetes) Comúnmente un cojinete deslizante se compone de un marco metálico revestido con una o más capas de metal para cojinetes (babbitt) en el interior de la superficie de rozamiento. Los metales de rodamiento comúnmente consisten de una mezcla de varios metales. Las más dura de estas mezclas es la de cobre y plomo (bronce al plomo) y se usa en los motores diesel. Para reducir rozamiento y desgaste, los cojinetes desli- zantes deben lubricarse continuamente. Los cojinetes desli- zantes se componen comúnmente de un casquillo o dos cubiertas de cojinete. Figura. 2: Rodamiento de bolas (izquierda) - rodamiento de rodillos rectos Rodamiento de rodadura En el rodamiento de rodadura, el rozamiento y el movimiento es amortiguado por bolas o tambores. Los rodamientos de rodadura se usan primordialmente en componentes que no cuentan con un sistema de lubricación a presión. Su rozamiento es menor que el de los cojinetes de deslizamiento, y se usan para soportar engranajes, ejes, etc. Los rodamientos de rodadura equipados con bolas (esferas) como elementos de rodadura se llaman rodamientos de bolas y aquellos equipa- dos con rodillos se llaman rodamientos de rodillos. Los ele- mentos de rodadura en rodamientos de rodillos pueden ser rectos o cónicos. Hay también elementos de rodadura que tienen un diámetro sumamente pequeño en relación a su longi- tud. Los rodamientos de rodillos con este tipo del elementos se Figura. 3: Rodamientos de rodillos cónicos llaman rodamientos de agujas. (izquierda) - Rodamientos de agu-
8 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento SELLOS Generalidades El propósito principal de los sellos es impedir que los gases y líquidos dentro del motor, del sistema de refrigeración, de la caja de cambios, etc. escapen hacia afuera a través de empaques y aperturas. Los sellos deben impedir también que partículas de suciedad y polvo entren en estos componentes. Los materiales usados en los sellos dependen de si el sello va a ser sometido a alta presión, calor intenso, químicos o simplemente salpicadura con aceite. Algunos de los diversos tipos de sellos que pueden aparecer en un vehículo se describen más adelante. Figura. 4: Sello de la camisa interior de cilindro Anillos de sello Los anillos de sello son fabricados de diferentes tipos de caucho o plástico. La composición y la forma del anillo de sello depende de dónde se ubica y de los químicos, etc. a los que va a ser expuesto. En la mayoría de los casos, el anillo de sello es un anillo redondo con una superficie de contacto cilíndrica. Anillos de este tipo se usan para formar un sello entre la camisa interior del cilindro y el bloque de cilindros. Figura. 5: Sello de la tapa de válvulas Se usa también un anillo de sello entre la tapa de válvulas y la culata de cilindros. En este caso, tiene una superficie de con- tacto plana y ha sido embutida para ajustar con el borde de ajuste de la tapa de válvulas. En ubicaciones donde un eje giratorio pasa a través de un componente, el sello es proporcionado por un tipo especial de anillo de sello. Este sello consiste de un anillo de metal con un labio de caucho blando que está vulcanizado al inte- rior del aro de metal. El labio de caucho descansa contra el eje e impide que el aceite escape. Figura. 6: Sello delantero del cigüeñal
SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 9 Empaques metálicos Los empaques de metal se usan generalmente en uniones que están sujetas a alta presión, calor intenso y/ o la acción de químicos. Por ejemplo: se usa un Empaque metálico en la unión entre la culata de cilin- dros y el bloque. Porque se desarrollan temperaturas altas por la combustión ya que circulan refrigerante y aceite a través de esta unión. Figura. 7: Empaque de metal Empaques de papel Los empaques de papel se encuentran actualmente solamente en algunas ubicaciones de vehículos pesa- dos. Un empaque de papel puede estar entre el cárter de aceite y el bloque de cilindros. Figura. 8: Empaques de papel Sellantes En algunas uniones, se usan sellantes en vez de empaques. Una banda delgada de sellante es aplicada entre la tapa de distribución y el bloque de cilindros para impedir que el aceite que lubrica los engranajes de dis- tribución escape fuera. Figura. 9: Aplicación de sellantes
10 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento ANTICONGELANTE El líquido que enfría el motor es una mezcla 60 - 40 de agua y glicol. Esta mezcla de anticongelante previene que el refrige- rante se congele en climas fríos. El glicol contiene un agente anti - corrosión y es recomendado para su uso durante todo el año. Debido a sus propiedades inhibidoras de corrosión, y a su capacidad para aumentar el punto de ebullición del refrigerante, el glicol es altamente recomendado para su uso en zonas tropi- cales y/o también a gran altura sobre el nivel del mar como en El Ecuador y en Colombia. Figura. 10: Anticongelante TORNILLOS Y REMACHES Un vehículo se compone de una multitud de piezas diferentes. La mayoría de estas piezas se unen mediante tornillos y rema- ches. Estos tornillos pasan a través de varias piezas y se ase- guran entonces con una tuerca. Las piezas sometidas a ten- siones torcionales y a golpes, se remachan. Fijaciones de este tipo se usan cuando se montan los largueros con los trave- saños, y cuando se aseguran los anclajes de los resortes en el bastidor. Figura. 11: Tornillos (abajo) y remaches LUBRICANTES Aceite o grasa se usa para reducir el rozamiento y el desgaste entre piezas móviles. Debido a sus diversas composiciones químicas, estos lubricantes tienen diferentes características. La característica del aceite es su tendencia a adelgazarse o a ser más grueso dependiendo de la temperatura. La viscosidad del aceite se da en una clasificación SAE, que es un índice estandarizado de clasificación. Por ejemplo, el aceite de baja viscosidad usado en una caja de velocidades automática tiene una clasificación de viscosidad SAE 10, mientras el aceite de alta viscosidad de un eje trasero puede tener una clasificación entre SAE 80 y SAE 140. Refiérase al Manual del Operador per- tinente y/o al Manual de Servicio para conocer el lubricante apropiado y su aplicación. Figura. 12: Aceite
SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 11 EXPRESIONES TÉCNICAS BÁSICAS Electricidad Presión Voltaje es una medida del potencial eléctrico para con- La presión del aire se da en libras por pulgada cua- ducir una corriente a través de un circuito. Las unidades drada (PSI). Por ejemplo, se usa cuando se mide la para medir voltaje son los voltios (V). presión de aire en una llanta o cuando se mide la rel- ación de presión en un motor. Corriente es la rata de flujo de electricidad en un cir- cuito. Las unidades para la medir la corriente son los Velocidad amperios (A). Se usa Kilómetros por hora (KPH) cuando se mide la Resistencia impide a la corriente pasar a través de un velocidad. circuito. Las unidades usadas para medir la resistencia son los ohmios ( ). Velocidad de rotación del motor La velocidad de rotación de motor se da en revolu- Potencia es la cantidad de corriente y el voltaje eléc- ciones por minuto (RPM). trico que un componente requiere para funcionar. Las unidades usadas para la potencia son los vatios (W). Temperatura Capacidad es la cantidad de energía eléctrica que La temperatura se da según la escala de Centígrados puede almacenarse en una batería. Las unidades para (°C) o Fahrenheit (°F) medir la capacidad son los amperios hora (A.h). La fórmula que relaciona grados Fahrenheit con los Centígrados (Celsio) es °F = 9 / 5 °C+32 Salida Salida es la potencia que puede ser lograda por un motor. Actualmente el valor de medida para esta poten- cia se da en caballos de fuerza (hp - CV). Un hp es equivalente a 0.736 kilovatios (kW).
SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 12
SECCIÓN 2 - Motor 13 SECCIÓN 2 - Motor GENERALIDADES El motor diesel obtuvo su nombre de su inventor Rudolf Diesel, quien lo patentó en 1892. La idea El desarrollo del motor detrás del nuevo motor era que pudiera operar con un combustible que fuera más barato que la gaso- El primer motor de combustión interna útil se patentó en lina. La idea inicial era un motor que pudiera operar 1875 por dos Alemanes - N. A. Otto y E. Langen. Era un con combustible sólido, polvo de hulla, pero muy motor de cuatro tiempos que operaba con gas, que sig- pronto Diesel cambió a usar combustible líquido nificó que tenía que tener un suministro o una refinería para operar su motor, un combustible que nosotros cerca para poder operar. Este motor era usado principal- llamamos ahora combustible diesel. mente por artesanos y pequeñas industrias. Los motores originales a diesel eran demasiado Más tarde, el gas fue reemplazado por gasolina, lo que sig- grandes y complicados para ser útiles en vehículos, nificó que el motor pudo moverse y ganó un mayor campo y no fue hasta que a comienzos de los años 20 del de uso. El motor Otto, o motor de combustión interna como siglo pasado que una pareja de fabricantes Ale- también se conoce, se ha desarrollado mucho y en nues- manes de camiones instaló un número de motores tros días se encuentra principalmente en automóviles y un de dos cilindros. Estos motores tenían una salida de número de camiones de carga y furgonetas. 30 hp (22 kW). Figura. 1: Motor de cuatro tiempos de Otto y Langen Figura. 2: Motor Diesel 1892
14 SECCIÓN 2 - Motor TIPOS DIFERENTES DE MOTORES Motor en línea El tipo más usual de motor es el motor en línea, en el cual los cilindros se ubican uno detrás del otro en una línea. Este se llama también motor “en línea” y comúnmente consiste de cuatro o seis cilindros. Figura. 3: Motor en línea Motor en V Si los cilindros se ubican en dos filas con un ángulo entre una y otra, el motor se llama motor en V. Este diseño se usa usualmente en motores muy grandes, desde seis hasta dieciséis cilindros. Figura. 5: Motor en V
SECCIÓN 2 - Motor 15 Motor plano En el motor plano, los cilindros se colocan horizontalmente opuestos el uno al otro. Esto significa que toman poco espacio hacia arriba verticalmente. Se usan frecuentemente en autobuses y se ubican atrás del vehículo. Figura. 5: Motor plano Motor rotativo En vez de pistones que reciprocan dentro de los cilindros, el motor rotativo tiene un rotor triangular que gira en un cilindro ovalado. La ventaja de este tipo de motor es que es más liviano y tiene menos piezas móviles que los otros tipos de motor. Sin embargo, tiene pro- blemas con respecto al desgaste y en man- tener sellado absoluto entre el rotor y las pare- des del cilindro. En consecuencia, este motor ha sido usado únicamente en algunos mode- Figura. 6: Motor rotativo los de vehículos.
16 SECCIÓN 2 - Motor FABRICANTES DE MOTORES Hay muchos fabricantes importantes de motores diesel. Entre ellos Isuzu, Volvo, Cummins, Caterpillar y Detroit Diesel. Cada uno ofrece varios modelos diferentes para ajustarse a las necesidades de cualquier aplicación. Figura. 7: VOLVO VE D12 Figura. 9: Caterpillar 3116 Figura. 8: Cummins N14 Figura. 10: Detroit Diesel Serie 60 Figura. 11: Motor Isuzu Figura. 12: Motor Isuzu
SECCIÓN 2 - Motor 17 CÓMO TRABAJA UN MOTOR DIE- SEL Generalidades En un motor de diesel uno o más pistones realizan un movimiento reciprocante en cilindros concéntricos. La combustión es alcanzada por el aire y el combustible que entran en el cilindro y son comprimidos por el pistón para que el aire alcance una muy alta temperatu- ra y encienda el combustible. La fuerza lograda por la combustión es parecida a la ola de presión ocasionada por una explosión que fuerza el pistón hacia atrás en el cilindro. Ocasionando muchas explosiones, o combustiones como nosotros las llama- mos, uno puede conseguir mucha potencia de salida de un motor. La velocidad, o RPM, de un motor de diesel es regulada por la cantidad de combustible que se inyecta en los cilindros. Como la mezcla de aire y combustible se comprime bajo una presión sumamente alta, hay grandes deman- das sobre la estanqueidad del motor. La alta presión crea muchos esfuerzos mecánicos dentro del motor. Debido a la alta relación de compresión la utilización del combustible se aumenta al máximo. En consecuencia, el motor diesel tiene un valor de rendimiento más alto que un motor de gasolina. Figura. 11: Combustión Mezcla aire - combustible Hay diferentes maneras de lograr una combustión en un motor de combustión. En un motor diesel, el aire se comprime en los cilindros bajo una presión sumamente alta. Entre mayor sea la presión, más caliente se tornará el aire a presión. La idea es que el aire llega a estar tan caliente que el combustible se auto - enciende cuando se inyecta a alta presión en los cilindros. En motores diesel, el aire y el combustible siempre se inyectan individualmente. Esto es lo contrario de lo que se hace normalmente en un motor gasolina donde el aire y el combustible se mezclan en el carburador, en el múltiple o en los puer- tos de admisión del motor y la mezcla de aire - combus- Figura. 12: Motor de gasolina (izquierda) - Motor diesel
18 SECCIÓN 2 - Motor tible es encendida por una chispa generada eléctricamente. Figura. 13: Inyección directa
SECCIÓN 2 - Motor 19 Inyección directa Contrario a la pre - cámara o cámara de remolino, en 3. Carrera de combustión los motores diesel de inyección directa, el aire y el com- bustible se mezclan dentro de cilindros. El pistón se dis- El combustible es encendido por la alta temperatura del eña para hacer un remolino de aire durante la aire y la presión generada por la combustión empuja el compresión y lograr el máximo de mezcla con el com- pistón hacia abajo. En el momento de la combustión, la bustible. temperatura es de 3992 °F y la presión está sobre los 1450 PSI. Los motores diesel de inyección directa operan de una man- era algo más difícil pero su ren- dimiento, es decir, la utilización del combustible, es mejor. Figura. 16: Carrera de combustión 4. Carrera de escape Inmediatamente antes de que el pistón alcance su punto de retorno inferior, se abre la válvula de escape. Cuando nuevamente el pistón se empuja hacia arriba en el cilindro, los gases de escape se fuerzan fuera a través de la válvula de escape. Este procedimiento es seguido entonces por una nueva carrera de admisión y el ciclo se repite. Las car- reras del motor Tal como el motor de gasolina, el motor de diesel puede operar según los Figura. 17: Carretera de escape principios de dos o cuatro tiempos de carrera. En un motor de dos - carreras, la combustión tiene lugar cada
20 SECCIÓN 2 - Motor vez que el pistón alcanza la posición del punto muerto superior (PMS), pero únicamente cada dos tiempos en uno de cuatro carreras. La mayoría de los motores en automóviles, camiones y autobuses son de cuatro tiempos. Figura. 18: La tapa de válvulas Figura. 19: Culata de cilindros
SECCIÓN 2 - Motor 21 Las cuatro carreras 1. Carrera de admisión Cuando el pistón comienza a moverse en dirección descendente, la válvula de admisión se abre y se induce aire en el cilindro. Si el motor está equipado con un turbocargador, el aire es forzado dentro del cilindro. Figura. 20: Empaque de culata Figura. 14: Carrera de admisión 2. Carrera de compresión El pistón está en su camino ascendente y ambas válvu- las están cerradas. La presión y la temperatura del aire aumentan. Al final de la carrera de compresión, la tem- peratura del aire está por encima de los 1292 °F y la presión por encima de los 399 PSI. El combustible se inyecta inmediatamente antes de que el pistón alcance su punto más alto. Figura. 15: Carrera de compresión Figura. 21: Bloque de cilindros
22 SECCIÓN 2 - Motor DESCRIPCIÓN DEL BLOQUE DE CILINDROS Esta sección se concentra en la composición del bloque de cilindros de un motor en línea y sus diferentes com- ponentes, así como también su función. Las ilustra- ciones le ayudarán a ubicar las piezas pertinentes. Tapa de válvulas La tapa de válvulas es una cubierta que impide que suciedad y polvo entren en el motor. La cubierta tam- bién impide que el aceite que lubrica el mecanismo de las válvulas salpique fuera. En algunos motores, la tapa de válvulas cubre todas las válvulas, es una sola. En el caso de las figuras, consiste de una cubierta ubicada por encima de cada cilindro. La tapa de válvulas tam- bién provee acceso fácil a los balancines para servicio y ajuste. Figura 22. Camisa de cilindro Culata de cilindros La culata de cilindros es el “techo” del bloque de cilin- dros. Su propósito es sellar el techo de la cámara de combustión. Dependiendo del tamaño del motor y de los requerimientos de sello, la culata de cilindros puede tener una variedad de diseños. Cuando el motor de diesel funciona, una combustión regular tiene lugar en los cilindros lo que agrega gran- des demandas sobre el sello entre el bloque de cilin- dros y la culata de cilindros. La energía que se genera por la combustión desaparecería si no hubiera sello y la salida del motor se reduciría. Las superficies de con- tacto en la culata de cilindros y en el bloque de cilindros deben ser absolutamente planas. La culata de cilindros se asegura al bloque de cilindros con pernos especiales para culata. Hay dos ductos de entrada y salida en la culata de cilindros donde se ubi- can las válvulas. Hay también ductos fundidos para Figura 23: Pistón aceite y refrigerante. Figura 23. Piston
SECCIÓN 2 - Motor 23 Empaque de culata Por más bien que la culata de cilindros haya sido maquinada, puede muy raramente mantener estan- queidad contra las enormes presiones que vienen aso- ciadas con la combustión. Es por eso que se emplea usualmente un empaque de culata de acero entre la culata de cilindros y la camisa interior del cilindro. Figura. 24: Pasador de pistón y cojinetes de biela Bloque de cilindros El bloque de cilindros es el elemento alrededor del cual se construye el motor. Está hecho de una fundición de aleación especial de hierro, y está fundido en una sola pieza para permitirle resistir enormes tensiones. En el caso de los motores 4HE1 y 6HE1 de Isuzu se uti- liza un diseño llamado de escalera en el cual el bloque ha sido separado en dos secciones, un principal y una inferior que contiene los tornillos de las tapas de bancada y que agrega mayor rigidez al sistema. Además de los agujeros para los cilindros, contiene ductos fundidos para el refrigerante y agujeros perfora- dos para permitir que el aceite de lubricación alcance las piezas móviles del motor. Figura. 25: Cigüeñal
24 SECCIÓN 2 - Motor Camisa del cilindro Para extender la vida útil del bloque de cilindros, y para facilitar su reparación, se usan en ocasiones camisas de cilindro reemplazables. En vez de tener que reem- plazar la totalidad del bloque de cilindros cuando se reacondiciona un motor, únicamente se reemplazan las camisas de cilindro desgastadas con sus pistones y sus anillos de pistón. La ilustración muestra un motor con camisas “húme- das”. Esto significa que la camisa está en el contacto directo con el refrigerante. Figura. 26: Amortiguador de vibraciones y volante Pistón El pistón es el fondo móvil de la cámara de combustión. Los diseños en la cabeza del pistón se realizan para crear un remolino de aire, favorecer la mezcla con el combustible y lograr mejor combustión. Para impedir que la compresión que se genera conjuntamente con la combustión pueda escapar fuera, el pistón está equi- pado con un número de anillos de sello, los anillos del pistón. Los anillos superiores, los anillos de com- presión, forman un sello entre la cámara de combustión y el cárter. El anillo de pistón más bajo, el anillo de aceite, tiene la tarea de raspar el aceite que se ha salpicado contra las paredes de la camisa interior del cilindro, prevenir su entrada en la cámara de combustión y ser quemado. Los anillos de pistón son fabricados de un material elás- tico que los hace presionar continuamente contra las paredes de la camisa. Figura. 27: Carcasa del volante y cárter de aceite
SECCIÓN 2 - Motor 25 Biela La biela transfiere la potencia desde el pistón al cigüeñal, y pivota en ambos extremos. El extremo superior de la biela está fijo en el pistón con un pasador de pistón y el extremo inferior sobre el cigüeñal con una tapa del cojinete (casquete). Pasador de pistón y cojinetes de biela Para reducir rozamiento y desgaste de la biela en los puntos de unión con el pistón y el cigüeñal hay cojinetes reemplazables entre las superficies de con- tacto. Estos cojinetes deslizantes se componen de un marco de acero revestido con metal babbitt. El babbitt es una mezcla de cobre y el plomo (bronce al plomo). Es imprescindible que las superficies de con- tacto sean lubricadas cuando el motor opera para impedir su agarrotamiento. Esto es logrado cuando el aceite entra por un agujero en el cojinete. Al extremo superior de la biela, donde se une con el pistón, el cojinete consiste de un casquillo (buje) (1), y al extremo inferior donde se une con el cigüeñal el cojinete consiste de dos mitades (casquetes) (2). Cigüeñal Cuando el pistón es empujado hacia abajo después de la combustión, el cigüeñal comienza a girar. De esta manera el cigüeñal absorbe la potencia colectiva de todos los cilindros. El cigüeñal está fabricado de acero forjado y tiene una ubicación para cada cilindro, a las que se fijan adjuntas las bielas. Estas ubicaciones y sus contrapesos deben estar balanceados con precisión para evitar la vibración del motor. Los puntos de fijación donde el cigüeñal es soportado por el bloque de cilindros se llaman casquetes o cojinetes de bancada (1). También en este caso, se usan cojinetes deslizantes lubricados para reducir rozamiento. Para impedir que el cigüeñal se desplace de aquí para allá en la dirección longitudinal, hay dos anillos de tope (arandelas de empuje) (2) sobre cada lado del Figura. 28: Engranajes de distribución cojinete principal.
26 SECCIÓN 2 - Motor Amortiguador de vibraciones (damper) y Su extremo superior es redondeado, favoreciendo volante su acoplamiento a la sección abovedada regulable de la palanca oscilante. De esta forma es como la El amortiguador de vibraciones (1) se ubica en el palanca oscilante se mantiene en su lugar. extremo delantero del cigüeñal. Su propósito es contra- rrestar cualquier oscilación que pueda ocurrir en el Palanca oscilante (balancín) (4) y resorte de la cigüeñal cuando los pistones reciprocan. Las oscila- válvula (5) ciones someten al cigüeñal a cargas enormes y sin el La palanca oscilante, que está montada con amortiguador de vibraciones el cigüeñal se fatiga y se cojinetes sobre el eje de balancines, empuja las vál- rompe. La polea (2) está al frente del amortiguador de vulas hacia abajo cuando estas deben abrir. Los vibraciones. Hay un volante de fundición (3), al extremo resortes de la válvula se ubican entre el balancín y la trasero del cigüeñal que, con su peso, tiene un efecto culata de cilindros. Su propósito es cerrar las válvu- de amortiguación sobre el movimiento rotatorio del las nuevamente. Cuánto abren las válvulas es deter- cigüeñal. minado por la altura de los lóbulos sobre el árbol de levas. Alrededor del volante hay una corona sinfín (4), en la cual engrana el motor de arranque cuando el motor va El tornillo de ajuste en la parte trasera de la palanca a ser arrancado. oscilante es para ajustar la holgura de válvulas correcta, (la distancia entre la palanca oscilante y el extremo de caña de la válvula). Válvulas (6) y guías de válvula (7) Las válvulas se ubican en la culata de cilindros. Como son una pieza del techo de la cámara de com- bustión, deben sellar completamente durante la carrera de operación. Las válvulas son fabricadas de una aleación espe- cial de acero para tolerar las enormes temperaturas a las que son sometidas a durante la combustión. Para orientar sus movimientos en la culata de cilin- dros, las válvulas resbalan dentro de las guías de la Carcasa del volante y cárter de aceite válvula. La carcasa del volante (1) está fija al extremo trasero del bloque de cilindros. Aloja el vol- ante y per- mite la fijación de la trans- misión al motor. El cárter de aceite (2) es el fondo del motor y está fabri- cado de lámina de Figura. 29: Mecanismo de válvulas (árbol de levas montado en el bloque)
SECCIÓN 2 - Motor 27 Figura. 30: Árbol de levas en la culata metal. El cárter de aceite es el depósito para el aceite Los componentes restantes, tales como las palan- que va a lubricar el motor. cas oscilantes, las válvulas y los resortes de las vál- vulas tienen las mismas funciones que las descritas anteriormente para el árbol de levas montado en el bloque. Figura. 31: Culata de cilindros
28 SECCIÓN 2 - Motor Figura. 32: Trayectoria de potencia en el motor Engranajes de distribución comienza a girar, conduce el árbol de levas (6) con la ayuda del engranaje de distribución (7). El eje Si el motor va a operar adecuadamente, son necesarias de levas empuja entonces hacia arriba el impulsa- ciertas funciones como el enfriamiento, la lubricación, la dor (8) y la varilla de empuje (9) para que el bal- inyección de combustible, etc. ancín (10) abra las válvulas de escape (11). Estos sistemas son conducidos por un número de Los gases de escape de la combustión se evacuan engranajes ubicados sobre el frente del bloque de cilin- del cilindro a través de la válvula de escape. Cuando dros. El término colectivo para estos engranajes es el el pistón está en su carrera hacia abajo nueva- de engranajes de distribución. En la mayoría de los mente, antes de la próxima carrera operativa, se motores estos engranajes son helicoidales para reducir cierra la válvula de escape. El mecanismo de las desgaste y permitir una operación silenciosa. Los válvulas abre ahora la válvula de admisión y aire engranajes de distribución son lubricados por el nuevo entra en el cilindro. sistema de lubricación del motor. Para impedir que el aceite salpique alrededor, los engranajes de distribu- ción se encajan en una cubierta llamada la tapa de dis- tribución. Cuando el engranaje del cigüeñal (1) gira, conduce un número de engranajes con las siguientes funciones:
SECCIÓN 2 - Motor 29 El engranaje de reenvío o engranaje loco (2) transfiere potencia al engranaje del árbol de levas (3). El engranaje del árbol de levas, por medio del árbol de levas, conduce el mecanismo de válvulas que abre y cierra las válvulas. El engranaje del compresor (4), que es conducido por el engranaje del árbol de levas, conduce el compresor, que a su vez, genera el aire necesario para operar los frenos de aire, etc. El engranaje de la bomba de inyección (5) conduce la bomba de inyección, que provee al motor con el com- bustible en las cantidades correctas. El engranaje de la bomba de refrigerante, (bomba de agua) (6), que es conducida por un engranaje de reen- vío (7), conduce la bomba de refrigerante que bombea el refrigerante alrededor del motor. El engranaje de la bomba del servo (8) conduce la bomba auxiliar que bombea fluido hidráulico al meca- nismo de dirección. Cuando el conductor gira el vol- Figura. 33: Lubricación ante, la presión en el mecanismo de dirección aumenta y el vehículo es mucho más fácil de conducir. Un engranaje de reenvio (9) conduce la bomba de aceite que bombea el aceite a las piezas móviles del motor. Figura. 34: aspirador de aceite y bomba
30 SECCIÓN 2 - Motor Mecanismo de válvulas Hay básicamente dos configuraciones de válvulas y árbol de levas para motores diesel de camión, las insta- ladas en el bloque de cilindros y el diseño de árbol de levas en la culata. Debido a las estrictas regulaciones de emisiones, el árbol de levas en la culata ha resultado el diseño de elección en los últimos tiempos. Árbol de levas (1) (montado en el bloque) El árbol de levas está montado en el bloque y encima del cigüeñal. Cuando el cigüeñal gira, conduce al árbol de levas. En el árbol de levas hay un número de jorobas excéntricas, o lóbulos. Los lóbulos han sido hechos con precisión para asegurar que levanten el elevador en el instante correcto. El árbol de levas se monta en el bloque de cilindros sobre cojinetes lubricados con aceite y es guiado en su extremo delantero por un anillo de tope. Elevador de válvulas (2) y varilla de empuje (3) El elevador y la varilla de empuje transmiten el movi- miento de árbol de levas a la palanca oscilante (balan- cín). El extremo inferior del elevador está fabricado de un material extraordinariamente duro para resistir el desgaste contra el árbol de levas. Las varillas de empuje son de metal tubular fuerte y li- viano con extremos endurecidos. El extremo inferior de la varilla de empuje es abovedado para acomodarse sobre el elevador. Figura. 35: Válvula de descarga, enfriador de aceite y filtro de aceite
SECCIÓN 2 - Motor 31 Árbol de levas en la culata El diseño de árbol de levas en la culata presenta el eje de levas en lo alto de la culata de cilindros sobre muñones con cojinetes. Las palancas oscilantes para los inyectores y las válvulas de admisión están en con- tacto directo con los lóbulos del árbol de levas, elimi- nando por lo tanto la necesidad de elevadores y varillas de empuje. TRAYECTORIA DE POTENCIA EN EL MOTOR Cuando el motor de arranque se engrana, gira el cigüeñal y el volante. Un pistón es empujado hacia Figura. 36: Enfriamiento del pistón
32 SECCIÓN 2 - Motor Figura. 37: Recorrido del lubricante arriba por la biela y comprime el aire en el cilindro. los cojinetes de bancada (13) y dentro del cigüe- Inmediatamente antes de que pistón alcance su ñal. El aceite alcanza los cojinetes de biela (14) a posición superior, la bomba de inyección inyecta el través de agujeros en el cigüeñal. Después el combustible en el cilindro y este enciende. Cuando aceite se bombea hacia arriba, por las bielas y ocurre la combustión en el cilindro (1), la presión lubrica los pasadores de pistón (15). Algo del aumenta y empuja el pistón (2) nuevamente hacia aceite de la línea principal va por conductos hasta abajo. los ejes de balancines(16). Debido a esto, el mecanismo de válvulas también se lubrican. Antes El movimiento descendente del pistón se transmite al de alcanzar el turbocargador (17) el aceite pasa a cigüeñal (3) por medio de la biela (4). Cuando el través del tubo externo (18) que conecta al bloque cigüeñal comienza a girar, arrastra al volante (5) con- de cilindros. El turbocargador necesita mucho juntamente con él. aceite ya que la unidad de turbina opera a La potencia que proviene de la combustión continúa velocidades sumamente altas, aproximadamente entonces por medio del tren de accionamiento hasta las 85,000 RPM. ruedas de tracción del vehículo. Cuando el cigüeñal La bomba de inyección y el compresor de aire toman su aceite a través de tubos de conducción SISTEMA DE LUBRICACIÓN de aceite externos. Generalidades Debido a que uno de los engranajes de distribución (19) está perforado y conectado al sistema de lubri- El objeto del sistema de lubricación es lubricar las pie- cación, el aceite se distribuye a los otros engrana- zas móviles del motor (A) con el aceite para minimizar jes de distribución. el rozamiento y el desgaste. El aceite retira la carbonilla y otros residuos dejados sobre las paredes del cilindro después de la combustión (D). También tiene una fun- ción de sellado (C) ya que la camisa interior del cilindro
SECCIÓN 2 - Motor 33 ha sido diseñada de tal suerte que siempre hay una película delgada de aceite sobre sus paredes. Esto hace más fácil para los anillos del pistón sellar la cámara de combustión. El aceite también conduce el calor fuera del interior del motor (B), y a la vez tiene un efecto de silen- ciador. Aspirador de aceite (1) Antes de alcanzar la bomba de aceite, el aceite pasa a través de un aspirador ubicado en el fondo del cárter de aceite. Desde el aspirador el aceite pasa a través de un conducto de aspiración a la bomba. Figura. 38: conjunto tanque de combustible Bomba de aceite (2) La bomba de aceite es una bomba de engranajes condu- cida por un engranaje de reenvío en los engranajes de distribución. La bomba se compone de dos ruedas denta- das que giran en una carcasa de la bomba estrecha- mente sellada. Cuando las ruedas dentadas giran, el aceite es “transferido” entre sus dentaduras y las paredes de la carcasa de la bomba. Cuando las dentaduras engranan, el aceite es bombeado fuera dentro del sistema de lubricación. Figura. 39: Bomba de alimentación
34 SECCIÓN 2 - Motor La válvula de descarga o de alivio (1) Hay una válvula de descarga que impide que la presión de aceite llegue a ser excesiva a alta velocidad del motor. Cuando la presión alcanza un cierto valor, la vál- vula abre y el aceite sobrante corre de nuevo hacia el cárter de aceite. Enfriador de aceite (2) El objeto del enfriador de aceite es, con la ayuda del aceite del motor, conducir el calor lejos del interior del motor. Dentro del enfriador de aceite hay un panal que se conecta al circuito de refrigeración del motor. El aceite circula alrededor del panal y transfiere el calor al refrigerante. El enfriador de aceite provee alrededor del 10-15% del calor. Figura. 40: Filtro de combustible Filtro de aceite (3) Una de las tareas del aceite de lubricación es lavar las impurezas de las superficies de los puntos de lubri- cación del motor. El aceite se torna sucio y debe lim- piarse antes de ser devuelto nuevamente a los puntos de lubricación. El aceite es filtrado de sus impurezas grandes cuando pasa a través del aspirador en la bomba de aceite. Para conseguir librarlo de las partícu- las pequeñas de suciedad, el sistema de lubricación está equipado con hasta tres filtros, dependiendo del tipo de motor. Los filtros de aceite son cartuchos de fil- tro reemplazables que contienen inserciones hechas de papel plegado. Todo el aceite que viene de la bomba pasa a través de los filtros para ser limpiado antes de entrar nuevamente Figura. 41: Bomba de inyección en el motor. Si los filtros de aceite llegan a taparse, el aceite sin filtrar pasa por el filtro sin filtrarse y va directo al motor a través de una válvula de derivación que abre y permite que el aceite fluya al motor. Esta válvula de derivación (by-pass) se ubica en el soporte del filtro.
SECCIÓN 2 - Motor 35 Enfriamiento del pistón El pistón se torna muy caliente cuando el motor está operando y, en algunos motores, requiere de refrigera- ción extra. La refrigeración del pistón se activa cuando la presión del aceite llega a ser tan alta que la válvula de enfriamiento del pistón en el bloque de cilindros se abre. El aceite es forzado entonces a través de ductos perforados en el bloque de cilindros a chorros de los enfriadores de pistón, uno para cada pistón. El aceite es entonces atomizado en el fondo del pistón. Recorrido del lubricante Figura. 42: El Gobernador La bomba de aceite (1), que es conducida por un engranaje de distribución, induce aceite desde el cárter de aceite (2). El aceite pasa entonces a través de un aspirador (3) ubicado entre el cárter de aceite y la bomba, y se bombea a la válvula de descarga (4). El aceite que retorna al cárter de aceite pasa a través del enfriador de aceite (5) donde se enfría. Cuando el motor es arrancado, y el aceite está todavía frío, evita el enfriador de aceite por medio de una válvula de deri- vación (6) para facilitar el calentamiento acelerado hasta la temperatura normal de funcionamiento. Después de que este aceite pasa a través del filtro de aceite (7) y si el filtro de aceite se llegara a atascar, el aceite será derivado del filtro a través de una válvula de derivación (8). Cuando la presión de aceite alcanza un cierto valor, se Figura. 43: Limitador de humos abre la válvula de enfriamiento del pistón (9) y libera lubricante a los enfriadores de pistón (10). Desde el filtro el aceite va a las líneas principales de aceite (11) que han sido perforadas en toda la longitud del bloque de cilindros. Desde aquí algo del aceite va por conduc- tos perforados a los cojinetes del árbol de levas (12), Figura. 44: Tubo de entrega
36 SECCIÓN 2 - Motor SISTEMA DE COMBUSTIBLE Tanque de combustible y unidad de entrega El combustible diesel necesario para operar el motor se almacena en el tanque de combustible, que es fabri- cado normalmente de acero o de aluminio. El tamaño del tanque depende del tipo de operación en que el vehículo va a ser usado. Normalmente, un tanque de combustible consta de una cubierta, un tubo de recolec- ción de combustible y un respiradero del tanque. En vehículos equipados con tanques de combustible dobles, se usa un solo tubo de recolección de combusti- ble y una sola unidad de medición y envió. El combusti- ble se iguala entre dos tanques por medio de una manguera de intercambio desde un tanque al otro. La unidad de envío del tanque de combustible está en el tanque de combustible y opera el medidor de com- bustible en el tablero. La unidad de envío básicamente consiste de una restato y una palanca con un flotador. Figura. 45: Tobera de inyección La sujeción de la palanca al restato se diseña como un contacto desli- zante y es regu- lado por el flotador. Un cable eléctrico conecta la unidad de envío con el medidor de com- bustible en el tablero. Cuando el tanque está lleno, la resistencia en el rostato es pequeña, y el medidor muestra lleno. Inyección de combustible Dos métodos comunes de inyección de combustible son la inyección unitaria electrónica y la inyección mecánica. La inyec- ción unitaria electrónica, se diseñó para cumplir los muy altos niveles de exigencia de las normas ambientales para motores de hoy. Para cumplir con estos reque- rimientos, debe ocurrir una combustión óptima. La com- bustión óptima requiere que se inyecte la cantidad exacta de combustible en la cámara de combustión bajo una presión muy alta y en el momento preciso. INYECCION MECANICA DE COM- BUSTIBLE Bomba de alimentación
SECCIÓN 2 - Motor 37 Figura. 47: Sistema de unidad de inyección de combustible electrónica La bomba de alimentación es conducida por el giro de la bomba de inyección de combustible y toma combusti- ble desde el tanque de combustible. Su objetivo es bombear combustible a la bomba de inyección a una Cebado manual (2) cierta presión. La bomba de alimentación está también equipada con una bomba de cebado manual que puede El cebador manual se instala sobre la cabeza del usarse cuando se ha terminado el combustible en el filtro de combustible y se usa para bombear el tanque. Porque entonces hay que bombear el nuevo combustible y purgar el sistema cuando se combustible con la bomba de cebado manual a la vez requiere (cuando el motor no opera). que se evacua cualquier aire que haya entrado en el Filtro de combustible (3) sistema de combustible abriendo el tornillo de venti- lación en el soporte del filtro de combustible. Este sistema se equipa con un tornillo grande sobre el filtro de combustible ubicado en el motor. Filtro de combustible El interior del filtro consiste de un filtro especial de papel corrugado con una alta resistencia al agua y El combustible debe estar absolutamente limpio antes propiedades de filtrado óptimas. de entrar en la bomba de inyección. Aún partículas minúsculas pueden dañar los componentes de la
38 SECCIÓN 2 - Motor bomba de inyección, lo que resultará en suministro defectuoso de combustible al motor. Esto ocasionará perturbación en la combustión y opera- ción pobre del motor. Por consiguiente, el combustible debe pasar a través de dos filtros de combustible antes de que alcance la bomba de inyección. Estos filtros contienen cartuchos de papel plegado. El tarro de filtro y el cartucho de filtro son integrales, y se llaman filtros roscables. Bomba de inyección El combustible purificado se conduce entonces a la bomba de inyección, que aparece en dos modelos, una bomba en línea y una bomba de distribuidor (rotor). La bomba de rotor se usa principalmente en motores pequeños, y tiene un émbolo único para proveer el bombeo de combustible a los cilindros. La bomba en línea se usa para motores más grandes. Opera con un émbolo para cada cilindro del motor, y en consecuencia tiene una capacidad mucho mayor. Las bombas de inyección son fabricadas con gran precisión para ser capaces de alimentar combustible en las can- tidades apropiadas y en el momento indicado. Pura y simplemente, cuando el conductor pisa el pedal del acelerador influye sobre una varilla de control en la bomba de inyección. La varilla de control gira entonces los émbolos en la bomba y aumenta las cantidades de combustible que se inyectan en los cilindros. 1- Parte de bomba, 2 -Parte de inyector, 3 - Alojamiento de la válvula Figura. 48: Inyector unitario electrónico
SECCIÓN 2 - Motor 39 Gobernador En un motor diesel el combustible y la alimentación de aire son independientes. En consecuencia, la bomba de inyección está equipada con un regulador que percibe la velocidad del motor. El propósito del gobernador es regular la cantidad de Desde la bomba de alimentación, el combustible combustible inyectado en el motor, limitando así la pasa primero a través del filtro (8) y luego por la velocidad máxima del motor. galería de combustible de la culata de cilindros (4). La galería de combustible se diseña para que rodee Una velocidad del motor excesivamente alta pondrá la pieza de la uni46dad electrónica de inyección gran esfuerzo sobre las partes componentes del motor, (EUI) (5) donde se colocan los agujeros de combusti- y las dañará. Si el pedal del acelerador se mantiene en ble. La válvula de rebose del sistema (6) se coloca cierta posición, el gobernador suministrará un poco más en la unión de salida de la galería de combustible. de combustible en las subidas y un poco menos en las bajadas. Limitador de humos
40 SECCIÓN 2 - Motor El objeto del limitador de humos es regular la dosis de combustible para que el humo negro del escape per- manezca dentro de los límites legales. Se engrana cons-tantemente y es regulado por la presión variante del turbocargador. El riesgo de humo negro es crítico cuando el motor está muy cargado y a baja velocidad. Filtro de aire En esta situación, el limitador de humos impide que la El aire requerido por el motor debe estar libre de bomba de inyección de combustible entregue la can- polvo, arena y otras partículas. En consecuencia, tidad máxima posible de combustible. Esto reduce la es importante que el aire se limpie antes de entrar cantidad de gases no quemados en el escape que en el motor. A medida que el aire entra en el filtro salen por el tubo de escape en forma del humo negro. de aire, encuentra un anillo de platina plásticas. Cuando el motor alcanza una velocidad alta, la combus- Estas platinas rompen el flujo del aire y ocasionan tión mejora y la emisión de humos se reduce. que cualquier partícula pesada caiga al fondo de la carcasa. Esta es conocida como la primera etapa. El aire entonces continúa pasando a través del elemento desde afuera hacia adentro, filtrando el aire aun más antes de entrar en el motor. Figura. 50: Entrada de aire con indicador de restricción
SECCIÓN 2 - Motor 41 Figura. 51: Otra vista de una entrada de aire con indicador de restricción El limitador de humos es influenciado por la presión del turbocargador permitiendo a la bomba de inyección suministrar más combustible. Algunos vehículos están equipados con un dispositivo de encendido en frío (QOS) que provee al motor con una cantidad extra de combustible cuando está arrancando, cuando el motor está frío y es difícil arrancar. El dispositivo de arranque en frío está en el limitador de humos. En los motores de Isuzu se cuenta con dispositivos de arranque en frío (QOS: Quick on start) eléctricos los cuales, por medio de bujías incandescentes, calientan la carga de aire antes del encendido en frío del motor permitiendo un encendido más fácil y rápido. Tubo de entrega Los tubos de entrega desde la bomba de inyección a los inyectores se fabrican de tubo de acero de alto espesor. Deben tolerar la alta presión y no expandirse, ya que esto perturbaría la precisión de la inyección. El
42 SECCIÓN 2 - Motor diámetro interior de los tubos se adapta cabalmente para cada tipo de motor. Inyector o toberas de inyección El inyector está montado firmemente en la culata de cilindros. Su objetivo es, bajo gran presión, inyectar combustible atomizado en la cámara de combustión. El extremo del inyector se proyecta un poco dentro de la cámara de combustión y absorbe mucho calor. Para ser capaz de conducir lejos ese calor, el inyector se envaina en un manguito de cobre. Algo del combustible que se suministra al la boquilla se fuga por la camisa de la tobera del inyector y la aguja para enfriar un poco y lubricar el inyector. El combustible sobrante se devuelve entonces al tanque de combustible a través de la línea de retorno. Figura. 52: Turbocargador Figura. 46: Trayectoria del combustible diesel TRAYECTORIA DEL COMBUSTIBLE DIESEL El combustible se saca del tanque de combustible (1) a través del aspirador del tanque (2) mediante la bomba de alimentación (3). Se bombea entonces hasta el filtro de combustible (4) y es enviado a la bomba de inyección (5). El combustible es ahora sometido a alta presión y se bombea por los tubos de entrega (6) a los inyectores (7). El combustible Figura. 53: Múltiple de admisión
SECCIÓN 2 - Motor 43 sobrante se devuelve al tanque de combustible por medio de una línea de retorno. Figura. 54: Enfriador de carga de aire Figura. 55: Pre - calentador Figura. 56: Múltiple de escape
44 SECCIÓN 2 - Motor UNIDAD DE INYECCION ELECTRONICA Generalidades Hay siete componentes importantes que comprenden el sistema de la unidad de inyección de combustible elec- trónica. La diferencia más importante entre los dos tipos de inyección es que con la unidad de inyección elec- trónica, el combustible se suministra y la inyección real se controla en la unidad del inyector y no a la bomba de combustible como se anotó con el sistema mecánico. Bomba de combustible (1) La bomba de combustible se instala en el motor, y es conducida por un engranaje. El propósito principal de la bomba es mantener el flujo y la presión correcta a todos los inyectores electrónicos. Figura. 57: Regulador de presión de escape (freno de motor) Figura. 58: Tubo de escape y silenciador
SECCIÓN 2 - Motor 45 1. Eje de levas 4. Balancín 2. Tapón 5. Válvula de control 3. Regulador de presión de escape 6. Tubo de aceite Unidad de control electrónica - ECM (4) Freno de compresión En algunos motores el ECM tiene dos funciones princi- Durante las carreras de compresión y combustión del pales. Una que es calentar el combustible antes de motor (operativas), el freno de compresión controla la entrar en los inyectores. Las válvulas de inyección se apertura de las válvulas de escape y crea una sobre ubican al dorso del ECM y a medida que combustible presión en la cámara de combustión, lo que a la vez fluye a través de los alabes, el calor producido por el tiene un efecto de frenado sobre el cigüeñal. ECM calienta el combustible y simultáneamente este enfría el ECM. La función principal del ECM es recibir El árbol de levas tiene dos lóbulos extras sobre cada impulsos desde el pedal del acelerador y un número perfil de leva de escape. La altura de levantamiento de determinado de sensores en el motor, interpretarlos, y los lóbulos extras es muy baja cuando se compara con los lóbulos normales de escape. Para permitir que los lóbulos extras abran las válvulas de escape, los balan- cines de escape se configuran de una manera que la holgura de válvulas puede reducirse durante la secuen- cia de frenado.
46 SECCIÓN 2 - Motor enviar entonces señales electrónicas a los inyectores unitarios electrónicos controlando cuándo y cuánto combustible debe ser inyectado en la cámara de com- bustión. Válvulas de rebose (5) y de retención (6) La válvula de retención (5) se ubica en el línea de ali- mentación de combustible desde el tanque de combus- tible. La función de esta válvula es impedir que el combustible que es vaciado fuera de las líneas vuelva al tanque de combustible. La válvula de rebose (6) está ubicada atrás de la culata y está atornillada en la gale- ría de combustible. La válvula de rebose mantiene una presión de combustible constante y uniforme en la gale- ría de combustible en la culata de cilindros. Esta presión asegura que los inyectores están constante- mente llenos con combustible. Inyectores unitarios electrónicos (7) Un motor tiene normalmente cuatro o seis inyectores unitarios electrónicos (EUI), uno para cada cilindro. Cada inyector electrónico es una combinación de bomba de inyección e inyector pero opera a una presión mucho más alta que un inyector normal. La Figura. 60: Interruptores del freno de motor fuerza de compresión del EUI se transfiere por medio de un balancín desde un lóbulo en el árbol de levas en la culata como se describió anteriormente. El inyec- tor unitario consiste de tres piezas importantes: • La parte de bomba que consiste de un cilindro y un émbolo, equivalente al elemento de bombeo en la bomba de inyección. Esta porción provee la fuerza mecánica para la boquilla de rocío. • La parte de inyector, con un cuerpo de tobera, resorte y aguja de tobera. La porción de inyector realmente forma la inyección de combustible en la cámara de combustión. • El alojamiento de la válvula, con una válvula de inyección de combustible controlada electromag- néticamente. El alojamiento de la válvula recibe las señales del ECM que controla la sincronización del combustible inyectado en la cámara Figura. 49: Esquema del flujo de combustible Flujo de combustible La bomba de alimentación (1) se monta sobre el plato del engranaje de distribución y es conducida por medio de un rebaje en el eje de la bomba desde los engranajes de distribución del motor. La bomba de ali- mentación recoge el combustible del tanque de com-
SECCIÓN 2 - Motor 47 Figura. 61: Trayectoria del aire bustible (7) a través de la unidad de control Después de la combustión el aire en forma de gases de electrónica del sistema de combustible (ECM) (2). El escape, se mueve a través del múltiple de escape (6) combustible de retorno desde la culata de cilindros tam- al turbo (3), donde acelera el rotor de la turbina. bién se encamina por la bomba de alimentación. Una Después de dejar el turbocargador, continúa al regula- línea de purga (3) pasa desde el dorso de la bomba de dor de presión de escape (7), antes de alcanzar el alimentación al tanque de combustible, y está diseñada silenciador (8). De allí los gases de escape se emiten para proveer la purga continua del sistema. a la atmósfera. ADMISIÓN DE AIRE Y SISTEMA DE ESCAPE
48 SECCIÓN 2 - Motor ADMISIÓN DE AIRE El aire requerido para la combustión se induce a través Radiador del sistema de admisión de aire. El sistema de conduc- tos de entrada de aire variará dependiendo del tipo de El radiador reduce la temperatura del refrigerante que carrocería de cada vehículo. El aire entra a través de deja el motor en 40 °F. El radiador consiste de dos una persiana al frente del vehículo o por una rejilla en la depósitos conectados por el panal del radiador. parte superior de la cabina y pasa por un conducto Después de dejar el motor, el refrigerante entra en hasta el filtro de aire. tanque de refrigerante caliente normalmente arriba o al lado derecho del radiador. De allí el líquido se dis- tribuye a través del panal, que consiste de una multi- tud de tubos estrechos a través de los cuales pasa el aire. En el lado exterior del panal hay aletas que aumentan la superficie de contacto con la corriente de aire, y así, el efecto de enfriamiento se mejora. Después de que el refrigerante se ha enfriado en el panal, se recoge en el tanque inferior o de la izquierda, desde donde es sacado por la bomba de refrigerante hacia el motor. Figura. 62: Circuito de refrigeración
SECCIÓN 2 - Motor 49 Indicador de restricción de aire Si el filtro se tapona por el mugre, el aire tendrá dificul- tad para pasar a través, esto significa que faltará oxí- geno cuando ocurra la combustión en el motor. Para controlar la condición del filtro de aire, se usa un indica- dor de restricción de aire. Este indicador mide el vacío en el tubo entre el filtro de aire y el motor. Los dos tipos más comunes de indicadores de restricción son el de tipo de pistón, que se monta normalmente sobre el panel cortafuegos; y, el de tipo de dial, que se instala en el panel de instrumentos. Figura. 63: Bomba de refrigerante - termostato cerrado Figura. 64: Bomba de refrigerante - termostato abierto
50 SECCIÓN 2 - Motor Turbocargador El turbocargador empuja más aire en los cilindros del que podría ser inducido por los pistones. Entre más aire pueda forzarse en los cilindros, mayor la cantidad de combustible que puede ser quemada. En consecuencia, la salida de potencia del motor puede aumentarse sin aumentar su desplazamiento. Como usted puede ver en la ilustración, el turbo es conducido por el flujo de los gases de escape. El beneficio de un turbo cargador de este tipo es que no se necesita nin- guna potencia extra del motor para operarlo. Los gases de escape conducen un rotor de turbina, que alcanza una muy alta velocidad. Al otro extremo del eje que sostiene el rotor de la tur- bina está el rotor de un compresor. Cuando el rotor del compresor acelera, fuerza aire dentro de los cilindros y logra una sobre presión. La combustión de un motor turbocargado es más eficiente que la de un motor de aspiración natural, haciendo su operación más económica. Esta combustión más eficiente también provee gases de escape más limpios y así reduce la contaminación. El turbo también sirve como un silencia- dor extra tanto en el lado de la admisión como en el de escape, y reduce apreciablemente el nivel de ruido del motor. Figura. 65: Ventiladores de refrigeración Múltiple de admisión El aire que va a los diversos cilindros se distribuye desde el múltiple de admisión. El múltiple está fabri- cado de fundición de aluminio y se ha diseñado para presentar la menor resistencia posible al aire. Figura. 66: Tanque auxiliar y sonda de bajo nivel
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Tecnología De Camiones

  • 1. TECNOLOGÍA BÁSICA DE CAMIONES GENERAL MOTORS COLMOTORES 2005 Compañía de Entrenamiento Técnico Automotriz CETa
  • 2. Tecnología Básica de Camiones Compañía de Entrenamiento Técnico Automotriz - CETa - Esta es una traducción libre del manual “Tecnología Básica de Camiones” producido por VOLVO TRUCKS NORTH AMERICA, INC.
  • 3. Introducción El conocimiento de los productos que vendemos es importante para todos en nuestra organización. Debido a que mucho de nuestro personal no tiene antecedentes técnicos o experiencia con la totalidad del vehículo, hemos hecho nuestro mejor esfuerzo para hacer un libro completo y simple. En este libro el lector encontrará los fundamentos del diseño de los camio- nes, una descripción de los diversos sistemas y conjuntos y sus funciones, así como también descripciones de los componentes importantes del vehículo y sus relaciones. Los elementos estándar tales como tornillos, rodamientos, sellantes, etc. no están descritos en las diversas secciones, sino que están contenidos en la primera sección. Es nuestra esperanza que esta publicación será de valor para todos los miembros de la Familia GM y que, a largo plazo, ayude en la promoción de nuestros productos General Motors Colmotores
  • 4. Contenido SECCIÓN 0 — Generalidades CABINA CONVENCIONAL.......................................................................................... 1 CABINA CABOVER ..................................................................................................... 2 TRACTOR.................................................................................................................... 2 EL CAMIÓN / BASCULANTE (VOLQUETA)................................................................ 3 DISTANCIA ENTRE EJES .......................................................................................... 3 TROCHA ..................................................................................................................... 3 CONFIGURACIONES DE EJE .................................................................................... 4 ABREVIATURAS Y TÉRMINOS COMUNES .............................................................. 5 SECCIÓN 1 — Servicio & Mantenimiento COJINETES ................................................................................................................ 7 Generalidades ......................................................................................................... 7 Cojinetes deslizantes............................................................................................... 7 Cojinetes de rodadura (Rodamientos)..................................................................... 7 SELLOS ....................................................................................................................... 8 Generalidades ......................................................................................................... 8 Anillos de sello......................................................................................................... 8 Empaques metálicos ............................................................................................... 9 Empaques de papel................................................................................................. 9 Sellantes .................................................................................................................. 9 ANTICONGELANTE ................................................................................................. 10 TORNILLOS Y REMACHES ...................................................................................... 10 LUBRICANTES.......................................................................................................... 10 EXPRESIONES TECNICAS BÁSICAS ..................................................................... 11 SECCIÓN 2— Motor GENERALIDADES .................................................................................................... 13 Desarrollo del motor .............................................................................................. 13 LOS DIFERENTES TIPOS DE MOTORES .............................................................. 14 Motor en línea........................................................................................................ 14 Motor en V ............................................................................................................. 14
  • 5. Motor plano............................................................................................................ 15 Motor rotativo......................................................................................................... 15 FABRICANTES DE MOTORES ................................................................................. 16 ¿CÓMO TRABAJA UN MOTOR DIESEL? ................................................................ 17 Generalidades ....................................................................................................... 17 Mezcla aire - combustible ...................................................................................... 17 Inyección directa.................................................................................................... 18 Las carreras del motor........................................................................................... 18 Las cuatro carreras................................................................................................ 19 DESCRIPCION DEL BLOQUE DE CILINDROS ....................................................... 20 Tapa de válvulas .................................................................................................... 20 Culata de cilindros ................................................................................................. 20 Empaque de la culata ............................................................................................ 21 Bloque de cilindros ................................................................................................ 21 Camisa de cilindro ................................................................................................. 22 Pistón..................................................................................................................... 22 Biela....................................................................................................................... 23 Pasador del pistón y cojinetes de biela ................................................................. 23 Cigüeñal................................................................................................................. 23 Amortiguador de vibraciones (damper) y volante .................................................. 24 Carcasa del volante y cárter de aceite .................................................................. 24 Engranajes de distribución .................................................................................... 25 Mecanismo de válvulas ........................................................................................ 26 TRAYECTORIA DE POTENCIA EN EL MOTOR....................................................... 28 SISTEMA DE LUBRICACIÓN.................................................................................... 29 Generalidades ....................................................................................................... 29 Enfriamiento del pistón .......................................................................................... 31 TRAYECTORIA DEL ACEITE LUBRICANTE ............................................................ 32 SISTEMA DE COMBUSTIBLE .................................................................................. 33 Tanque de combustible y unidad de suministro..................................................... 33 Inyección de combustible ...................................................................................... 33 INYECCIÓN MECÁNICA DE COMBUSTIBLE .......................................................... 33
  • 6. Bomba de alimentación ......................................................................................... 34 Filtro de combustible.............................................................................................. 34 Bomba de inyección .............................................................................................. 34 Gobernador............................................................................................................ 35 Limitador de humos ............................................................................................... 35 Tubos de entrega................................................................................................... 35 Inyector o tobera de aspersión .............................................................................. 36 TRAYECTORIA DEL COMBUSTIBLE ....................................................................... 36 UNIDAD DE INYECCIÓN ELECTRONICA................................................................ 37 Generalidades ....................................................................................................... 37 Flujo del combustible en el motor .......................................................................... 39 SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE Y SISTEMA DE ESCAPE ................................. 40 Filtro de aire........................................................................................................... 41 Indicador de restricción de aire.............................................................................. 41 Turbocargador ...................................................................................................... 42 Múltiple de admisión .............................................................................................. 42 Enfriador de aire (intercooler) ................................................................................ 43 Pre calentador de arranque ................................................................................... 43 Múltiple de escape................................................................................................. 43 Regulador de presión de escape (freno de motor) ................................................ 44 Tubo de escape ..................................................................................................... 44 Silenciador ............................................................................................................. 44 Freno de motor ...................................................................................................... 45 Freno de compresión............................................................................................. 45 Sistema de control ................................................................................................. 46 TRAYECTORIA DEL AIRE ........................................................................................ 47 SISTEMA DE REFRIGERACION .............................................................................. 48 Generalidades ....................................................................................................... 48 Radiador ................................................................................................................ 48 Ventilador de refrigeración..................................................................................... 50 Tanque de reserva y sonda de refrigerante bajo ................................................... 50 TRAYECTORIA DEL REFRIGERANTE..................................................................... 51
  • 7. CONTROLES DEL MOTOR EN LA CABINA............................................................. 52 Controles de acelerador y parada ......................................................................... 52 CONTROL ELECTRÓNICO DEL MOTOR ................................................................ 53 SECCIÓN 3 — Electricidad GENERALIDADES ................................................................................................... 55 SISTEMA DE POTENCIA Y ARRANQUE ................................................................ 55 Alternador, general ................................................................................................ 56 Composición del alternador ................................................................................... 56 Operación del alternador ....................................................................................... 57 Batería ................................................................................................................... 58 SISTEMA DE ARRANQUE........................................................................................ 58 Motor de arranque ................................................................................................. 58 SECCIÓN 4 —Tren de propulsión GENERALIDADES .................................................................................................... 59 EMBRAGUE .............................................................................................................. 60 Generalidades ....................................................................................................... 60 EMBRAGUE MECÁNICO .......................................................................................... 61 Generalidades ....................................................................................................... 61 Disco de presión .................................................................................................... 61 Discos .................................................................................................................... 61 MECANISMO DE EMBRAGUE ................................................................................. 62 OPERACIÓN DEL EMBRAGUE ASISTIDO POR AIRE............................................ 62 Pedal de embrague y cilindro maestro .................................................................. 62 Servo del embrague .............................................................................................. 62 ALOJAMIENTO DEL EMBRAGUE ............................................................................ 63 PALANCA Y EJE DE LIBERACIÓN........................................................................... 64 HORQUILLA RODAMIENTO DE LIBERACIÓN ........................................................ 64 TRANSMISION .......................................................................................................... 65 Generalidades ....................................................................................................... 65 Fabricantes de transmisiones................................................................................ 66 CAJA DE CAMBIOS MANUAL .................................................................................. 67 Generalidades ....................................................................................................... 67
  • 8. Engranajes............................................................................................................. 67 Sincronización ....................................................................................................... 68 TREN DE ACCIONAMIENTO........................................................................................ 69 Generalidades ....................................................................................................... 69 Tren de accionamiento .......................................................................................... 69 Unión universal (cardán)........................................................................................ 70 Rodamiento de apoyo (central) ............................................................................. 70 EJE TRASERO .......................................................................................................... 71 Generalidades ....................................................................................................... 71 Eje sencillo............................................................................................................. 71 Piñón...................................................................................................................... 72 Corona sinfín ......................................................................................................... 72 Conjunto de la cruceta de satélites del diferencial ............................................... 72 Semiejes ................................................................................................................ 73 Bloqueo de diferencial ........................................................................................... 73 EJES DOBLES (TANDEM) ........................................................................................ 74 Generalidades ....................................................................................................... 74 SECCIÓN 5— Sistemas de aire GENERALIDADES .................................................................................................... 77 Desarrollo del sistema de frenos ........................................................................... 77 Sistema de frenos hidráulicos................................................................................ 77 Sistema de frenos hidráulicos – de vacío .............................................................. 78 Frenos de aire ayudados hidráulicamente............................................................. 78 Frenos completamente de aire .............................................................................. 79 Generalidades ....................................................................................................... 79 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ................................................................................. 80 Compresor ............................................................................................................. 80 Regulador de presión ............................................................................................ 80 Secador de aire ..................................................................................................... 81 Tanque de aire (depósitos) .................................................................................... 81 Cámara de freno, diafragma sencillo..................................................................... 82 Cámara de freno de resorte................................................................................... 83
  • 9. Frenos de tambor .................................................................................................. 84 Leva de freno......................................................................................................... 84 SECCIÓN 6— Eje delantero y Dirección EJE DELANTERO Y MANGUETAS DE DIRECCIÓN ............................................... 85 DIRECCIÓN............................................................................................................... 85 Volante de dirección .............................................................................................. 85 Columna de dirección ............................................................................................ 85 Cilindro de dirección asistida ................................................................................. 86 ALINEACIÓN DE RUEDAS ....................................................................................... 87 Caster .................................................................................................................... 87 Camber (inclinación).............................................................................................. 87 Convergencia......................................................................................................... 88 Radio de giro ......................................................................................................... 88 SUSPENSIÓN DELANTERA..................................................................................... 89 Generalidades ....................................................................................................... 89 BALLESTAS (RESORTES) DE HOJAS..................................................................... 90 Ballestas de hojas corrientes................................................................................. 90 SECCIÓN 7— Bastidor y suspensión trasera BASTIDOR................................................................................................................. 91 RUEDAS Y LLANTAS ................................................................................................ 92 Generalidades ....................................................................................................... 92 DISCO Y CUBO DE RUEDA ..................................................................................... 93 ARAÑA Y RIM............................................................................................................ 94
  • 10. SECCIÓN 0 - General 1 SECCIÓN 0 - General Los camiones de hoy se construyen en muchas varie- CONVENCIONAL dades, para muchos usos diferentes. En consecuencia tienen cabinas de diferente tipos, varias superestructu- Las cabinas convencionales, o de control normal, ras, longitudes y diferente número de travesaños. Con se ubican detrás del motor y tienen un capó que respecto a la cabina que está sobre el chasis, son fre- puede abrirse para proveer acceso fácil al motor. cuentes dos tipos básicos de cabinas: la corriente y la Este tipo de camión puede usarse para diversos cabover (mandos adelantados). Con respecto a la tipos de operaciones. Una cabina convencional superestructura, se construyen dos tipos importantes de puede utilizarse para trabajo “en carretera” o para vehículos pesados de trabajo: los tractores y los cami- arrastre. La configuración de cabina convencional se ones. usa también en la construcción o en camiones para operaciones de remolque locales, camiones tipo van, etc. Figura 1: Camión convencional con camarote
  • 11. 2 SECCIÓN 0 - General CABOVER (Mandos adelantados) Sobre los camiones de mandos adelantados (Cab- ina Sobre el Motor, CSM), o vehículos de cabina de mando desplazado hacia adelante, la cabina se ubica encima del motor (Serie N*R, F*R, C). Para dar acceso al motor para servicio o mantenimiento, la cabina entera puede inclinarse hacia adelante. Fig. 2: Camión de mandos adelantados TRACTOR Los tractores no tienen espacio de carga. En su lugar están equipados con una quinta rueda a la que se conecta el remolque. Puede ahorrarse tiempo cuando se carga o se descarga porque el tractor puede cambiarse rápidamente de un remolque a otro. Fig. 3: Tractor con quinta rueda
  • 12. SECCIÓN 0 - General 3 CAMIÓN / CAMIÓN VOLQUETA Un camión tiene una plataforma fija de carga, un camión volqueta puede equiparse con una plataforma en declive (caja de cuelco). Los remolques pueden también ser equipados en camiones basculantes. Fig. 4: Camión volqueta DISTANCIA ENTRE EJES La distancia entre ejes del vehículo es la distancia medida entre el centro de la rueda delantera y el centro de la rueda trasera en un vehículo con un eje trasero sencillo. En ejes traseros dobles, la medida es al centro de los ejes traseros (mostrado). Fig. 5: Distancia entre ejes TROCHA (VIA) La trocha del vehículo es la distancia entre el centro de la llanta del lado izquierdo y el centro de la llanta del lado derecho. Fig. 6: Trocha (VIA)
  • 13. 4 SECCIÓN 0 - General CONFIGURACIONES DE EJE La siguiente tabla describe las configuraciones de ejes que son más frecuentes en los camiones actuales: Dependiendo de la carga y de las condiciones de conducción, los camiones pueden equiparse con CLASIFICACION DE CAMIONES POR NÚMERO DE RUEDAS diferentes estilos de ejes. Estos pueden ser de dire- Vehículo Número de Ruedas de Total Ejes de cción, de impulso o ejes de ruedas de remolque. En de motor ruedas traccíon Ejes tracción la industria de camiones se usan un número de de- 4x2 4 2 2 1 signaciones numéricas para describir las varias con- 4x4 4 4 2 2 figuraciones de ejes disponibles. Estas designacio- 6x2 6 2 3 1 nes numéricas describen el número de ruedas del 6x4 6 4 3 2 vehículo y cuántas de estas son ruedas de tracción. 6x6 6 6 3 3 En casos donde un eje tiene ruedas dobles, dos rue- 8x4 8 4 4 2 das a cada extremo del eje, cada pareja de ruedas 8x8 8 8 4 4 se toma como una sola. Una configuración común de eje, por ejemplo, es un vehículo con cuatro rue- das - dos de las cuales son de tracción. La desig- CLASIFICACIÓN DE CAMIONES POR PESO nación numérica para este vehículo es 4x2. Trabajo liviano (LD) Clase 1 Hasta 6000 GVW* Clase 2 6001 - 10,000 GVW* Clase 3 10,001 - 14,000 GVW* Trabajo mediano Clase 4 14,001 - 16,000 GVW* (MD) Clase 5 16,001 - 19,500 GVW* Clase 6 19,5001 - 26,000 GVW* Trabajo pesado (HD) Clase 7 26.001 - 33,000 GVW* Clase 8 33,001 GVW* y más * El peso Bruto Vehícular (GVW) está en Libras Figura 7. Ruedas - La flecha indica las ruedas de tracción Figura 8. Configuraciones de ejes y peso bruto Figura 9. Configuraciones de eje - 4x2 (arriba) y 6x4
  • 14. SECCIÓN 0 - General 5 TERMINOS Y ABREVIATURAS Peso Bruto Vehícular (GVW - PBV): Total del peso del chasis, la carrocería y el peso de carga COMUNES útil. A Distancia desde la línea de centro del eje trasero al centro de la carrocería y/o carga útil. La línea de centro de la carrocería equivale a 1/2 de la longi- tud de la carrocería. AF Centro del eje trasero, o tándem, hasta el extremo del bastidor. BA Parachoques a línea de centro del eje delantero. BBC Parachoques a extremo trasero de la cabina. BL Longitud de la cabina. CA Extremo trasero de la cabina a línea de centro del eje trasero o de la suspensión en tándem. CE Extremo trasero de la cabina a extremo del basti- dor. CFW Extremo trasero de la cabina al punto central del pasador principal (King pin) del eje de articulación en la quinta rueda. CT Extremo trasero de la cabina al frente del semirre- molque en posición hacia adelante. FH Altura del bastidor. FW Línea de centro del eje trasero o tándem a punto central de la quinta rueda. KP Ajuste del pasador principal (King pin) - Extremo delantero del semirremolque a punto central del pasador principal en el semirremolque. LGC Espacio de descarga - punto central del pasador principal al punto más cercano de interfase del equipo de descarga. OAL Longitud total. OWB Distancia entre ejes total de tractor y remolque. TL Longitud del semirremolque. WB Distancia entre ejes - distancia entre la línea de centro delantera y la suspensión tándem o el eje trasero. Chasis: La base del vehículo, cabina, bastidor y equipos de tracción Carrocería: El recipiente en que se lleva la carga. Carga útil: La mercancía a ser cargada. Peso de marcha (Curb weight): Peso del chasis. Peso de la carrocería: Peso de la carrocería completa a ser montada sobre el chasis. Peso de carga útil: Peso de la mercancía a ser cargada. Figura 10. Abreviaturas comunes en camiones pesados
  • 15. SECCIÓN 0 - General 6
  • 16. SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 7 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento RODAMIENTOS Generalidades Hay un gran número de piezas en un vehículo que deslizan o giran el uno contra el otro o contra piezas estacionarias. Para lograr estabilidad en las piezas móviles y para reducir rozamiento, se instalan rodamientos de diversas clases entre las piezas involucradas. Estos rodamientos pueden dividirse en dos categorías principales: rodamientos deslizantes y rodamientos de rodadura. Figura. 1: Cojinete deslizante Rodamientos deslizantes (Cojinetes) Comúnmente un cojinete deslizante se compone de un marco metálico revestido con una o más capas de metal para cojinetes (babbitt) en el interior de la superficie de rozamiento. Los metales de rodamiento comúnmente consisten de una mezcla de varios metales. Las más dura de estas mezclas es la de cobre y plomo (bronce al plomo) y se usa en los motores diesel. Para reducir rozamiento y desgaste, los cojinetes desli- zantes deben lubricarse continuamente. Los cojinetes desli- zantes se componen comúnmente de un casquillo o dos cubiertas de cojinete. Figura. 2: Rodamiento de bolas (izquierda) - rodamiento de rodillos rectos Rodamiento de rodadura En el rodamiento de rodadura, el rozamiento y el movimiento es amortiguado por bolas o tambores. Los rodamientos de rodadura se usan primordialmente en componentes que no cuentan con un sistema de lubricación a presión. Su rozamiento es menor que el de los cojinetes de deslizamiento, y se usan para soportar engranajes, ejes, etc. Los rodamientos de rodadura equipados con bolas (esferas) como elementos de rodadura se llaman rodamientos de bolas y aquellos equipa- dos con rodillos se llaman rodamientos de rodillos. Los ele- mentos de rodadura en rodamientos de rodillos pueden ser rectos o cónicos. Hay también elementos de rodadura que tienen un diámetro sumamente pequeño en relación a su longi- tud. Los rodamientos de rodillos con este tipo del elementos se Figura. 3: Rodamientos de rodillos cónicos llaman rodamientos de agujas. (izquierda) - Rodamientos de agu-
  • 17. 8 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento SELLOS Generalidades El propósito principal de los sellos es impedir que los gases y líquidos dentro del motor, del sistema de refrigeración, de la caja de cambios, etc. escapen hacia afuera a través de empaques y aperturas. Los sellos deben impedir también que partículas de suciedad y polvo entren en estos componentes. Los materiales usados en los sellos dependen de si el sello va a ser sometido a alta presión, calor intenso, químicos o simplemente salpicadura con aceite. Algunos de los diversos tipos de sellos que pueden aparecer en un vehículo se describen más adelante. Figura. 4: Sello de la camisa interior de cilindro Anillos de sello Los anillos de sello son fabricados de diferentes tipos de caucho o plástico. La composición y la forma del anillo de sello depende de dónde se ubica y de los químicos, etc. a los que va a ser expuesto. En la mayoría de los casos, el anillo de sello es un anillo redondo con una superficie de contacto cilíndrica. Anillos de este tipo se usan para formar un sello entre la camisa interior del cilindro y el bloque de cilindros. Figura. 5: Sello de la tapa de válvulas Se usa también un anillo de sello entre la tapa de válvulas y la culata de cilindros. En este caso, tiene una superficie de con- tacto plana y ha sido embutida para ajustar con el borde de ajuste de la tapa de válvulas. En ubicaciones donde un eje giratorio pasa a través de un componente, el sello es proporcionado por un tipo especial de anillo de sello. Este sello consiste de un anillo de metal con un labio de caucho blando que está vulcanizado al inte- rior del aro de metal. El labio de caucho descansa contra el eje e impide que el aceite escape. Figura. 6: Sello delantero del cigüeñal
  • 18. SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 9 Empaques metálicos Los empaques de metal se usan generalmente en uniones que están sujetas a alta presión, calor intenso y/ o la acción de químicos. Por ejemplo: se usa un Empaque metálico en la unión entre la culata de cilin- dros y el bloque. Porque se desarrollan temperaturas altas por la combustión ya que circulan refrigerante y aceite a través de esta unión. Figura. 7: Empaque de metal Empaques de papel Los empaques de papel se encuentran actualmente solamente en algunas ubicaciones de vehículos pesa- dos. Un empaque de papel puede estar entre el cárter de aceite y el bloque de cilindros. Figura. 8: Empaques de papel Sellantes En algunas uniones, se usan sellantes en vez de empaques. Una banda delgada de sellante es aplicada entre la tapa de distribución y el bloque de cilindros para impedir que el aceite que lubrica los engranajes de dis- tribución escape fuera. Figura. 9: Aplicación de sellantes
  • 19. 10 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento ANTICONGELANTE El líquido que enfría el motor es una mezcla 60 - 40 de agua y glicol. Esta mezcla de anticongelante previene que el refrige- rante se congele en climas fríos. El glicol contiene un agente anti - corrosión y es recomendado para su uso durante todo el año. Debido a sus propiedades inhibidoras de corrosión, y a su capacidad para aumentar el punto de ebullición del refrigerante, el glicol es altamente recomendado para su uso en zonas tropi- cales y/o también a gran altura sobre el nivel del mar como en El Ecuador y en Colombia. Figura. 10: Anticongelante TORNILLOS Y REMACHES Un vehículo se compone de una multitud de piezas diferentes. La mayoría de estas piezas se unen mediante tornillos y rema- ches. Estos tornillos pasan a través de varias piezas y se ase- guran entonces con una tuerca. Las piezas sometidas a ten- siones torcionales y a golpes, se remachan. Fijaciones de este tipo se usan cuando se montan los largueros con los trave- saños, y cuando se aseguran los anclajes de los resortes en el bastidor. Figura. 11: Tornillos (abajo) y remaches LUBRICANTES Aceite o grasa se usa para reducir el rozamiento y el desgaste entre piezas móviles. Debido a sus diversas composiciones químicas, estos lubricantes tienen diferentes características. La característica del aceite es su tendencia a adelgazarse o a ser más grueso dependiendo de la temperatura. La viscosidad del aceite se da en una clasificación SAE, que es un índice estandarizado de clasificación. Por ejemplo, el aceite de baja viscosidad usado en una caja de velocidades automática tiene una clasificación de viscosidad SAE 10, mientras el aceite de alta viscosidad de un eje trasero puede tener una clasificación entre SAE 80 y SAE 140. Refiérase al Manual del Operador per- tinente y/o al Manual de Servicio para conocer el lubricante apropiado y su aplicación. Figura. 12: Aceite
  • 20. SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 11 EXPRESIONES TÉCNICAS BÁSICAS Electricidad Presión Voltaje es una medida del potencial eléctrico para con- La presión del aire se da en libras por pulgada cua- ducir una corriente a través de un circuito. Las unidades drada (PSI). Por ejemplo, se usa cuando se mide la para medir voltaje son los voltios (V). presión de aire en una llanta o cuando se mide la rel- ación de presión en un motor. Corriente es la rata de flujo de electricidad en un cir- cuito. Las unidades para la medir la corriente son los Velocidad amperios (A). Se usa Kilómetros por hora (KPH) cuando se mide la Resistencia impide a la corriente pasar a través de un velocidad. circuito. Las unidades usadas para medir la resistencia son los ohmios ( ). Velocidad de rotación del motor La velocidad de rotación de motor se da en revolu- Potencia es la cantidad de corriente y el voltaje eléc- ciones por minuto (RPM). trico que un componente requiere para funcionar. Las unidades usadas para la potencia son los vatios (W). Temperatura Capacidad es la cantidad de energía eléctrica que La temperatura se da según la escala de Centígrados puede almacenarse en una batería. Las unidades para (°C) o Fahrenheit (°F) medir la capacidad son los amperios hora (A.h). La fórmula que relaciona grados Fahrenheit con los Centígrados (Celsio) es °F = 9 / 5 °C+32 Salida Salida es la potencia que puede ser lograda por un motor. Actualmente el valor de medida para esta poten- cia se da en caballos de fuerza (hp - CV). Un hp es equivalente a 0.736 kilovatios (kW).
  • 21. SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 12
  • 22. SECCIÓN 2 - Motor 13 SECCIÓN 2 - Motor GENERALIDADES El motor diesel obtuvo su nombre de su inventor Rudolf Diesel, quien lo patentó en 1892. La idea El desarrollo del motor detrás del nuevo motor era que pudiera operar con un combustible que fuera más barato que la gaso- El primer motor de combustión interna útil se patentó en lina. La idea inicial era un motor que pudiera operar 1875 por dos Alemanes - N. A. Otto y E. Langen. Era un con combustible sólido, polvo de hulla, pero muy motor de cuatro tiempos que operaba con gas, que sig- pronto Diesel cambió a usar combustible líquido nificó que tenía que tener un suministro o una refinería para operar su motor, un combustible que nosotros cerca para poder operar. Este motor era usado principal- llamamos ahora combustible diesel. mente por artesanos y pequeñas industrias. Los motores originales a diesel eran demasiado Más tarde, el gas fue reemplazado por gasolina, lo que sig- grandes y complicados para ser útiles en vehículos, nificó que el motor pudo moverse y ganó un mayor campo y no fue hasta que a comienzos de los años 20 del de uso. El motor Otto, o motor de combustión interna como siglo pasado que una pareja de fabricantes Ale- también se conoce, se ha desarrollado mucho y en nues- manes de camiones instaló un número de motores tros días se encuentra principalmente en automóviles y un de dos cilindros. Estos motores tenían una salida de número de camiones de carga y furgonetas. 30 hp (22 kW). Figura. 1: Motor de cuatro tiempos de Otto y Langen Figura. 2: Motor Diesel 1892
  • 23. 14 SECCIÓN 2 - Motor TIPOS DIFERENTES DE MOTORES Motor en línea El tipo más usual de motor es el motor en línea, en el cual los cilindros se ubican uno detrás del otro en una línea. Este se llama también motor “en línea” y comúnmente consiste de cuatro o seis cilindros. Figura. 3: Motor en línea Motor en V Si los cilindros se ubican en dos filas con un ángulo entre una y otra, el motor se llama motor en V. Este diseño se usa usualmente en motores muy grandes, desde seis hasta dieciséis cilindros. Figura. 5: Motor en V
  • 24. SECCIÓN 2 - Motor 15 Motor plano En el motor plano, los cilindros se colocan horizontalmente opuestos el uno al otro. Esto significa que toman poco espacio hacia arriba verticalmente. Se usan frecuentemente en autobuses y se ubican atrás del vehículo. Figura. 5: Motor plano Motor rotativo En vez de pistones que reciprocan dentro de los cilindros, el motor rotativo tiene un rotor triangular que gira en un cilindro ovalado. La ventaja de este tipo de motor es que es más liviano y tiene menos piezas móviles que los otros tipos de motor. Sin embargo, tiene pro- blemas con respecto al desgaste y en man- tener sellado absoluto entre el rotor y las pare- des del cilindro. En consecuencia, este motor ha sido usado únicamente en algunos mode- Figura. 6: Motor rotativo los de vehículos.
  • 25. 16 SECCIÓN 2 - Motor FABRICANTES DE MOTORES Hay muchos fabricantes importantes de motores diesel. Entre ellos Isuzu, Volvo, Cummins, Caterpillar y Detroit Diesel. Cada uno ofrece varios modelos diferentes para ajustarse a las necesidades de cualquier aplicación. Figura. 7: VOLVO VE D12 Figura. 9: Caterpillar 3116 Figura. 8: Cummins N14 Figura. 10: Detroit Diesel Serie 60 Figura. 11: Motor Isuzu Figura. 12: Motor Isuzu
  • 26. SECCIÓN 2 - Motor 17 CÓMO TRABAJA UN MOTOR DIE- SEL Generalidades En un motor de diesel uno o más pistones realizan un movimiento reciprocante en cilindros concéntricos. La combustión es alcanzada por el aire y el combustible que entran en el cilindro y son comprimidos por el pistón para que el aire alcance una muy alta temperatu- ra y encienda el combustible. La fuerza lograda por la combustión es parecida a la ola de presión ocasionada por una explosión que fuerza el pistón hacia atrás en el cilindro. Ocasionando muchas explosiones, o combustiones como nosotros las llama- mos, uno puede conseguir mucha potencia de salida de un motor. La velocidad, o RPM, de un motor de diesel es regulada por la cantidad de combustible que se inyecta en los cilindros. Como la mezcla de aire y combustible se comprime bajo una presión sumamente alta, hay grandes deman- das sobre la estanqueidad del motor. La alta presión crea muchos esfuerzos mecánicos dentro del motor. Debido a la alta relación de compresión la utilización del combustible se aumenta al máximo. En consecuencia, el motor diesel tiene un valor de rendimiento más alto que un motor de gasolina. Figura. 11: Combustión Mezcla aire - combustible Hay diferentes maneras de lograr una combustión en un motor de combustión. En un motor diesel, el aire se comprime en los cilindros bajo una presión sumamente alta. Entre mayor sea la presión, más caliente se tornará el aire a presión. La idea es que el aire llega a estar tan caliente que el combustible se auto - enciende cuando se inyecta a alta presión en los cilindros. En motores diesel, el aire y el combustible siempre se inyectan individualmente. Esto es lo contrario de lo que se hace normalmente en un motor gasolina donde el aire y el combustible se mezclan en el carburador, en el múltiple o en los puer- tos de admisión del motor y la mezcla de aire - combus- Figura. 12: Motor de gasolina (izquierda) - Motor diesel
  • 27. 18 SECCIÓN 2 - Motor tible es encendida por una chispa generada eléctricamente. Figura. 13: Inyección directa
  • 28. SECCIÓN 2 - Motor 19 Inyección directa Contrario a la pre - cámara o cámara de remolino, en 3. Carrera de combustión los motores diesel de inyección directa, el aire y el com- bustible se mezclan dentro de cilindros. El pistón se dis- El combustible es encendido por la alta temperatura del eña para hacer un remolino de aire durante la aire y la presión generada por la combustión empuja el compresión y lograr el máximo de mezcla con el com- pistón hacia abajo. En el momento de la combustión, la bustible. temperatura es de 3992 °F y la presión está sobre los 1450 PSI. Los motores diesel de inyección directa operan de una man- era algo más difícil pero su ren- dimiento, es decir, la utilización del combustible, es mejor. Figura. 16: Carrera de combustión 4. Carrera de escape Inmediatamente antes de que el pistón alcance su punto de retorno inferior, se abre la válvula de escape. Cuando nuevamente el pistón se empuja hacia arriba en el cilindro, los gases de escape se fuerzan fuera a través de la válvula de escape. Este procedimiento es seguido entonces por una nueva carrera de admisión y el ciclo se repite. Las car- reras del motor Tal como el motor de gasolina, el motor de diesel puede operar según los Figura. 17: Carretera de escape principios de dos o cuatro tiempos de carrera. En un motor de dos - carreras, la combustión tiene lugar cada
  • 29. 20 SECCIÓN 2 - Motor vez que el pistón alcanza la posición del punto muerto superior (PMS), pero únicamente cada dos tiempos en uno de cuatro carreras. La mayoría de los motores en automóviles, camiones y autobuses son de cuatro tiempos. Figura. 18: La tapa de válvulas Figura. 19: Culata de cilindros
  • 30. SECCIÓN 2 - Motor 21 Las cuatro carreras 1. Carrera de admisión Cuando el pistón comienza a moverse en dirección descendente, la válvula de admisión se abre y se induce aire en el cilindro. Si el motor está equipado con un turbocargador, el aire es forzado dentro del cilindro. Figura. 20: Empaque de culata Figura. 14: Carrera de admisión 2. Carrera de compresión El pistón está en su camino ascendente y ambas válvu- las están cerradas. La presión y la temperatura del aire aumentan. Al final de la carrera de compresión, la tem- peratura del aire está por encima de los 1292 °F y la presión por encima de los 399 PSI. El combustible se inyecta inmediatamente antes de que el pistón alcance su punto más alto. Figura. 15: Carrera de compresión Figura. 21: Bloque de cilindros
  • 31. 22 SECCIÓN 2 - Motor DESCRIPCIÓN DEL BLOQUE DE CILINDROS Esta sección se concentra en la composición del bloque de cilindros de un motor en línea y sus diferentes com- ponentes, así como también su función. Las ilustra- ciones le ayudarán a ubicar las piezas pertinentes. Tapa de válvulas La tapa de válvulas es una cubierta que impide que suciedad y polvo entren en el motor. La cubierta tam- bién impide que el aceite que lubrica el mecanismo de las válvulas salpique fuera. En algunos motores, la tapa de válvulas cubre todas las válvulas, es una sola. En el caso de las figuras, consiste de una cubierta ubicada por encima de cada cilindro. La tapa de válvulas tam- bién provee acceso fácil a los balancines para servicio y ajuste. Figura 22. Camisa de cilindro Culata de cilindros La culata de cilindros es el “techo” del bloque de cilin- dros. Su propósito es sellar el techo de la cámara de combustión. Dependiendo del tamaño del motor y de los requerimientos de sello, la culata de cilindros puede tener una variedad de diseños. Cuando el motor de diesel funciona, una combustión regular tiene lugar en los cilindros lo que agrega gran- des demandas sobre el sello entre el bloque de cilin- dros y la culata de cilindros. La energía que se genera por la combustión desaparecería si no hubiera sello y la salida del motor se reduciría. Las superficies de con- tacto en la culata de cilindros y en el bloque de cilindros deben ser absolutamente planas. La culata de cilindros se asegura al bloque de cilindros con pernos especiales para culata. Hay dos ductos de entrada y salida en la culata de cilindros donde se ubi- can las válvulas. Hay también ductos fundidos para Figura 23: Pistón aceite y refrigerante. Figura 23. Piston
  • 32. SECCIÓN 2 - Motor 23 Empaque de culata Por más bien que la culata de cilindros haya sido maquinada, puede muy raramente mantener estan- queidad contra las enormes presiones que vienen aso- ciadas con la combustión. Es por eso que se emplea usualmente un empaque de culata de acero entre la culata de cilindros y la camisa interior del cilindro. Figura. 24: Pasador de pistón y cojinetes de biela Bloque de cilindros El bloque de cilindros es el elemento alrededor del cual se construye el motor. Está hecho de una fundición de aleación especial de hierro, y está fundido en una sola pieza para permitirle resistir enormes tensiones. En el caso de los motores 4HE1 y 6HE1 de Isuzu se uti- liza un diseño llamado de escalera en el cual el bloque ha sido separado en dos secciones, un principal y una inferior que contiene los tornillos de las tapas de bancada y que agrega mayor rigidez al sistema. Además de los agujeros para los cilindros, contiene ductos fundidos para el refrigerante y agujeros perfora- dos para permitir que el aceite de lubricación alcance las piezas móviles del motor. Figura. 25: Cigüeñal
  • 33. 24 SECCIÓN 2 - Motor Camisa del cilindro Para extender la vida útil del bloque de cilindros, y para facilitar su reparación, se usan en ocasiones camisas de cilindro reemplazables. En vez de tener que reem- plazar la totalidad del bloque de cilindros cuando se reacondiciona un motor, únicamente se reemplazan las camisas de cilindro desgastadas con sus pistones y sus anillos de pistón. La ilustración muestra un motor con camisas “húme- das”. Esto significa que la camisa está en el contacto directo con el refrigerante. Figura. 26: Amortiguador de vibraciones y volante Pistón El pistón es el fondo móvil de la cámara de combustión. Los diseños en la cabeza del pistón se realizan para crear un remolino de aire, favorecer la mezcla con el combustible y lograr mejor combustión. Para impedir que la compresión que se genera conjuntamente con la combustión pueda escapar fuera, el pistón está equi- pado con un número de anillos de sello, los anillos del pistón. Los anillos superiores, los anillos de com- presión, forman un sello entre la cámara de combustión y el cárter. El anillo de pistón más bajo, el anillo de aceite, tiene la tarea de raspar el aceite que se ha salpicado contra las paredes de la camisa interior del cilindro, prevenir su entrada en la cámara de combustión y ser quemado. Los anillos de pistón son fabricados de un material elás- tico que los hace presionar continuamente contra las paredes de la camisa. Figura. 27: Carcasa del volante y cárter de aceite
  • 34. SECCIÓN 2 - Motor 25 Biela La biela transfiere la potencia desde el pistón al cigüeñal, y pivota en ambos extremos. El extremo superior de la biela está fijo en el pistón con un pasador de pistón y el extremo inferior sobre el cigüeñal con una tapa del cojinete (casquete). Pasador de pistón y cojinetes de biela Para reducir rozamiento y desgaste de la biela en los puntos de unión con el pistón y el cigüeñal hay cojinetes reemplazables entre las superficies de con- tacto. Estos cojinetes deslizantes se componen de un marco de acero revestido con metal babbitt. El babbitt es una mezcla de cobre y el plomo (bronce al plomo). Es imprescindible que las superficies de con- tacto sean lubricadas cuando el motor opera para impedir su agarrotamiento. Esto es logrado cuando el aceite entra por un agujero en el cojinete. Al extremo superior de la biela, donde se une con el pistón, el cojinete consiste de un casquillo (buje) (1), y al extremo inferior donde se une con el cigüeñal el cojinete consiste de dos mitades (casquetes) (2). Cigüeñal Cuando el pistón es empujado hacia abajo después de la combustión, el cigüeñal comienza a girar. De esta manera el cigüeñal absorbe la potencia colectiva de todos los cilindros. El cigüeñal está fabricado de acero forjado y tiene una ubicación para cada cilindro, a las que se fijan adjuntas las bielas. Estas ubicaciones y sus contrapesos deben estar balanceados con precisión para evitar la vibración del motor. Los puntos de fijación donde el cigüeñal es soportado por el bloque de cilindros se llaman casquetes o cojinetes de bancada (1). También en este caso, se usan cojinetes deslizantes lubricados para reducir rozamiento. Para impedir que el cigüeñal se desplace de aquí para allá en la dirección longitudinal, hay dos anillos de tope (arandelas de empuje) (2) sobre cada lado del Figura. 28: Engranajes de distribución cojinete principal.
  • 35. 26 SECCIÓN 2 - Motor Amortiguador de vibraciones (damper) y Su extremo superior es redondeado, favoreciendo volante su acoplamiento a la sección abovedada regulable de la palanca oscilante. De esta forma es como la El amortiguador de vibraciones (1) se ubica en el palanca oscilante se mantiene en su lugar. extremo delantero del cigüeñal. Su propósito es contra- rrestar cualquier oscilación que pueda ocurrir en el Palanca oscilante (balancín) (4) y resorte de la cigüeñal cuando los pistones reciprocan. Las oscila- válvula (5) ciones someten al cigüeñal a cargas enormes y sin el La palanca oscilante, que está montada con amortiguador de vibraciones el cigüeñal se fatiga y se cojinetes sobre el eje de balancines, empuja las vál- rompe. La polea (2) está al frente del amortiguador de vulas hacia abajo cuando estas deben abrir. Los vibraciones. Hay un volante de fundición (3), al extremo resortes de la válvula se ubican entre el balancín y la trasero del cigüeñal que, con su peso, tiene un efecto culata de cilindros. Su propósito es cerrar las válvu- de amortiguación sobre el movimiento rotatorio del las nuevamente. Cuánto abren las válvulas es deter- cigüeñal. minado por la altura de los lóbulos sobre el árbol de levas. Alrededor del volante hay una corona sinfín (4), en la cual engrana el motor de arranque cuando el motor va El tornillo de ajuste en la parte trasera de la palanca a ser arrancado. oscilante es para ajustar la holgura de válvulas correcta, (la distancia entre la palanca oscilante y el extremo de caña de la válvula). Válvulas (6) y guías de válvula (7) Las válvulas se ubican en la culata de cilindros. Como son una pieza del techo de la cámara de com- bustión, deben sellar completamente durante la carrera de operación. Las válvulas son fabricadas de una aleación espe- cial de acero para tolerar las enormes temperaturas a las que son sometidas a durante la combustión. Para orientar sus movimientos en la culata de cilin- dros, las válvulas resbalan dentro de las guías de la Carcasa del volante y cárter de aceite válvula. La carcasa del volante (1) está fija al extremo trasero del bloque de cilindros. Aloja el vol- ante y per- mite la fijación de la trans- misión al motor. El cárter de aceite (2) es el fondo del motor y está fabri- cado de lámina de Figura. 29: Mecanismo de válvulas (árbol de levas montado en el bloque)
  • 36. SECCIÓN 2 - Motor 27 Figura. 30: Árbol de levas en la culata metal. El cárter de aceite es el depósito para el aceite Los componentes restantes, tales como las palan- que va a lubricar el motor. cas oscilantes, las válvulas y los resortes de las vál- vulas tienen las mismas funciones que las descritas anteriormente para el árbol de levas montado en el bloque. Figura. 31: Culata de cilindros
  • 37. 28 SECCIÓN 2 - Motor Figura. 32: Trayectoria de potencia en el motor Engranajes de distribución comienza a girar, conduce el árbol de levas (6) con la ayuda del engranaje de distribución (7). El eje Si el motor va a operar adecuadamente, son necesarias de levas empuja entonces hacia arriba el impulsa- ciertas funciones como el enfriamiento, la lubricación, la dor (8) y la varilla de empuje (9) para que el bal- inyección de combustible, etc. ancín (10) abra las válvulas de escape (11). Estos sistemas son conducidos por un número de Los gases de escape de la combustión se evacuan engranajes ubicados sobre el frente del bloque de cilin- del cilindro a través de la válvula de escape. Cuando dros. El término colectivo para estos engranajes es el el pistón está en su carrera hacia abajo nueva- de engranajes de distribución. En la mayoría de los mente, antes de la próxima carrera operativa, se motores estos engranajes son helicoidales para reducir cierra la válvula de escape. El mecanismo de las desgaste y permitir una operación silenciosa. Los válvulas abre ahora la válvula de admisión y aire engranajes de distribución son lubricados por el nuevo entra en el cilindro. sistema de lubricación del motor. Para impedir que el aceite salpique alrededor, los engranajes de distribu- ción se encajan en una cubierta llamada la tapa de dis- tribución. Cuando el engranaje del cigüeñal (1) gira, conduce un número de engranajes con las siguientes funciones:
  • 38. SECCIÓN 2 - Motor 29 El engranaje de reenvío o engranaje loco (2) transfiere potencia al engranaje del árbol de levas (3). El engranaje del árbol de levas, por medio del árbol de levas, conduce el mecanismo de válvulas que abre y cierra las válvulas. El engranaje del compresor (4), que es conducido por el engranaje del árbol de levas, conduce el compresor, que a su vez, genera el aire necesario para operar los frenos de aire, etc. El engranaje de la bomba de inyección (5) conduce la bomba de inyección, que provee al motor con el com- bustible en las cantidades correctas. El engranaje de la bomba de refrigerante, (bomba de agua) (6), que es conducida por un engranaje de reen- vío (7), conduce la bomba de refrigerante que bombea el refrigerante alrededor del motor. El engranaje de la bomba del servo (8) conduce la bomba auxiliar que bombea fluido hidráulico al meca- nismo de dirección. Cuando el conductor gira el vol- Figura. 33: Lubricación ante, la presión en el mecanismo de dirección aumenta y el vehículo es mucho más fácil de conducir. Un engranaje de reenvio (9) conduce la bomba de aceite que bombea el aceite a las piezas móviles del motor. Figura. 34: aspirador de aceite y bomba
  • 39. 30 SECCIÓN 2 - Motor Mecanismo de válvulas Hay básicamente dos configuraciones de válvulas y árbol de levas para motores diesel de camión, las insta- ladas en el bloque de cilindros y el diseño de árbol de levas en la culata. Debido a las estrictas regulaciones de emisiones, el árbol de levas en la culata ha resultado el diseño de elección en los últimos tiempos. Árbol de levas (1) (montado en el bloque) El árbol de levas está montado en el bloque y encima del cigüeñal. Cuando el cigüeñal gira, conduce al árbol de levas. En el árbol de levas hay un número de jorobas excéntricas, o lóbulos. Los lóbulos han sido hechos con precisión para asegurar que levanten el elevador en el instante correcto. El árbol de levas se monta en el bloque de cilindros sobre cojinetes lubricados con aceite y es guiado en su extremo delantero por un anillo de tope. Elevador de válvulas (2) y varilla de empuje (3) El elevador y la varilla de empuje transmiten el movi- miento de árbol de levas a la palanca oscilante (balan- cín). El extremo inferior del elevador está fabricado de un material extraordinariamente duro para resistir el desgaste contra el árbol de levas. Las varillas de empuje son de metal tubular fuerte y li- viano con extremos endurecidos. El extremo inferior de la varilla de empuje es abovedado para acomodarse sobre el elevador. Figura. 35: Válvula de descarga, enfriador de aceite y filtro de aceite
  • 40. SECCIÓN 2 - Motor 31 Árbol de levas en la culata El diseño de árbol de levas en la culata presenta el eje de levas en lo alto de la culata de cilindros sobre muñones con cojinetes. Las palancas oscilantes para los inyectores y las válvulas de admisión están en con- tacto directo con los lóbulos del árbol de levas, elimi- nando por lo tanto la necesidad de elevadores y varillas de empuje. TRAYECTORIA DE POTENCIA EN EL MOTOR Cuando el motor de arranque se engrana, gira el cigüeñal y el volante. Un pistón es empujado hacia Figura. 36: Enfriamiento del pistón
  • 41. 32 SECCIÓN 2 - Motor Figura. 37: Recorrido del lubricante arriba por la biela y comprime el aire en el cilindro. los cojinetes de bancada (13) y dentro del cigüe- Inmediatamente antes de que pistón alcance su ñal. El aceite alcanza los cojinetes de biela (14) a posición superior, la bomba de inyección inyecta el través de agujeros en el cigüeñal. Después el combustible en el cilindro y este enciende. Cuando aceite se bombea hacia arriba, por las bielas y ocurre la combustión en el cilindro (1), la presión lubrica los pasadores de pistón (15). Algo del aumenta y empuja el pistón (2) nuevamente hacia aceite de la línea principal va por conductos hasta abajo. los ejes de balancines(16). Debido a esto, el mecanismo de válvulas también se lubrican. Antes El movimiento descendente del pistón se transmite al de alcanzar el turbocargador (17) el aceite pasa a cigüeñal (3) por medio de la biela (4). Cuando el través del tubo externo (18) que conecta al bloque cigüeñal comienza a girar, arrastra al volante (5) con- de cilindros. El turbocargador necesita mucho juntamente con él. aceite ya que la unidad de turbina opera a La potencia que proviene de la combustión continúa velocidades sumamente altas, aproximadamente entonces por medio del tren de accionamiento hasta las 85,000 RPM. ruedas de tracción del vehículo. Cuando el cigüeñal La bomba de inyección y el compresor de aire toman su aceite a través de tubos de conducción SISTEMA DE LUBRICACIÓN de aceite externos. Generalidades Debido a que uno de los engranajes de distribución (19) está perforado y conectado al sistema de lubri- El objeto del sistema de lubricación es lubricar las pie- cación, el aceite se distribuye a los otros engrana- zas móviles del motor (A) con el aceite para minimizar jes de distribución. el rozamiento y el desgaste. El aceite retira la carbonilla y otros residuos dejados sobre las paredes del cilindro después de la combustión (D). También tiene una fun- ción de sellado (C) ya que la camisa interior del cilindro
  • 42. SECCIÓN 2 - Motor 33 ha sido diseñada de tal suerte que siempre hay una película delgada de aceite sobre sus paredes. Esto hace más fácil para los anillos del pistón sellar la cámara de combustión. El aceite también conduce el calor fuera del interior del motor (B), y a la vez tiene un efecto de silen- ciador. Aspirador de aceite (1) Antes de alcanzar la bomba de aceite, el aceite pasa a través de un aspirador ubicado en el fondo del cárter de aceite. Desde el aspirador el aceite pasa a través de un conducto de aspiración a la bomba. Figura. 38: conjunto tanque de combustible Bomba de aceite (2) La bomba de aceite es una bomba de engranajes condu- cida por un engranaje de reenvío en los engranajes de distribución. La bomba se compone de dos ruedas denta- das que giran en una carcasa de la bomba estrecha- mente sellada. Cuando las ruedas dentadas giran, el aceite es “transferido” entre sus dentaduras y las paredes de la carcasa de la bomba. Cuando las dentaduras engranan, el aceite es bombeado fuera dentro del sistema de lubricación. Figura. 39: Bomba de alimentación
  • 43. 34 SECCIÓN 2 - Motor La válvula de descarga o de alivio (1) Hay una válvula de descarga que impide que la presión de aceite llegue a ser excesiva a alta velocidad del motor. Cuando la presión alcanza un cierto valor, la vál- vula abre y el aceite sobrante corre de nuevo hacia el cárter de aceite. Enfriador de aceite (2) El objeto del enfriador de aceite es, con la ayuda del aceite del motor, conducir el calor lejos del interior del motor. Dentro del enfriador de aceite hay un panal que se conecta al circuito de refrigeración del motor. El aceite circula alrededor del panal y transfiere el calor al refrigerante. El enfriador de aceite provee alrededor del 10-15% del calor. Figura. 40: Filtro de combustible Filtro de aceite (3) Una de las tareas del aceite de lubricación es lavar las impurezas de las superficies de los puntos de lubri- cación del motor. El aceite se torna sucio y debe lim- piarse antes de ser devuelto nuevamente a los puntos de lubricación. El aceite es filtrado de sus impurezas grandes cuando pasa a través del aspirador en la bomba de aceite. Para conseguir librarlo de las partícu- las pequeñas de suciedad, el sistema de lubricación está equipado con hasta tres filtros, dependiendo del tipo de motor. Los filtros de aceite son cartuchos de fil- tro reemplazables que contienen inserciones hechas de papel plegado. Todo el aceite que viene de la bomba pasa a través de los filtros para ser limpiado antes de entrar nuevamente Figura. 41: Bomba de inyección en el motor. Si los filtros de aceite llegan a taparse, el aceite sin filtrar pasa por el filtro sin filtrarse y va directo al motor a través de una válvula de derivación que abre y permite que el aceite fluya al motor. Esta válvula de derivación (by-pass) se ubica en el soporte del filtro.
  • 44. SECCIÓN 2 - Motor 35 Enfriamiento del pistón El pistón se torna muy caliente cuando el motor está operando y, en algunos motores, requiere de refrigera- ción extra. La refrigeración del pistón se activa cuando la presión del aceite llega a ser tan alta que la válvula de enfriamiento del pistón en el bloque de cilindros se abre. El aceite es forzado entonces a través de ductos perforados en el bloque de cilindros a chorros de los enfriadores de pistón, uno para cada pistón. El aceite es entonces atomizado en el fondo del pistón. Recorrido del lubricante Figura. 42: El Gobernador La bomba de aceite (1), que es conducida por un engranaje de distribución, induce aceite desde el cárter de aceite (2). El aceite pasa entonces a través de un aspirador (3) ubicado entre el cárter de aceite y la bomba, y se bombea a la válvula de descarga (4). El aceite que retorna al cárter de aceite pasa a través del enfriador de aceite (5) donde se enfría. Cuando el motor es arrancado, y el aceite está todavía frío, evita el enfriador de aceite por medio de una válvula de deri- vación (6) para facilitar el calentamiento acelerado hasta la temperatura normal de funcionamiento. Después de que este aceite pasa a través del filtro de aceite (7) y si el filtro de aceite se llegara a atascar, el aceite será derivado del filtro a través de una válvula de derivación (8). Cuando la presión de aceite alcanza un cierto valor, se Figura. 43: Limitador de humos abre la válvula de enfriamiento del pistón (9) y libera lubricante a los enfriadores de pistón (10). Desde el filtro el aceite va a las líneas principales de aceite (11) que han sido perforadas en toda la longitud del bloque de cilindros. Desde aquí algo del aceite va por conduc- tos perforados a los cojinetes del árbol de levas (12), Figura. 44: Tubo de entrega
  • 45. 36 SECCIÓN 2 - Motor SISTEMA DE COMBUSTIBLE Tanque de combustible y unidad de entrega El combustible diesel necesario para operar el motor se almacena en el tanque de combustible, que es fabri- cado normalmente de acero o de aluminio. El tamaño del tanque depende del tipo de operación en que el vehículo va a ser usado. Normalmente, un tanque de combustible consta de una cubierta, un tubo de recolec- ción de combustible y un respiradero del tanque. En vehículos equipados con tanques de combustible dobles, se usa un solo tubo de recolección de combusti- ble y una sola unidad de medición y envió. El combusti- ble se iguala entre dos tanques por medio de una manguera de intercambio desde un tanque al otro. La unidad de envío del tanque de combustible está en el tanque de combustible y opera el medidor de com- bustible en el tablero. La unidad de envío básicamente consiste de una restato y una palanca con un flotador. Figura. 45: Tobera de inyección La sujeción de la palanca al restato se diseña como un contacto desli- zante y es regu- lado por el flotador. Un cable eléctrico conecta la unidad de envío con el medidor de com- bustible en el tablero. Cuando el tanque está lleno, la resistencia en el rostato es pequeña, y el medidor muestra lleno. Inyección de combustible Dos métodos comunes de inyección de combustible son la inyección unitaria electrónica y la inyección mecánica. La inyec- ción unitaria electrónica, se diseñó para cumplir los muy altos niveles de exigencia de las normas ambientales para motores de hoy. Para cumplir con estos reque- rimientos, debe ocurrir una combustión óptima. La com- bustión óptima requiere que se inyecte la cantidad exacta de combustible en la cámara de combustión bajo una presión muy alta y en el momento preciso. INYECCION MECANICA DE COM- BUSTIBLE Bomba de alimentación
  • 46. SECCIÓN 2 - Motor 37 Figura. 47: Sistema de unidad de inyección de combustible electrónica La bomba de alimentación es conducida por el giro de la bomba de inyección de combustible y toma combusti- ble desde el tanque de combustible. Su objetivo es bombear combustible a la bomba de inyección a una Cebado manual (2) cierta presión. La bomba de alimentación está también equipada con una bomba de cebado manual que puede El cebador manual se instala sobre la cabeza del usarse cuando se ha terminado el combustible en el filtro de combustible y se usa para bombear el tanque. Porque entonces hay que bombear el nuevo combustible y purgar el sistema cuando se combustible con la bomba de cebado manual a la vez requiere (cuando el motor no opera). que se evacua cualquier aire que haya entrado en el Filtro de combustible (3) sistema de combustible abriendo el tornillo de venti- lación en el soporte del filtro de combustible. Este sistema se equipa con un tornillo grande sobre el filtro de combustible ubicado en el motor. Filtro de combustible El interior del filtro consiste de un filtro especial de papel corrugado con una alta resistencia al agua y El combustible debe estar absolutamente limpio antes propiedades de filtrado óptimas. de entrar en la bomba de inyección. Aún partículas minúsculas pueden dañar los componentes de la
  • 47. 38 SECCIÓN 2 - Motor bomba de inyección, lo que resultará en suministro defectuoso de combustible al motor. Esto ocasionará perturbación en la combustión y opera- ción pobre del motor. Por consiguiente, el combustible debe pasar a través de dos filtros de combustible antes de que alcance la bomba de inyección. Estos filtros contienen cartuchos de papel plegado. El tarro de filtro y el cartucho de filtro son integrales, y se llaman filtros roscables. Bomba de inyección El combustible purificado se conduce entonces a la bomba de inyección, que aparece en dos modelos, una bomba en línea y una bomba de distribuidor (rotor). La bomba de rotor se usa principalmente en motores pequeños, y tiene un émbolo único para proveer el bombeo de combustible a los cilindros. La bomba en línea se usa para motores más grandes. Opera con un émbolo para cada cilindro del motor, y en consecuencia tiene una capacidad mucho mayor. Las bombas de inyección son fabricadas con gran precisión para ser capaces de alimentar combustible en las can- tidades apropiadas y en el momento indicado. Pura y simplemente, cuando el conductor pisa el pedal del acelerador influye sobre una varilla de control en la bomba de inyección. La varilla de control gira entonces los émbolos en la bomba y aumenta las cantidades de combustible que se inyectan en los cilindros. 1- Parte de bomba, 2 -Parte de inyector, 3 - Alojamiento de la válvula Figura. 48: Inyector unitario electrónico
  • 48. SECCIÓN 2 - Motor 39 Gobernador En un motor diesel el combustible y la alimentación de aire son independientes. En consecuencia, la bomba de inyección está equipada con un regulador que percibe la velocidad del motor. El propósito del gobernador es regular la cantidad de Desde la bomba de alimentación, el combustible combustible inyectado en el motor, limitando así la pasa primero a través del filtro (8) y luego por la velocidad máxima del motor. galería de combustible de la culata de cilindros (4). La galería de combustible se diseña para que rodee Una velocidad del motor excesivamente alta pondrá la pieza de la uni46dad electrónica de inyección gran esfuerzo sobre las partes componentes del motor, (EUI) (5) donde se colocan los agujeros de combusti- y las dañará. Si el pedal del acelerador se mantiene en ble. La válvula de rebose del sistema (6) se coloca cierta posición, el gobernador suministrará un poco más en la unión de salida de la galería de combustible. de combustible en las subidas y un poco menos en las bajadas. Limitador de humos
  • 49. 40 SECCIÓN 2 - Motor El objeto del limitador de humos es regular la dosis de combustible para que el humo negro del escape per- manezca dentro de los límites legales. Se engrana cons-tantemente y es regulado por la presión variante del turbocargador. El riesgo de humo negro es crítico cuando el motor está muy cargado y a baja velocidad. Filtro de aire En esta situación, el limitador de humos impide que la El aire requerido por el motor debe estar libre de bomba de inyección de combustible entregue la can- polvo, arena y otras partículas. En consecuencia, tidad máxima posible de combustible. Esto reduce la es importante que el aire se limpie antes de entrar cantidad de gases no quemados en el escape que en el motor. A medida que el aire entra en el filtro salen por el tubo de escape en forma del humo negro. de aire, encuentra un anillo de platina plásticas. Cuando el motor alcanza una velocidad alta, la combus- Estas platinas rompen el flujo del aire y ocasionan tión mejora y la emisión de humos se reduce. que cualquier partícula pesada caiga al fondo de la carcasa. Esta es conocida como la primera etapa. El aire entonces continúa pasando a través del elemento desde afuera hacia adentro, filtrando el aire aun más antes de entrar en el motor. Figura. 50: Entrada de aire con indicador de restricción
  • 50. SECCIÓN 2 - Motor 41 Figura. 51: Otra vista de una entrada de aire con indicador de restricción El limitador de humos es influenciado por la presión del turbocargador permitiendo a la bomba de inyección suministrar más combustible. Algunos vehículos están equipados con un dispositivo de encendido en frío (QOS) que provee al motor con una cantidad extra de combustible cuando está arrancando, cuando el motor está frío y es difícil arrancar. El dispositivo de arranque en frío está en el limitador de humos. En los motores de Isuzu se cuenta con dispositivos de arranque en frío (QOS: Quick on start) eléctricos los cuales, por medio de bujías incandescentes, calientan la carga de aire antes del encendido en frío del motor permitiendo un encendido más fácil y rápido. Tubo de entrega Los tubos de entrega desde la bomba de inyección a los inyectores se fabrican de tubo de acero de alto espesor. Deben tolerar la alta presión y no expandirse, ya que esto perturbaría la precisión de la inyección. El
  • 51. 42 SECCIÓN 2 - Motor diámetro interior de los tubos se adapta cabalmente para cada tipo de motor. Inyector o toberas de inyección El inyector está montado firmemente en la culata de cilindros. Su objetivo es, bajo gran presión, inyectar combustible atomizado en la cámara de combustión. El extremo del inyector se proyecta un poco dentro de la cámara de combustión y absorbe mucho calor. Para ser capaz de conducir lejos ese calor, el inyector se envaina en un manguito de cobre. Algo del combustible que se suministra al la boquilla se fuga por la camisa de la tobera del inyector y la aguja para enfriar un poco y lubricar el inyector. El combustible sobrante se devuelve entonces al tanque de combustible a través de la línea de retorno. Figura. 52: Turbocargador Figura. 46: Trayectoria del combustible diesel TRAYECTORIA DEL COMBUSTIBLE DIESEL El combustible se saca del tanque de combustible (1) a través del aspirador del tanque (2) mediante la bomba de alimentación (3). Se bombea entonces hasta el filtro de combustible (4) y es enviado a la bomba de inyección (5). El combustible es ahora sometido a alta presión y se bombea por los tubos de entrega (6) a los inyectores (7). El combustible Figura. 53: Múltiple de admisión
  • 52. SECCIÓN 2 - Motor 43 sobrante se devuelve al tanque de combustible por medio de una línea de retorno. Figura. 54: Enfriador de carga de aire Figura. 55: Pre - calentador Figura. 56: Múltiple de escape
  • 53. 44 SECCIÓN 2 - Motor UNIDAD DE INYECCION ELECTRONICA Generalidades Hay siete componentes importantes que comprenden el sistema de la unidad de inyección de combustible elec- trónica. La diferencia más importante entre los dos tipos de inyección es que con la unidad de inyección elec- trónica, el combustible se suministra y la inyección real se controla en la unidad del inyector y no a la bomba de combustible como se anotó con el sistema mecánico. Bomba de combustible (1) La bomba de combustible se instala en el motor, y es conducida por un engranaje. El propósito principal de la bomba es mantener el flujo y la presión correcta a todos los inyectores electrónicos. Figura. 57: Regulador de presión de escape (freno de motor) Figura. 58: Tubo de escape y silenciador
  • 54. SECCIÓN 2 - Motor 45 1. Eje de levas 4. Balancín 2. Tapón 5. Válvula de control 3. Regulador de presión de escape 6. Tubo de aceite Unidad de control electrónica - ECM (4) Freno de compresión En algunos motores el ECM tiene dos funciones princi- Durante las carreras de compresión y combustión del pales. Una que es calentar el combustible antes de motor (operativas), el freno de compresión controla la entrar en los inyectores. Las válvulas de inyección se apertura de las válvulas de escape y crea una sobre ubican al dorso del ECM y a medida que combustible presión en la cámara de combustión, lo que a la vez fluye a través de los alabes, el calor producido por el tiene un efecto de frenado sobre el cigüeñal. ECM calienta el combustible y simultáneamente este enfría el ECM. La función principal del ECM es recibir El árbol de levas tiene dos lóbulos extras sobre cada impulsos desde el pedal del acelerador y un número perfil de leva de escape. La altura de levantamiento de determinado de sensores en el motor, interpretarlos, y los lóbulos extras es muy baja cuando se compara con los lóbulos normales de escape. Para permitir que los lóbulos extras abran las válvulas de escape, los balan- cines de escape se configuran de una manera que la holgura de válvulas puede reducirse durante la secuen- cia de frenado.
  • 55. 46 SECCIÓN 2 - Motor enviar entonces señales electrónicas a los inyectores unitarios electrónicos controlando cuándo y cuánto combustible debe ser inyectado en la cámara de com- bustión. Válvulas de rebose (5) y de retención (6) La válvula de retención (5) se ubica en el línea de ali- mentación de combustible desde el tanque de combus- tible. La función de esta válvula es impedir que el combustible que es vaciado fuera de las líneas vuelva al tanque de combustible. La válvula de rebose (6) está ubicada atrás de la culata y está atornillada en la gale- ría de combustible. La válvula de rebose mantiene una presión de combustible constante y uniforme en la gale- ría de combustible en la culata de cilindros. Esta presión asegura que los inyectores están constante- mente llenos con combustible. Inyectores unitarios electrónicos (7) Un motor tiene normalmente cuatro o seis inyectores unitarios electrónicos (EUI), uno para cada cilindro. Cada inyector electrónico es una combinación de bomba de inyección e inyector pero opera a una presión mucho más alta que un inyector normal. La Figura. 60: Interruptores del freno de motor fuerza de compresión del EUI se transfiere por medio de un balancín desde un lóbulo en el árbol de levas en la culata como se describió anteriormente. El inyec- tor unitario consiste de tres piezas importantes: • La parte de bomba que consiste de un cilindro y un émbolo, equivalente al elemento de bombeo en la bomba de inyección. Esta porción provee la fuerza mecánica para la boquilla de rocío. • La parte de inyector, con un cuerpo de tobera, resorte y aguja de tobera. La porción de inyector realmente forma la inyección de combustible en la cámara de combustión. • El alojamiento de la válvula, con una válvula de inyección de combustible controlada electromag- néticamente. El alojamiento de la válvula recibe las señales del ECM que controla la sincronización del combustible inyectado en la cámara Figura. 49: Esquema del flujo de combustible Flujo de combustible La bomba de alimentación (1) se monta sobre el plato del engranaje de distribución y es conducida por medio de un rebaje en el eje de la bomba desde los engranajes de distribución del motor. La bomba de ali- mentación recoge el combustible del tanque de com-
  • 56. SECCIÓN 2 - Motor 47 Figura. 61: Trayectoria del aire bustible (7) a través de la unidad de control Después de la combustión el aire en forma de gases de electrónica del sistema de combustible (ECM) (2). El escape, se mueve a través del múltiple de escape (6) combustible de retorno desde la culata de cilindros tam- al turbo (3), donde acelera el rotor de la turbina. bién se encamina por la bomba de alimentación. Una Después de dejar el turbocargador, continúa al regula- línea de purga (3) pasa desde el dorso de la bomba de dor de presión de escape (7), antes de alcanzar el alimentación al tanque de combustible, y está diseñada silenciador (8). De allí los gases de escape se emiten para proveer la purga continua del sistema. a la atmósfera. ADMISIÓN DE AIRE Y SISTEMA DE ESCAPE
  • 57. 48 SECCIÓN 2 - Motor ADMISIÓN DE AIRE El aire requerido para la combustión se induce a través Radiador del sistema de admisión de aire. El sistema de conduc- tos de entrada de aire variará dependiendo del tipo de El radiador reduce la temperatura del refrigerante que carrocería de cada vehículo. El aire entra a través de deja el motor en 40 °F. El radiador consiste de dos una persiana al frente del vehículo o por una rejilla en la depósitos conectados por el panal del radiador. parte superior de la cabina y pasa por un conducto Después de dejar el motor, el refrigerante entra en hasta el filtro de aire. tanque de refrigerante caliente normalmente arriba o al lado derecho del radiador. De allí el líquido se dis- tribuye a través del panal, que consiste de una multi- tud de tubos estrechos a través de los cuales pasa el aire. En el lado exterior del panal hay aletas que aumentan la superficie de contacto con la corriente de aire, y así, el efecto de enfriamiento se mejora. Después de que el refrigerante se ha enfriado en el panal, se recoge en el tanque inferior o de la izquierda, desde donde es sacado por la bomba de refrigerante hacia el motor. Figura. 62: Circuito de refrigeración
  • 58. SECCIÓN 2 - Motor 49 Indicador de restricción de aire Si el filtro se tapona por el mugre, el aire tendrá dificul- tad para pasar a través, esto significa que faltará oxí- geno cuando ocurra la combustión en el motor. Para controlar la condición del filtro de aire, se usa un indica- dor de restricción de aire. Este indicador mide el vacío en el tubo entre el filtro de aire y el motor. Los dos tipos más comunes de indicadores de restricción son el de tipo de pistón, que se monta normalmente sobre el panel cortafuegos; y, el de tipo de dial, que se instala en el panel de instrumentos. Figura. 63: Bomba de refrigerante - termostato cerrado Figura. 64: Bomba de refrigerante - termostato abierto
  • 59. 50 SECCIÓN 2 - Motor Turbocargador El turbocargador empuja más aire en los cilindros del que podría ser inducido por los pistones. Entre más aire pueda forzarse en los cilindros, mayor la cantidad de combustible que puede ser quemada. En consecuencia, la salida de potencia del motor puede aumentarse sin aumentar su desplazamiento. Como usted puede ver en la ilustración, el turbo es conducido por el flujo de los gases de escape. El beneficio de un turbo cargador de este tipo es que no se necesita nin- guna potencia extra del motor para operarlo. Los gases de escape conducen un rotor de turbina, que alcanza una muy alta velocidad. Al otro extremo del eje que sostiene el rotor de la tur- bina está el rotor de un compresor. Cuando el rotor del compresor acelera, fuerza aire dentro de los cilindros y logra una sobre presión. La combustión de un motor turbocargado es más eficiente que la de un motor de aspiración natural, haciendo su operación más económica. Esta combustión más eficiente también provee gases de escape más limpios y así reduce la contaminación. El turbo también sirve como un silencia- dor extra tanto en el lado de la admisión como en el de escape, y reduce apreciablemente el nivel de ruido del motor. Figura. 65: Ventiladores de refrigeración Múltiple de admisión El aire que va a los diversos cilindros se distribuye desde el múltiple de admisión. El múltiple está fabri- cado de fundición de aluminio y se ha diseñado para presentar la menor resistencia posible al aire. Figura. 66: Tanque auxiliar y sonda de bajo nivel