Guia motores

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

1.1

PERSPECTIVA HISTÓRICA.

El motor de combustión interna se desarrolla como una evolución de la máquina
de vapor. En este motor el trabajo se obtiene por la combustión interna de una
mezcla de aire y combustible, a diferencia de la máquina de vapor, que aprovecha
la presión del vapor de agua que se produce por una combustión externa.
Los motores térmicos han servido al hombre por más de dos siglos y medio. En
los primeros 150 años se usaron los motores de vapor. No fué sino hasta 1860
que el motor de combustión interna llegó a ser realmente práctico. Los primeros
motores desarrollados para uso comercial quemaban mezclas de carbón a presión
atmosférica (no había compresión antes de la combustión).
Figura 1. Etienne Lenoir (1822-1900)

Fuente: http://tinyurl.com/EtienneLenoir.
El ingeniero franco – belga Etienne Lenoir (1822-1900), desarrolló en 1859 el
primer motor de combustión interna con fines comerciales (fig. 1). El gas y el aire
eran llevados dentro del cilindro durante la primera mitad de la carrera de pistón, la
carga era luego encendida por una chispa lo cual incrementaba la presión y los
gases quemados entregaban energía al pistón durante la segunda mitad de la
carrera. El ciclo se completaba con una carrera de escape. Cerca de 5.000 de


estos motores se construyeron en 1860 y 1865 en tamaños hasta de de 6 h.p. la
eficiencia era alrededor de 5%.
Un desarrollo más exitoso fue un motor atmosférico introducido en 1867 por
Nikolaus August Otto (1832-1891) y Eugen Langen (1833-1895), el cual usaba el
incremento de presión producido por la combustión de la mezcla de aire y
combustible para acelerar un mecanismo de pistón y cremallera tal que su
momento generaría un vacío en el cilindro.
Para superar este motor de baja eficiencia y peso excesivo, Otto propuso un ciclo
motriz con cuatro carreras del pistón (fig. 2), una carrera de admisión, una carrera
de compresión, antes de la ignición, una carrera de expansión o de potencia,
donde el trabajo era entregado a cigüeñal y finalmente una carrera de escape. El
propuso, también la incorporación de un sistema de inducción de carga
estratificada, aunque este no fué llevado a la práctica
.
Figura 2. Nikolaus August Otto (1822-1900)

Fuente: http://tinyurl.com/3nw6syq.
El primer prototipo de este motor de cuatro carreras funcionó en 1876. Una
comparación entre el motor Otto de cuatro tiempos y su predecesor, el motor
atmosférico de Langen, se muestra en la tabla 1.1 y explica el éxito del primero: la


enorme reducción de peso y volumen. Debido a esto fué posible la verdadera
producción industrial del motor de combustión interna. En 1890, casi 50.000 de
estos motores habían sido vendidos. El motor de Otto era a gas, mientras un exdirector

de la empresa de Otto, Gottlieb Daimler (1834-1900), enfocó sus

esfuerzos en producir el primer motor ligero, de alta velocidad, que funcionara con
gasolina. Finalmente logró desarrollar un carburador que evaporaba la gasolina y
la mezcla con aire. El nuevo motor corría a 900 revoluciones por minuto, casi siete
veces más rápido que la máquina construida por Otto. La tabla 1.1 1 indica las
diferencias entre el motor Otto contra el motor a gasolina
Tabla 1.1 Comparación entre los motores Otto cuatro tiempos y Otto-Langen.
PARAMETRO

Potencia al freno
Peso, lb, aprox.
3
Desplazamiento del pistón, in
3
Carreras de potencia por minuto in
Velocidad del eje, rpm
Eficiencia mecánica, %
Eficiencia total, %
Relación de expansión

MOTOR
ATMOSFÉRICO
(OTTO-LANGEN)

2
4000
4900
28
90
68
11
10

MOTOR A GASOLINA
4T (OTTO)

2
1250
310
80
160
84
14
2,5

En 1884, una patente francesa no publicada en 1862 adjudicaba a Alphonse Beau
de Rochas (1815-1893) el principio del ciclo de cuatro tiempos. Este
descubrimiento puso entela de juicio la validez de la patente de Otto, y en
Alemania fué invalidada. Beau de Rochas también propuso condiciones bajo las
cuales se obtenía la máxima eficiencia en un motor de combustión interna, ellas
fueron:
1. El mayor volumen del cilindro posible con el mínimo de superficies.
2. La mayor velocidad de trabajo posible.
3. La mayor relación de expansión posible.
4. La mayor presión posible al comienzo de la expansión.
Las primeras dos condiciones minimizan las pérdidas de carga por calor.

1

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La tercera condición reconoce que entre más grande sea la expansión de los
gases después de la combustión mayor será el trabajo logrado.
La cuarta condición demuestra la razón proporcional entre la presión inicial y la
expansión del cilindro, a mayor presión se logrará una mayor expansión posible,
las presiones originadas son más altas en todos los procesos y como
consecuencia habrá una mayor transferencia de potencia. Aunque Beau de
Rochas hizo estos escritos antes que Otto, él nunca llevó estas ideas a la práctica.
Por esta razón e inventor del motor de combustión interna moderno se le atribuye
a N. Otto.
En los años 1880 varios ingenieros (por ejemplo: Dugald Clero (1854-1913) y
James Robson (1844-1929)) en Alemania alcanzaron gran éxito al desarrollar el
motor de dos tiempos en el cual los procesos de escape y de admisión ocurren
durante el final de la carrera de potencia y el comienzo de la carrera de
compresión.
James Atkinson (1846-1914) en Inglaterra construyó un motor con una carrera de
expansión más larga que la carrera de compresión, éste tenía una alta eficiencia
pero mecánicamente era muy débil. Esto comprobó que la eficiencia era una
función directa de la rata de expansión.
Sin embargo la relación de compresión utilizada fué limitada a un número menor
de cuatro debido a problemas de detonación del combustible. Fueron requeridos
desarrollos posteriores en los sistemas de carburación e ignición, antes de que los
motores a gasolina de alta velocidad para automóviles llegaran a ser disponibles a
finales del siglo XIX. El progreso en los motores estacionarios también tuvo gran
desarrollo. A finales de 1890 se desarrolló un motor monocilíndrico a gas con
diámetro del pistón de 1300 mm el cual producía 600 BHP a 90 RPM.


En gran Bretaña, a causa de las restricciones legales sobre combustibles volátiles,
se propició la construcción de motores que utilizaban Keroseno.

Motores de

aceite de relación de compresión baja con vaporizadores de combustible externo e
ignición eléctrica se desarrollaron con eficiencias comparables a las de los
motores a gas (14% a 18%). El motor Herbert-Ackroyd (fig. 3), llegó a ser el motor
de aceite más popular en Gran Bretaña, el cual también se construyó en gran
número en los Estados Unidos.
Figura 3. Herbert Ackroyd Stuar (1864-1927)

Fuente: http://tinyurl.com/5r7ytzw.
En 1892 el ingeniero Alemán Rudolf Diesel (1858-1913) bosquejó en su patente
una forma nueva de motor de combustión mediante la ignición de un combustible
líquido dentro de aire calentado únicamente por la compresión (fig. 4); éste
permitía duplicar la eficiencia sobre otros motores de combustión interna. Fueron
posibles relaciones de compresión mucho mayores, sin detonación, sin embargo,
tomó 5 años en desarrollar un motor práctico con esfuerzos de Diesel y recursos
de M.A.N. en Ausburg.


Figura 4. Rudolf Diesel (1858-1913)

Fuente: http://tinyurl.com/5r7ytzw.
Los desarrollos en los motores así como su mercado constantemente creciente ha
continuado desde entonces. Un desarrollo más reciente ha sido el motor de
combustión interna rotativo.
Figura 5. Félix Wankel (1902-1988).

Fuente: http://tinyurl.com/3gc4767.


Aunque una amplia variedad de motores rotativos experimentales han sido
propuestos a través de los años, el primer motor de combustión interna práctico, el
motor Wankel (fig. 5), no fué probado exitosamente sino hasta 1957. Este motor
evolucionó a través de muchos años de investigación y desarrollo, se basó en los
diseños del inventor Alemán Félix Wankel.

Los combustibles también han tenido un gran impacto en el desarrollo del M.C.I.
Los motores más antiguos quemaban gas, gasolina y fracciones livianas de
petróleo, estos fueron construidos a finales del siglo XIX y se desarrollaron varios
tipos de carburadores para vaporizar el combustible y mezclarlo con aire. Antes
de 1905 habían pocos problemas con la gasolina, aunque la relación de
compresión era baja (4 o menos) para evitar la detonación, la alta volatilidad del
combustible facilitaba el arranque y permitía un buen funcionamiento en ambientes
fríos. Debido a la gran escasez de crudo y para satisfacer el incremento en la
demanda de gasolina (quintuplicada) entre 1907 y 1915, la producción de crudo
debió aumentarse. Mediante el trabajo de William Barton (1865-1954)

y sus

asociados de la Standard Oil of Indiana, se desarrolló un proceso de cracking
térmico en el cual los aceites más pesados eran calentados a presión y
descompuestos en combustibles más volátiles y menos complejos.

Esas

gasolinas producidas a través de este método, satisficieron la demanda, pero
debido a su mayor punto de ebullición crearon problemas de arranque en
ambientes fríos. Afortunadamente los sistemas de arranque de accionamiento
eléctrico se introdujeron en 1912, justo en el momento que se necesitaban. En
zonas rurales, el Keroseno fue el combustible usado para motores de combustión
interna, ya que éste se usaba para calentamiento e iluminación.
En el periodo posterior a la I guerra mundial se tuvo un avance significativo en el
conocimiento de cómo los combustibles afectan la combustión y particularmente la
detonación. El efecto antidetonante del tetraetilo de plomo fue descubierto por la
General Motors y estuvo disponible como aditivo para la gasolina en los Estados


Unidos en 1923. A finales de los años 30s, Eugne Houdry encontró que al hacer
pasar petróleo vaporizado sobre un catalizador activado a temperaturas entre 450
y 480 ºC, éste era convertido en gasolinas de mayor calidad que las obtenidas por
el método de Cracking.
Estos desarrollos y otros permitieron que se produjeran combustibles con mejores
propiedades antidetonantes en grandes cantidades, así la relación de compresión
de los motores se incrementó constantemente mejorando la potencia y la
eficiencia. Durante las últimas décadas, han aparecido factores importantes que
afectan significativamente el diseño y la operación de los motores de combustión
interna. Estos factores son:
•

La necesidad de controlar la contaminación del aire.

•

La necesidad del consumo de combustible.

El problema de la contaminación del aire producida por los automóviles empezó a
notarse en las décadas de los 40s, en la ciudad de los Angeles. En 1952 el
profesor A.J. Haagen Smith demostró que el problema del smog resultaba de las
reacciones entre óxidos de nitrógeno e hidrocarburos en presencia de la luz solar.
Oportunamente se llegó a establecer que el automóvil era el mayor contribuyente
de emisiones de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno, así como el primer causante
de los altos niveles de monóxidos de carbono en áreas urbanas. Los motores
Diesel son fuentes significativas de hollín o partículas de humo, así como de
hidrocarburos y óxidos de nitrógeno.
Como resultado de estos estudios, las normas sobre emisiones para automóviles
en los Estados Unidos fueron introducidas primero en California y luego en el resto
del país, al comienzo de los años 60s. La tabla 1.2 2 muestra los límites máximos

2

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permitidos para las emisiones en Estados Unidos a partir de 1968, año en el cual
se impusieron por primera vez controles a este respecto.3
Tabla 1.2 Límite de emisiones en los Estados Unidos
MODELO
(AÑO)

Precontrol
1968-69
1970-71
1972
1973-74
1975-76
1977-79
1980
1981-90
1991-93
1994-98
1994-98
19992003
19992003

VIDA UTIL
AÑOS/1000 MILLAS

EMISIONES MÁXIMAS g/millas
OXIDO DE
NITROGENO
(NOx)

MONOXIDO DE HIDROCARBONOS
CARBONO (CO)
(HC)

PARTICULAS
(PM10)

5/50
5/50
5/50
5/50
5/50
5/50
5/50
5/50
5/50
5/50
10/100

84
51
34
28
28
15
15
7,0
3,4
3,4
3,4
4,2

10,6
6,3
4,1
3,0
3,0
1,5
1,5
0,41
0,41
0,41
0,25
0,31

4,1
3,1
3,1
2,0
2,0
1,0
1,0
0,4
0,6

0,20
0,08
0,10

5/50

3,4

0,075

0,2

0,08

10/100

4,2

0,090

0,3

0,08

Las normas Europeas para emisiones de vehículos a gasolina y Diesel se
muestran en la tabla 1.3 y 1.4 respectivamente.
Se ha logrado una gran disminución en las emisiones contaminantes de motores
Diesel y de ECH. Para el control de emisiones la mayoría de los automóviles
modernos se equipan con convertidores catalíticos (se dará desarrollo en el
sistema de escape)
La norma euro V es el actual indicador de emisiones contaminantes, con base a
ella los diseños de nuevos sistemas de alimentación, sistema de tratamiento de
gases de escape y la implementación de nuevas tendencias en los combustibles,
se ha logrado aplicar el desarrollo sostenible en motores alternativos.

3

Ver anexo normas TIER I ( 2003) y TIER II (2009)


Los siguientes fueron los cambios más representativos de la Norma Euro IV, con
respecto a la vigente.
Emisiones procedentes de los coches diesel:


Monóxido de carbono: 500 mg/km;



Partículas: 5 mg/km (o una reducción del 80% de las emisiones respecto de la
norma Euro IV).



Óxidos de nitrógeno (NOx): 180 mg/km (o una reducción del 20% de las emisiones
respecto de la norma Euro IV).




Emisiones combinadas de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno: 230 mg/km.
Emisiones procedentes de los coches de gasolina o que funcionan con gas natural
o con GLP:



Monóxido de carbono: 1000 mg/km;



Hidrocarburos no metanos: 68 mg/km;



Hidrocarburos totales: 100 mg/km;



Óxidos de nitrógeno (NOx): 60 mg/km (o una reducción del 25 % de las emisiones
respecto de la norma Euro IV);



Partículas (únicamente para los coches de gasolina de inyección directa que
funcionan con combustión pobre): 5 mg/km (introducción de un límite que no
existía en la norma Euro IV).
Figura 6. Normas que regulan las emisiones en el mundo.

Fuente: http://tinyurl.com/6hw2o24.


En la figura 6, se muestra las diferentes reglamentaciones a nivel mundial y su
influencia en cada continente. Nótese que para Colombia se rige por la normal
EPA Tier 0.
La preocupación por los efectos tóxicos del plomo en los aditivos antidetonantes
ha conllevado a la reaparición de la gasolina sin plomo (unleaded). También el
máximo contenido de plomo en la gasolina con plomo (leaded) ha sido
sustancialmente reducido.
Los requerimientos de los controles de emisiones contaminantes, así como el
desarrollo de combustibles han producido cambios importantes en la forma como
se diseñan y operan los motores de combustión interna.
Los motores de combustión interna son también una fuente importante de ruido.
Hay varias fuentes de ruido en el motor, el sistema de escape, el sistema de
admisión, el ventilador utilizado en el sistema de enfriamiento y otros.
El ruido puede ser generado por efectos aerodinámicos, por fuerzas que resultan
de los procesos de combustión o por excitación mecánica de componentes
rotativos o reciprocantes. La legislación sobre niveles de ruido en vehículos para
la conservación del medio ambiente se introdujo a comienzos de los 70s.
Durante los años 70s, el precio del petróleo se elevó rápidamente a varias veces,
esto preocupó demasiado la disponibilidad del petróleo a largo plazo.

Se

produjeron presiones para el mejoramiento de la eficiencia de los motores de
combustión interna.
No obstante las exigencias del control de emisiones han dificultado el
mejoramiento en la disminución del consumo de combustibles, esto impacta
directamente en la eficiencia del motor al disminuir las relaciones de compresión
en los motores de encendido por chispa. Actualmente está en proceso de


desarrollo las nuevas tecnologías en los combustibles que difieren de los
tradicionales (la gasolina y el Diesel), se presta especial atención a los
combustibles no derivados del petróleo, gas natural, metanos y etanos, mientras
que la gasolina sintética y el Diesel hecho de esquisto o Carbón y el hidrógeno
pueden ser posibilidades en el futuro.
Podría pensarse que después de más de un siglo de desarrollo el motor de
combustión interna ha alcanzado su máximo grado de optimización y rendimiento,
pero no es así.

Los motores continúan mostrando mejoras importantes en la

eficiencia, la potencia y la calidad de control de las emisiones nocivas.

Los

nuevos materiales ofrecen la posibilidad de reducir el peso, costo y las pérdidas de
calor, así como la fabricación de sistemas diferentes y más eficientes en los
motores.
El primer vehículo con motor híbrido que apareció en el mercado fue el Prius de
Toyota en 1997, y fue el único en combinar ambos sistemas para maximizar sus
ventajas. La finalidad de la aplicación de los motores híbridos en los automóviles
es reducir al mínimo el nivel de emisiones contaminantes y el consumo de
combustible.
Sin embargo, el ingeniero alemán Porche (1901), fue el pionero en la introducción
en la sociedad del coche híbrido. Su primer prototipo fue el Lohner-Porsche y
estaba propulsado por un motor de gasolina – de la marca Daimler – y dos
motores eléctricos montados en los bujes de las ruedas.
Los motores estaban alimentados por un paquete de baterías, que a su vez eran
cargadas por un generador de corriente movido por el propio motor de gasolina.
Las características básicas del diseño de estos automóviles con propulsores
híbridos son: la incorporación de motores de baja cilindrada y una carrocería


construida en materiales ligeros con una aerodinámica optimizada para minimizar
la resistencia del viento, y compensar así el peso de las baterías.
Figura 7. Motor Toyota Prius de 1500 cc, 58 cv de potencia con un motor eléctrico
de 40 cv.

Fuente: http://tinyurl.com/3e4bky2.
En el caso de híbridos gasolina-eléctricos (fig. 7), cuando el motor de combustión
interna funciona, lo hace con su máxima eficiencia. Si se genera más energía de la
necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga las baterías del
sistema. En otras situaciones, sólo el motor eléctrico funciona al alimentarse de la
energía guardada en la batería. Todos los coches eléctricos utilizan baterías
cargadas por una fuente externa, lo que les ocasiona problemas de autonomía de
funcionamiento sin recargarlas. Este inconveniente habitual se evita con los
coches híbridos.
Entre las ventajas que tienen estos automóviles con motor híbrido se encuentran:
Menor emisión de contaminantes acústica y atmosférica que un motor
convencional, mayor autonomía que un eléctrico simple, en recorridos cortos no se
utiliza el motor convencional, por lo que éste no trabaja en frío y mejora su
envejecimiento.


Respecto de las desventajas, un coche híbrido tiene mayor peso que un coche
convencional (hay que sumar el motor eléctrico y las baterías), También tiene más
complejidad y más posibilidad de desperfectos y alto costo.
Aunque todavía no es un hecho muy concreto sí es cierto que los coches que
mezclan la propulsión eléctrica con motores a gasolina están ganando terreno. Lo
que está claro es que los avances tienden a una propulsión que reduzca de forma
notoria los contaminantes y aumente la autonomía.
La microtecnología es un área de investigación en creciente expansión, que surge
a partir de la miniaturización de los componentes electrónicos, algunas de estas
técnicas se usan para construir motores microtecnológicos (fig. 8).
Figura 8. Micromotores

Fuente: http://tinyurl.com/5r4ygp9.
Un grupo de investigadores europeos, han desarrollado un motor de combustión
en miniatura, que es mucho más eficiente que las baterías clásicas.La idea original
fue propuesta por Alan Epstein y Stephen Senturia del Instituto de Massachusetts
(MIT) en el año 1990 y ahora han retomado dicho proyecto.
El objetivo es producir un micromotor de combustible con un tamaño de
5x15x3mm (tamaño aprox.), que podría generar 11.2w de potencia con una
velocidad de 50.000 rpm.


Sin embargo el proyecto no está exento de problemas. Uno de ellos es la baja
tolerancia que tiene el silicio a las altas temperaturas que provoca la combustión.
Una de las soluciones propuestas es desarrollar los componentes con materiales
cerámicos, salvando así el gran limitante de la temperatura. En la fig. 9, se
observa las pequeñas dimensiones de una rueda dentada para un micromotor.
Figura 9. Dimensiones de las ruedas dentadas de un micromotor

Fuente: http://tinyurl.com/6k2dutj
La utilidad de estos micromotores es enorme, ya que su tecnología podría
aplicarse a dispositivos médicos, militares, ordenadores portátiles, teléfonos
móviles y mucho más. En la fig. 9 se observa una rueda dentada de un micromotor
que tiene unas dimensiones menores a 0.3 mm.
La innovación y desarrollo tecnológico seguirá para los motores de combustión
interna hasta el día en el cual el hombre se ingenie una máquina más sencilla y
versátil como lo son los motores alternativos en la industria.


1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MÁQUINAS TÉRMICAS ALTERNATIVAS.

Las Máquinas Térmicas Alternativas se dividen en:



Compresores alternativos: Son máquinas de desplazamiento positivo en
las cuales sucesivas cantidades de gas quedan atrapadas dentro de un
espacio cerrado y, mediante un pistón, se eleva su presión sin que existan
algún tipo de ignición del gas.



Motores alternativos: Son máquinas térmicas en los que los gases
resultantes de un proceso de combustión empujan un émbolo, pistón o
rotor, desplazándolo en el interior de un cilindro y haciendo girar un
cigüeñal, obteniendo finalmente un movimiento de rotación.

Hay diferentes tipos de motores de combustión interna que pueden ser
clasificados de acuerdo a los siguientes criterios:
1. Según la aplicación, en motores de automóvil, camiones, locomotoras,
aviones, marinos, sistemas de generación de potencia portátiles y
generación de energía eléctrica.
2. Según el diseño básico del motor, en motores reciprocantes y rotativos.
Los motores reciprocantes (fig. 10), obtienen la energía mecánica
mediante un mecanismo alternativo, compuesto por un embolo o pistón,
que se mueve linealmente (alternativamente) en el interior de un cilindro, y
un sistema de biela-manivela que transforma este movimiento en un giro de
un eje denominado cigüeñal.


Figura 10. Motor reciprocante refrigerado

Figura11. Motor rotativo

por aire

Wankel

Fuente: http://tinyurl.com/6kc8usf.

Fuente: http://tinyurl.com/6epmwnt

Los motores rotativos (fig. 11) obtienen la energía mecánica mediante un
mecanismo de movimiento angular, compuesto por un rotor, que

gira

libremente sobre una excéntrica generando y transmitiendo el movimiento
directamente al eje de salida.

Por su simplicidad posee menos partes

móviles que el motor alternativo.
3. Según el ciclo de trabajo, en ciclo de cuatro tiempos, de aspiración natural,
sobrealimentado y turbocargado; en ciclo de dos tiempos, con barrido por el
cárter, sobrealimentado, supercargado y turbocargado.

4. Según diseño y localización de las válvulas o las lumbreras, válvulas sobre
la culata (fig. 12b), válvulas en el bloque (fig. 12a), válvulas rotativas,
lumbreras de barrido cruzado (lumbreras de admisión y escape ubicadas en
lados opuestos del cilindro en uno de sus extremos), lumbreras de barrido
en bucle (lumbreras de admisión ubicadas en un mismo lado del cilindro y


en uno de sus extremos), barrido uniflujo (válvulas o lumbreras de admisión
y escape ubicadas en diferentes extremos del cilindro).

Figura 12. Disposición de las válvulas: a) sobre el bloque, b) sobre la culata.

a)
Fuente: http://tinyurl.com/3byb3m4

b)
Fuente: http://tinyurl.com/3avv7t8

5. Según el combustible utilizado, en motores de gasolina, Diesel, gas natural,
GLP (Gas de Petróleo Licuado), alcohol (metanol, etanol), hidrógeno y
otros.
6. Según el método de ignición, en motores de ignición por chispa (MICH),
motores de ignición por compresión (MIC) (en Diesel convencionales así
como la ignición en motores a gas mediante la inyección piloto de aceite
combustible).
Los MOTORES DE IGNICIÓN POR CHISPA (MICH), llamados también
motores Otto, son máquinas que requieren de un agente externo (chispa)
para producir el encendido del combustible en la cámara de combustión
(Figura 13).


Figura 13. Motor a Gasolina Dodge Magnum, 5.7 l, V-8. (Daimler Chrysler)

Fuente: http://tinyurl.com/3t7zwjb

Los MOTORES DE IGNICIÓN POR COMPRESIÓN (MIC) o motores
Diesel. Son motores que utilizan el aumento de temperatura en el
combustible logrando el autoencendido del mismo al inyectarse a presión
en un volumen de aire comprimido, (Figura 14).
Figura 14. Motor Diesel Jeep Grand Cherokee 2003, 3.7 l. Direct injection.

Fuente: http://tinyurl.com/42fxbmy.


Las turbinas a gas son también por definición motores de combustión
interna.

Sin embargo convencionalmente el término se usa sólo para los

motores que se encienden por chispa (MICH) y por compresión (MIC).

7. Según el método de preparación de la mezcla, en motores de carburador
(fig. 15a), de inyección de combustible en las lumbreras de admisión o en el
múltiple de admisión, de inyección de combustible dentro de los cilindros
(fig. 15b).
Figura 15. Diferentes mecanismos de mezcla: a) Carburador, b) Inyección.

a)
Fuente: http://tinyurl.com/3u6alwh

b)
Fuente: http://tinyurl.com/3couwxz.

8. Según el diseño de la cámara de combustión, cámara cerradas (en forma
cilíndricas (fig. 16a y 16b), de cuña (fig. 16c), hemisférica (fig. 16d), dividida
de pistón cóncavo (fig.17), (pequeñas y grandes cámaras auxiliares por
ejemplo, cámaras de turbulencia, precámaras de combustión).


Figura 16. Cámaras de combustión cerrada a) cilíndrica, b) y c) en cuña, d)
hemisférica.

a)

b)

c)

d)

Fuente: http://tinyurl.com/3vx69oe

Figura 17. Cámara abierta (Pistón cóncavo).1

9. Según el método de control de carga, en MCI de estrangulamiento de
mezcla de aire y combustible sin que ésta varíe, control o estrangulamiento
del flujo de combustible únicamente, en sistemas de estrangulamiento
mixtos.

1

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10. Según el método de enfriamiento, enfriado por agua, enfriado por aire, sin
enfriamiento (solamente por convección natural y radiación).
11. Según el tipo de servicio, para vehículos de carretera, de aplicación
ferrovial, aviación, uso domestico, estacionario, marino, entre otros. Veasé
la tabla 1.52

Tabla 1.5 Clasificación de los motores reciprocantes según tipo de servicio.

ECH: Encendido por chispa; EC: Encendido por compresión.

1.3 CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES ALTERNATIVOS

El objetivo de los motores de combustión interna es la de convertir una energía
química contenida en el combustible como gasóleo o gasolina, gas o electricidad,
2

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a una energía mecánica que suele ser el movimiento rotatorio de un árbol o un
eje. En los motores de combustión interna a diferencia de los motores de
combustión externa, dicha energía se libera mediante la combustión del
combustible dentro del motor. La mezcla de aire y combustible que se introduce al
cilindro antes de la combustión y los residuos de la combustión quemados son los
fluidos de trabajo reales. La combustión efectiva se produce en la interacción
directa entre estos fluidos de trabajo y los componentes mecánicos del motor. Los
motores de combustión interna se pueden clasificar:

1.3.1

SEGÚN EL CICLO DE OPERACIÓN.

La mayoría de los motores de combustión interna en la industria son máquinas
reciprocantes, los cuales contiene un pistón que realiza un movimiento lineal
dentro de un cilindro transmitiendo la energía por medio de un mecanismo biela –
manivela al eje de salida.
La rotación de la manivela es producida por un movimiento cíclico en el pistón, tal
como se observa en la figura 18. El pistón llega al punto muerto superior (PMS) y
al punto muerto inferior (PMI) cuando la manivela se encuentra en el punto mínimo
y máximo respectivamente de la carrera.
El volumen barrido por el pistón o la diferencia entre el volumen máximo o total
(Vd) y el volumen muerto (Vc). La relación entre el volumen máximo y el volumen
mínimo es la relación de compresión (Rc), valores típicos para la relación de
compresión están entre 8 y 12 para motores de encendido por chispa, y entre 12 y
24 para MIC.


Figura 18. Geometría básica de un motor reciprocante de combustión interna. 3

MOTORES DE CUATRO TIEMPOS.
La mayoría de los motores reciprocantes operan en lo que se conoce como el ciclo
de cuatro tiempos, cada cilindro requiere cuatro carreras de su pistón, dos
revoluciones del cigüeñal para completar la secuencia de eventos que producen
una carrera de potencia. Tanto motores de encendido por chispa como de
encendido por compresión usan este ciclo el cual consta de:
Una carrera de admisión (fig. 19a), la cual comienza desde el PMS
descendiendo, el pistón dentro del cilindro inicia su descenso por la acción de la
3

Adaptado de: Seminario virtual: Motores Diesel, manual de mantenimiento y reparación, Diseli editores
2009?


inercia completa del motor, (los otros pistones, el cigüeñal, el volante de inercia y
el sistema que se esté impulsando con el motor). La válvula de admisión está
completamente abierta y permite el llenado del cilindro con la mezcla aire
combustible (MICH) o aire (MIC) sin estrangular, ni mezclar. La válvula de escape
se encuentra cerrada. Hacia el final de la carrera de admisión la válvula de
admisión se cierra y finaliza el llenado del cilindro.
Una carrera de compresión (fig. 19b), que comienza desde el PMI. Las válvulas
de admisión y escape están completamente cerradas y el pistón comienza su
ascenso por acción de la inercia nombrada anteriormente, la mezcla dentro del
cilindro se comprime a una pequeña fracción de su volumen inicial. Para motores
Diesel el aire es comprimido entre 14 y 24 veces, según el diseño del motor,
generando unas temperaturas superiores a 900 ⁰C.
Figura 19. Ciclos de operación de cuatro tiempos a) Admisión; b) Compresión. 4

a)

b)

Unos instantes antes de finalizar el ascenso del pistón, se produce la inyección del
combustible a través del inyector. La razón por la cual se aplica dicha técnica
4

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antes de llegar el pistón al PMS radica en el tiempo que requiere el combustible
para inflamarse y liberar el máximo de su energía. La presión de inyección varía
mucho según los diseños del fabricante, sin embargo oscila entre los 350 a 2000
Bar de presión. Ésta presión es necesaria para que el combustible ingrese a la
cámara, se pulverice y se disperse. Para un MICH el frente de llama es producido
por una chispa eléctrica que se logra por medio de dos electrodos ubicados
frontalmente a pocos milímetros entre sí que permiten el salto de una chispa
eléctrica. Para motores a compresión el combustible se auto enciende a una
temperatura y presión característica.

Figura 20. Ciclos de operación de cuatro tiempos c) Potencia; d) Escape. 5

c)

d)

Una carrera de potencia o carrera de expansión (fig. 20c), la cual empieza con el
pistón en PMS) descendiendo hasta el PMI a causa de los gases a alta presión y
temperatura quienes empujan el pistón hacia abajo y fuerzan la manivela a rotar,
el trabajo obtenido durante la carrera de potencia es cerca de 5 veces mayor que
el realizado por el pistón durante la carrera de compresión. Cuando el pistón se
acerca al PMI, la válvula de escape se abre e inicia el proceso de escape.
5

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Una carrera de escape (fig. 20d), donde los gases producidos durante la
combustión salen del cilindro, primero porque la presión en el cilindro es
sustancialmente mayor que la presión en el escape, y porque son barridos por el
pistón cuando éste se mueve hacia el PMS. Cuando el pistón se acerca al PMS, la
válvula de admisión abre y es sólo hasta después de pasar por PMS que la válvula
de escape cierra e inicia el ciclo otra vez. Para obtener una mayor salida de
potencia a partir de un tamaño dado de motor, así como un diseño más sencillo de
válvulas, se desarrolló el ciclo de dos tiempos, el cual es aplicable tanto en
motores de encendido por chispa como en motores de encendido por compresión.
Por cada ciclo completo el cigüeñal recibe el impulso del pistón únicamente por
espacio de media vuelta; en las siguiente tres medias vueltas el pistón absorbe
trabajo. La energía para llevar a cabo estas carreras (escape, admisión y
compresión), es suministrada por el volante, cuya elevada masa le permite
almacenar durante la fase de explosión la energía necesaria para realizar este
trabajo

MOTORES DE DOS TIEMPOS.

Los motores de dos tiempos se diferencias de los de cuatro tiempos por la
admisión y escape de los gases no tiene válvulas. En lugar de ellas hay tres
agujeros que se llaman lumbreras o ventanas –las lumbreras de escape, de carga
y de admisión- y que están construidos en la superficie del cilindro. Las lumbreras
cierran o abren por medio del mismo pistón cuando éste se mueve hacia arriba y
hacia abajo.
El motor de dos tiempos debe completar la admisión, la combustión y el escape en
un movimiento completo del pistón hacia arriba y hacia abajo.


La carrera de potencia (fig. 21a), comienza cuando el pistón se eleva del punto
muerto inferior (PMI), con lo que se descubre la lumbrera de admisión y se
introduce una carga de combustible en la carcasa o cárter hermético. Al continuar
ascendiendo el pistón, cierra la lumbrera de escape y también la de carga, al
tiempo que completa la compresión de la mezcla de combustible y aire en la
cámara de combustión.
Figura 21. Ciclo dos tiempos en un motor a gasolina: a) Potencia o expansión, b)
Compresión

a)

b)

Fuente: http://tinyurl.com/3p97rb5.
La carrera de compresión (fig. 21b), comienza Inmediatamente antes del punto
muerto superior (PMS), se enciende la mezcla, y el pistón desciende impulsado
hacia abajo. Al descender, descubre la lumbrera de escape y permite que los
gases quemados salgan. Al mismo tiempo la parte inferior del pistón actúa como
una bomba e impulsa la mezcla de combustible y aire que se encuentra en el


cárter hacia la lumbrera de carga, por la que pasa, y llega a la cámara de
combustión preparada para entrar en ignición.
El ciclo de dos tiempos se desarrolla para una vuelta o revolución del cigüeñal, sin
embargo es difícil llenar el volumen desplazado con mezcla fresca pues una parte
de ella fluye directamente a la atmósfera durante el proceso de barrido.
En los motores de dos tiempos modernos, la lumbrera de carga suele tener la
forma adecuada para dirigir el vapor combustible hacia la parte más alta del
cilindro, bien separada de la lumbrera de escape. Con estas precauciones, es
inevitable, sin embargo, que haya alguna mezcla de gases quemados y sin
quemar. Esta es la razón por la que el motor de dos tiempos produce más
contaminación atmosférica que su equivalente de cuatro tiempos.
Como cada pistón del motor de dos tiempos produce un tiempo de explosión por
cada revolución del cigüeñal, el motor de dos tiempos debería tener teóricamente
el doble de potencia que el motor de cuatro tiempos con cilindros de las mismas
dimensiones, pero en la práctica rara vez tiene más potencia que una y media
veces.
Hay varias razones que justifican dicho comportamiento. Una de ellas es que las
lumbreras de admisión y de carga son aperturas inalterables cuya banda de
eficacia operativa es relativamente pequeña. Si esas lumbreras están diseñadas
para utilizar una gran cantidad de combustible, el motor tenderá a funcionar bien
solamente a altas revoluciones. Si, por el contrario, las lumbreras están diseñadas
para dar paso a pequeñas cantidades de combustible, el motor funcionará bien
únicamente a régimen reducido, pero mal a velocidad elevada.
Por el contrario, en el motor de cuatro tiempos las operaciones de ciclo completo
admisión, compresión, combustión y escape, están exactamente ordenadas con
independencia de unas respecto a las otras, y de la misma forma se gradúa cada
una por separado para conseguir en cada caso el máximo de rendimiento posible.


En el motor de dos tiempos no hay posibilidad de conseguir el cruzado de
válvulas, puesto que no las tiene, y es el pistón, de dimensiones invariables, quien
realiza todas las operaciones de apertura y cierre en una sucesión que no tiene la
mínima posibilidad de alteración.
Una segunda razón para que el motor de dos tiempos no tenga la eficacia que se
podía haber esperado es que, como el pistón se mueve al doble de velocidad de lo
que se necesita en un motor de cuatro tiempos de un número de revoluciones por
minuto semejante, está sometido a un calentamiento mayor; pero su papel extra
de abridor y cerrador de lumbreras exige que se lo fabrique y mantenga para
tolerancias más estrechas.
Por esta razón es inevitable un desgaste superior al del motor de cuatro tiempos,
lo que afecta también de manera inevitable su rendimiento.

1.3.2

CICLOS TERMODINÁMICOS.

Los ciclos termodinámicos indican la equivalencia teórica sobre los ciclos de
operación real en los motores alternativos.

Los ciclos termodinámicos que

permiten el análisis de los Motores alternativos son:


Ciclo Otto: ciclo de motores de ignición por chispa. En la figura 22, se
observa los diferentes ciclos de operación para un motor de cuatro
tiempos. Para una mejor comprensión véase:
http://www.youtube.com/watch?v=u7geC32XZrY


Figura 22. Ciclo termodinámico Otto.

Fuente: http://tinyurl.com/3cb94d3. Editada por el autor.

0 - 1 Admisión

3 – 4 Potencia

1 – 2 Compresión

4 – 1 Apertura de la válvula de escape

2 – 3 Chispa

1 – 0 Escape



Ciclo Diesel: Ciclo de motores de ignición por compresión en el que se
omite

las fases de renovación de carga y asume que el fluido

termodinámico que trabaja es un gas perfecto. En la figura 23, se observa
los diferentes ciclos de operación para un motor de cuatro tiempos. Para
una mejor comprensión véase:
http://www.youtube.com/watch?v=ci6QP33yCp4


Figura 23. Ciclo termodinámico Diesel.

Fuente: http://tinyurl.com/3lkdkes. Editada por el autor.

0 - 1 Admisión.

3 – 4 Potencia

1 – 2 Compresión.

4 – 1 Apertura de la válvula de escape

2 – 3 Detonación.

1 – 0 Escape



Ciclo Atkinson: Ciclo de motores rotativos; fue diseñado para ofrecer
mayor eficiencia (relación de compresión) a expensas de la potencia, se
aplica en algunas aplicaciones hibridas modernas, (fig. 24).

Este tipo de máquina tiene una fase de potencia por revolución, junto con los
diferentes volúmenes de compresión y de expansión. La relación de compresión
real comienza cuando las válvulas están cerradas, y lo que ocurre en este motor
es que el pistón empieza la carrera de compresión con las válvulas de admisión
abiertas. Los gases de escape se expelen de la máquina por aire comprimido.
Permite el uso alternativo de combustibles diesel e hidrogeno. Para una mejor
comprensión véase:


http://www.youtube.com/watch?v=uhtMEvfZkdM

Figura 24. Ciclo termodinámico Atkinson.

Fuente: http://tinyurl.com/3tgysaw. Editada por el autor.

1.4 ORDEN DE ENCENDIDO DE LOS MOTORES ALTERNATIVOS.
En los motores con varios cilindros, para hacer uniforme el par motor las carreras
de trabajo han de sucederse con intervalos regulares, para ello es necesario que
entre cada dos carreras de trabajo el cigüeñal gire un ángulo de:

Siendo:
t: Número de tiempos.
n: número de cilindros.


Esto, junto a la disposición de las manivelas a la que obliga el equilibrado del
cigüeñal obliga a considerar un orden lógico de encendido o de inyección del
combustible.
En el caso de un motor de cuatro tiempos con dos cilindros horizontales el desfase
entre los encendidos debe ser de θ= (180 * 4) / 2 = 360⁰, y el cigüeñal debe tener
una conformación como la que se presenta en la figura 25:
Figura 25. Cigüeñal de motor de dos cilindros.

Fuente: http://tinyurl.com/3ok4xjh.

El orden lógico de encendido se obtiene de la siguiente tabla, en la que para cada
cilindro se presentan las diferentes carreras del ciclo:
Tabla 1.6 Orden de encendido (cuatro tiempos).

De la observación de la tabla anterior se desprende que el orden de encendido
tiene que ser: 1 – 2.


En el caso de motores de cuatro tiempos con cuatro cilindros en línea (fig. 26), son
los más utilizados actualmente, las muñequillas del cigüeñal deben estar
dispuestas en un ángulo dado por: θ= (180 * 4) / 4 = 180⁰, y las condiciones de
equilibrio obligan a la conformación del cigüeñal que se presenta en la siguiente
figura:
Figura 26. Cigüeñal de motor de cuatro cilindros

El orden lógico de encendido se obtiene de las siguientes tablas, en las que, para
cada cilindro, se presentan las diferentes carreras del ciclo:

Tabla 1.7 Encendido del motor de cuatro cilindros en línea.


Los posibles órdenes de encendido son: 1 –3 – 4 – 2; 1 –2 – 4 – 3.
En los motores de cuatro tiempos con seis cilindros en línea (fig. 27), el cigüeñal
debe llevar sus muñequillas dispuestas a θ= (180 * 4) / 6 = 120⁰, y las condiciones
de equilibrio obligan a su conformación como se presenta en la siguiente figura:
Figura 27. Cigüeñal de motor de cuatro cilindros

Construyendo tablas como las presentadas anteriormente, el orden lógico de
encendido en este tipo de motores puede ser:
1–5 – 3 – 6 –2 – 4; 1 –3 – 5 – 6 –4 – 2.
De igual manera se llega a demostrar que uno de los posibles órdenes de
encendido de los motores de cuatro tiempos y ocho cilindros en línea es:
1− 6 − 2 − 5 − 8 − 3 − 7 − 4
y que el de un motor de cuatro tiempos con seis cilindros en V puede ser:
1 − 3 − 6 − 5 − 4 − 2.


1.5 PRINCIPALES COMPONENTES DEL MOTOR.
Figura 28. Principales componentes del motor.

Fuente: http://tinyurl.com/6egkx3s


Un motor está constituido por un cilindro, en cuyo interior se desliza un pistón. La
parte superior del cilindro está cerrada por la culata, pieza que contiene la bujía
(MICH) o el inyector (MIC), las válvulas de admisión y escape. En la figura 28, se
observa un despiece del motor con sus principales partes.

El pistón va unido, por medio de la biela al cigüeñal el cual permite transformar el
movimiento alternativo en movimiento rotativo. La mezcla (aire – gasolina o
gasóleo), que constituye el combustible del motor, es introducida al cilindro a
través de la válvula de admisión, mientras los gases expulsados salen por la
válvula de escape.
La apertura y cierre de ambas válvulas dependen del sistema de distribución,
compuesto por el eje excéntrico o árbol de levas, los empujadores o tanques, las
varillas los balancines y los muelles de las propias válvulas. El árbol de levas está
conectado al cigüeñal mediante

el sistema de distribución (piñones, cadena

dentada) de distribución y gira con relación de 1:2 respecto al cigüeñal, es decir
por cada dos vueltas de cigüeñal el árbol de levas da una. Las características
constructivas del sistema de distribución varían para cada motor según el
fabricante.

El BLOQUE (fig. 29), es el elemento constitutivo del motor más voluminoso y
pesado. Su función es dar soporte a todo el conjunto móvil de piezas dentro del
motor. Soporta las camisas de los cilindros y contiene los conductos que permiten
la circulación del agua de enfriamiento alrededor de las camisas. Sin embargo,
algunos bloques tienen conductos integrales para su enfriamiento y para la
circulación del aceite lubricante y del aire (en los motores 2 tiempos).
Para comprender el proceso de fabricación del bloque véase:
http://www.youtube.com/watch?v=4V9-ZeQIFFg


Figura 29. Bloque para motores a) 6V y b) 4 en línea de cuatro tiempos.

a)

Fuente: http://tinyurl.com/3qf5tmb

b)

Fuente: http://tinyurl.com/62awxq3

El CILINDRO es el hueco por el que el pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo
(fig. 30). En la mayor parte de los casos, el bloque del cilindro se hace de hierro
fundido, que es relativamente barato, se puede trabajar fácilmente y tiene gran
fortaleza mecánica. Sus inconvenientes son que es pesado y bastante quebradizo.
También se pueden fabricar cilindros de aleación ligera
El aluminio, por ejemplo, es menos pesado y quebradizo, y dispersa mejor el calor,
pero es mucho más blando y necesita que las paredes de los cilindros tengan
forros o camisas de acero y además resulta más caro. Los bloques de hierro
fundido suelen tener sus cilindros directamente vaciados como parte del propio
bloque, pero también se utilizan en ellos camisas de acero.


Figura 30. Camisas, pistón, anillos y bulón.

Fuente: http://tinyurl.com/6hgbvy5.
Los PISTONES están hechos de Aluminio en los motores pequeños y de Acero
fundido en motores grandes de baja velocidad. Ambos pistones sellan el cilindro y
Figura 31. Despiece del pistón.1

1

Extraída de A-PUNTO, Fichero practico del automóvil, editorial SARPE, 1982.


transmiten la presión generada por los gases productos de la combustión al codo
del cigüeñal por medio de la biela. En la figura 31, se observa los elementos que
componen el conjunto biela – pistón.
El BULÓN del pistón es usualmente hueco para reducir su peso, es el elemento
de unión entre la biela y el pistón (fig. 31). El movimiento oscilatorio de la biela
produce una fuerza oscilatoria en la falda del pistón (la región debajo de los anillos
del pistón). El pistón está ajustado con anillos los cuales se ubican en unas
ranuras en la cabeza del pistón para evitar fugas de gas y hacer control del flujo
de aceite.
La biela, que usualmente de de Acero o aleación forzada, está unida al pistón por
medio de un bulón de Acero a través del pie de biela. La combustión depende de
la geometría de la cabeza del pistón como se muestra en la figura 32.
Para comprender el proceso de fabricación del bloque véase:
http://www.youtube.com/watch?v=4V9-ZeQIFFg

Figura 32. Pistones de diferentes configuraciones.

Fuente: http://tinyurl.com/3ceuwo4.


Figura 33. Biela. (a) Acero Forjado, (b) Aluminio.

a)

b)

Fuente: http://tinyurl.com/6b8skoe.
Las BIELAS se encargan

de convertir el movimiento rectilíneo del pistón en

movimiento rotatorio al centro del cigüeñal por medio de los muñones de biela.
Están fabricadas en aleaciones muy resistentes debido a que reciben gran presión
por el empuje del pistón, también se fabrican de acero forjado (fig. 33a),
aleaciones o aluminio (fig. 33b), en motores pequeños. La figura 34 indica un
despiece total del conjunto cilindro – pistón – anillos – bulón y biela.
Figura 34. Despiece conjunto biela – pistón.2

2

HEYWOOD, John B. Internal combustion engine fundamentals, Mc Graw Hill1988.


El CIGÜEÑAL está constituido por un eje con semiejes excéntricos, sobre los que
se apoyan las bielas (fig.35), está enlazado a los conjuntos de pistones y a la
transmisión, convierte el movimiento vertical de los pistones en movimiento
giratorio, que se puede transmitir a las ruedas por diversos procedimientos.
Además de transmitir ese movimiento, el cigüeñal cumple otras varias funciones;
entre éstas se hayan hacer girar el árbol de levas, la polea del ventilador y el
engranaje del volante que enlaza con el motor de arranque.

Figura 35. Despiece de un cigüeñal.3

3



El cigüeñal internamente tiene canales para lubricar los casquetes de la biela y
bancada. El cigüeñal tiene un conjunto de paletas que se emplea para “salpicar” el
aceite del cárter y balancear el eje para que no vibre mientras está girando.
Se fabrican por lo general en Hierro forjado aunque existen de fundición modular
aceptados normalmente en motores de automóvil. Mientras que los propios
cigüeñales se hacen de aleaciones de acero duras, usualmente acero al níquelcromo-molibdeno, y los gorrones de los codos están especialmente endurecidos,
los cojinetes se hacen de un metal más blando. Esto quiere decir que la parte más
barata y más fácil de sustituir se desgasta antes.

Las VÁLVULAS mostradas en la son usadas normalmente en los motores de
cuatro tiempos. Las válvulas (fig. 36), son de Acero aleado forjado; el enfriamiento
de la válvula de escape que operar cerca de los 700°C puede ser implementada
pero usando un eje de válvula hueco parcialmente inyectado con Sodio que a
través de la evaporación y condensación lleva calor de la cabeza de la válvula a la
base refrigerada. Los motores modernos de encendido por chispa tienen
localizadas las válvulas en la parte superior del conjunto (a veces llamadas
válvulas en cabeza o configuración de cabeza).

El vástago de la válvula se desliza sobre una guía de fundición, que suaviza el
rozamiento y atenúa el desgaste debido al funcionamiento de la válvula (fig. 36).
Dicha guía se monta a presión en la culata. La holgura entre la cola de la válvula y
su guía debe ser el adecuado a fin de impedir que pase aceite a la cámara de
combustión a través de ambos. En algunas ocasiones se dispone un retén en
forma de anillo de caucho, emplazado en la guía de la válvula. El muelle descansa
en la culata sobre el platillo y por su extremo opuesto apoya en este, que a su vez
aloja a las chavetas, que forman el sistema de fijación de la cola de la válvula.


Figura 36. Válvulas y sus empaques.

Fuente: http://tinyurl.com/62ya3qv

Los asientos de válvula se fabrican en la actualidad de aleaciones especiales de
acero, capaces de soportar las elevadas temperaturas a que estarán sometidos.
En algunas ocasiones se recubre de estelita (aleación de cobalto, tungsteno y
cromo) la superficie de apoyo con la válvula. Las válvulas se abren desplazándose
hacia el interior de la cámara de combustión, con lo que se favorece la
estanqueidad, dado que la presión de los gases tiende a cerrarlas. La forma de la
cabeza de la válvula y su acoplamiento al asiento se realizan de manera que, en
consonancia con la alzada, se permita una gran sección de paso al gas y una
orientación adecuada que frene lo menos posible su velocidad. Esta es la razón
por la que el asiento forma generalmente un ángulo de 45° con el plano de la
cabeza de la válvula. La unión de ésta al vástago se redondea siguiendo la forma
más idónea para el recorrido del gas. Con el mismo objeto se adapta el colector a
la cámara de combustión con la inclinación más propicia.


Figura 37. Configuración de las válvulas.4

Un EJE DE LEVAS (fig. 38), se fabrica de Acero fundido o Acero forjado con una
leva por válvula es usado para abrirlas y cerrarlas. Las superficies de las válvulas
están endurecidas para obtener una vida útil adecuada. En los motores de cuatro
tiempos, los ejes de levas giran a la mitad de velocidad que el cigüeñal.
Figura 38. Árbol de levas y sistema de distribución árbol – válvulas.

Fuente: http://tinyurl.com/3gpfc53
4

Fuente: http://tinyurl.com/6chtyzs



Los árboles de levas tienen diferentes disposiciones en el motor, los más usados
en motores es el montaje sobre la culata (Over Head Valves) (fig. 39 b), doble
árbol de levas (fig. 39 a), para mayores requerimientos de potencia en motores de
cilindros en V; también existen árbol de levas sobre el bloque en motores de gran
tamaño y de inercias considerables, ubicadas de esta manera para disminuir el
impacto del peso del árbol sobre los elementos del mecanismo biela – pistón y
lograr un mejor aprovechamiento de la transmisión con el cigüeñal.

Figura 39. Disposición del Árbol de levas: a) DOHV (Double Over Head Valves) b)
OHV (Over Head Valves).

a)
Fuente: http://tinyurl.com/67rdjfo

b)
Fuente: http://tinyurl.com/3uuz9un.

La CULATA (Fig.40), tapa los cilindros y está hecha de hierro fundido o aluminio.
Esta debe ser fuerte y rígida, para distribuir las fuerzas que los gases ejercen
sobre ella, a través del bloque del motor, lo más uniformemente posible y de alta
conductividad térmica logrando que el calor de la combustión sea evacuado al
exterior, evitándose la formación de puntos calientes que pueden ocasionar la
detonación. La culata contiene la bujía en los motores de encendido por chispa o


el inyector de combustible en los motores de encendido por compresión, y parte
del mecanismo de válvulas en los motores con válvulas en la culata.
Figura 40. Culata o cabeza de cilindros.

Fuente: http://tinyurl.com/6cxha9p
La culata se manufactura con sistemas evacuadores de calor alrededor de las
cámaras de combustión para producir el debido enfriamiento ya sea ductos para
agua o aletas de refrigeración dentro de una corriente de aire fresco para la
transferencia térmica.
El CÁRTER (Fig.41), es el elemento que cierra al bloque por la parte inferior, su
forma cóncava actúa aporta la capacidad de funcionar como depósito para el
aceite del motor. Con el objeto de evitar el oleaje del aceite, que suelen disponer
en el cárter de chapas que frenan el desplazamiento del mismo, especialmente en
el sentido de la marcha.
Normalmente el cárter se fabrica por estampación a partir de chapa de acero, con
aleaciones ligeras de aluminio que sin aportar demasiado peso, y debido a su


buena conductibilidad térmica, disipan una gran cantidad de calor, a lo que
contribuye en muchos casos la presencia de aletas de refrigeración. El empleo de
este material presenta la ventaja añadida de que disminuye el nivel acústico del
motor.
Figura 41. Cárter con aletas para motores VAG 1.8T 20VT

Fuente: http://tinyurl.com/3naokzd

1.6

SISTEMAS AUXILIARES DE LOS MOTORES ALTERNATIVOS

Para su funcionamiento el motor debe controlar ciertas variables que permiten el
óptimo desarrollo de cada elemento que compone el motor.
Es necesario comprender los sistemas que permiten mantener una temperatura de
operación sobre el rango permisible, como se logra eliminar y transportar el calor
producto de la combustión en el pistón y disminuir al mínimo los desgastes por
fricción en los elementos cinemáticos del mismo. Además, el sistema de
distribución mecánica, el sistema de arranque, el mecanismo que permita la


admisión y escape del combustible y los gases productos de la combustión, los
principales componentes y actualidades.
También es de suma importancia conocer los sistemas de alimentación del
combustible, diseñados para controlar el consumo, las emisiones contaminantes y
control en las variaciones de carga del motor.

El SISTEMA DE LUBRICACIÓN a presión dosifica la circulación de aceite entre
los diferentes elementos cinemáticos, permitiendo su movimiento con facilidad y
suavidad sobre la marcha del motor.
Para reducir el rozamiento en los acoplamientos metálicos móviles se interpone
entre ambas superficies, una fina película de aceite, de tal manera, que forme una
cuña de aceite que mantenga separada e impida el contacto entre sí. También, el
aceite funciona como medio de transporte para liberar el calor producto de las
altas temperaturas generadas sobre los elementos que producen el movimiento
alternativo.
En la mayoría de los motores el aceite se encuentra alojado en el cárter, es
succionado por una bomba rotativa (fig. 42), la cual lo impulsa hacia el filtro de
aceite eliminando impurezas y luego se lanza a presión hacia los casquetes
axiales del cigüeñal, al muñón de biela, los cojinetes, apoyos, al bulón del pie de la
leva, los engranajes de transmisión; también se suministra lubricación a cada
pistón y a su cilindro correspondiente.

Esta presión debe ser la correcta para que el aceite llegue a los puntos a
engrasar, no conviene que sea excesiva, ya que aparte de ser un gasto
innecesario llegaría a producir depósitos carbonosos en los cilindros y las válvulas.
Luego el aceite usado se dirige hacia un intercambiador de calor 5 (permite
5

Se incorpora un radiador para el aceite para motores de alto cilindraje y potencia. (Diesel).


mantener la temperatura del aceite en los rangos admisibles de lubricación), se
recolecta o descarga en el cárter para repetir el ciclo (cárter húmedo).
Figura 42. Sistema de lubricación por cárter húmedo.

Fuente: http://tinyurl.com/3weuhwf.

En los sistemas de cárter seco, la mayor parte del aceite está contenida en un
depósito separado. El aceite que cae del motor al cárter vuelve a aquel depósito
por medio de una segunda bomba auxiliar, y desde él la bomba principal impulsa
al aceite por el conducto principal de lubricación del motor. Es usada en
automóviles de carreras, Ralley y aviones. En la figura 43, se presenta el sistema
de alimentación Porshe 911 GT3 por cárter.


Figura 43. Motor Porshe 911 GT3, con cárter seco.

Fuente: http://tinyurl.com/6gd6bvs
La bomba (fig. 44), recibe el movimiento del árbol de levas y, por tanto, su
velocidad de funcionamiento está de acuerdo con la velocidad de giro del motor. Si
el motor gira deprisa, también lo hará la bomba y, por tanto, enviará más aceite a
las conducciones de lubricación.
Figura 44. Bomba de rotores excéntricos. a) Despiece del rotor, b) En corte.

a)
Fuente: http://tinyurl.com/6aplvnr

b)


Si el aceite está frío, ofrecerá dificultad a pasar por las canalizaciones,
produciendo un aumento de presión en las tuberías, superior a la normal, que
traerá consigo mayor trabajo para la bomba y un aumento de deterioro de aceite.
Para mantener la presión adecuada existe la válvula limitadora o válvula de
descarga, que tiene por misión descargar las tuberías de lubricación del aceite
sobrante cuando hay un exceso de presión limitando esta presión máxima de
funcionamiento. Normalmente la válvula de alivio está incorporada en la bomba de
aceite.
El elemento filtrante del aceite es cilíndrico y está contenido en un bote metálico
atornillado al lado del bloque del motor. Una varilla y un muelle dentro del bote
fijan con firmeza el elemento filtrante a la cabeza del filtro.
Figura 45. El tipo de filtro de aceite de
flujo total suministra aceite limpio al
conducto principal. Es el filtro que se
coloca en la mayoría de los automóviles
actuales. 6

Figura 46. El filtro de derivación
(“bypass”) envía aceite limpio de vuelta
al cárter y un restrictor, evita el filtrar
parte del flujo de aceite impulsado por
la bomba.

Los filtros de aceite de flujo total (fig. 45), este tipo de filtro se acopla entre la
bomba de aceite y el conducto principal, filtrando todo el aceite que se envía al
6



motor. El elemento filtrante no debe ser tan fino como para restringir el flujo de
aceite, debido a que produciría una sobrepresión en el sistema (estado
deteriorado), por ello es necesario colocar un bypass en la carcasa del filtro, de
manera que se disponga de un circuito alternativo para el aceite de engrase.
Los filtros de desvío de aceite (fig. 46), utiliza una materia filtrante más fina que un
filtro de flujo total, pero filtra solamente una parte del aceite que envía la bomba. El
filtro se instala en un circuito de desvío, que devuelve el aceite filtrado al cárter.
Sin embargo, debido a que una parte del aceite está siendo filtrada
continuamente, éste se mantiene limpio razonablemente. También, el filtro debe
ofrecer la suficiente resistencia al flujo del aceite para mantener la presión del
sistema de lubricación.
En los motores generalmente se disponen dos filtros, uno en el suministro y otro
en la parte de alta presión del sistema de lubricación, inmediatamente después de
la bomba de aceite. Normalmente, el pequeño filtro del cárter se denomina
“colador”, ya que su paso o trama es relativamente grande para reducir al mínimo
el riesgo de estrangular el efecto de succión. El colador sólo puede atrapar las
partículas de mayor grosor y es principalmente el filtro de aceite de alta presión el
que conserva el aceite limpio.
Los sistemas de lubricación de última generación, son instalados en vehículos de
altas prestaciones y de competencia, añadiendo por ejemplo más puntos de
succión en el cárter y mediante gestión electrónica aumentar el caudal de aceite
antes de que el motor produzca una alta aceleración para que ya esté prelubricado
antes de llegar a ese régimen.
En el mercado existen algunos vehículos que incorporan una pequeña bomba
auxiliar eléctrica de aceite, la cual se activa antes de arrancar el vehículo envían
aceite a la parte superior del motor y a aquellas zonas en las que con el vehículo
parado hay deficiencia del mismo garantizando una suavidad plena en el arranque
y favoreciendo el ahorro de carga eléctrica procedente de la batería para mover el
motor de arranque.


La finalidad del SISTEMA DE ENFRIAMIENTO (fig. 47) es mantener el motor a su
temperatura de funcionamiento más eficiente a todas las velocidades y en todas
las condiciones. Durante la combustión, las temperaturas son altas y se genera
una gran cantidad de calor. Alrededor del 25% del calor se utiliza para efectuar
trabajo útil, 31% se disipa con los gases de escape y 33% se absorbe en el
sistema de enfriamiento. El resto del calor se utiliza para vencer la fricción del
motor.
Parte del calor de las cámaras de combustión lo absorben las paredes de los
cilindros, culatas de cilindros y pistones. Éstos a su vez deben ser enfriados por
algún medio a fin de que las temperaturas no se vuelvan excesivas. La
temperatura en la pared de los cilindros no debe subir por arriba de 300°C.
Figura 47. Sistema de refrigeración.

Fuente: http://tinyurl.com/6y547t


Las temperaturas más altas hacen que se desintegre la película de aceite y pierda
sus propiedades lubricantes: sin embargo, es deseable que el motor funcione a
una temperatura lo más cercana, hasta donde sea posible, a los límites impuestos
por las propiedades del aceite. Si se disipa demasiado calor a través de las
paredes y de la culata de los cilindros, se reduciría la eficiencia térmica del motor.
Dado que el motor es muy poco eficiente cuando está frío, el sistema de
enfriamiento incluye componentes que evitan el enfriamiento normal durante el
periodo de calentamiento. Estos componentes permiten que las piezas del motor
alcancen con rapidez su temperatura de funcionamiento y reducen el ineficiente
periodo de funcionamiento en frío.
Por tanto, el sistema de enfriamiento hace bajar la temperatura con rapidez
cuando el motor está caliente y sólo permite enfriamiento lento o no lo permite
durante el periodo de calentamiento y cuando el motor está frío.
Para motores de mayor tamaño se utiliza un sistema de refrigeración que consiste
en hacer circular agua a presión por el interior del bloque y la culata. Para extraer
a su vez el calor del agua una vez recorrido el interior del motor, se emplea un
radiador externo compuesto por tubos y aletas de enfriamiento. En los vehículos
antiguos, las aspas del ventilador de radiador y la bomba que impulsa en
circulación el agua se movían juntamente con el cigüeñal por medio de una correa.
Actualmente se emplean ventiladores con motores eléctricos, el cual comienza a
funcionar automáticamente cuando el termostato se lo indique.

La bomba de agua, es una bomba centrífuga accionada por el motor mediante una
correa, la capacidad de la misma debe ser suficiente para proporcionar la
circulación del líquido refrigerante por el circuito de refrigeración, transportando el
calor sobrante hacia el exterior, el flujo del líquido refrigerante regresa a la bomba
de agua a través del desviador cuando está cerrado el termostato y por el radiador
cuando el termostato está abierto.


Figura 48. La bomba de agua (izquierda) impulsa agua hacia el bloque del motor.
A la derecha, un ventilador con embrague fluido. Cuando la temperatura del aire
que pasa por el radiador sube, la espiral bimetálica se dilata y abre la válvula de
control. Entra más fluido dentro de la cámara del rotor, el embrague agarra con
más fuerza y el ventilador gira con más rapidez. Al enfriarse el motor, la velocidad
disminuye. 7

Los motores refrigerados por agua (fig. 47), tienen canales que atraviesan el
bloque alrededor del cilindro y en ellos circula continuamente agua, que hace
pasar el calor desde el motor a la atmósfera por el intermedio de un radiador.

Los bloques de cilindros que no tienen camisa tienen las cámaras de agua
alrededor de los huecos de los cilindros con sólo el metal suficiente entre unas y
otros para resistir las presiones que se crean en el interior de los cilindros. En los
motores que tienen camisas, por el contrario, las cámaras de agua pueden entrar
7



en contacto con ellas (camisas húmedas) o puede que haya una pared de metal
entre la camisa y la cámara de agua (camisas secas) (fig. 49).

Figura 49. Las camisas de los cilindros son de dos tipos: húmedas y secas. Las
húmedas son adyacentes a las cámaras de agua, mientras que las secas no lo
son. 8

El radiador (fig. 50), es un dispositivo para contener una gran cantidad de agua en
íntimo contacto con un volumen considerable de aire, con el fin que el calor resulte
transferido del agua al aire. Constructivamente, un radiador está formado por dos
compartimientos, totalmente aislados uno del otro.
El termostato tiene por finalidad lograr que el motor llegue a su temperatura
normal de funcionamiento lo más rápidamente posible y además regular el paso
del agua hacia el radiador, según temperatura, cuando el motor está frío el
termostato está cerrado, (no deja pasar el agua al radiador) motor caliente, el
termostato está abierto.

8

Extraida de A PUNTO Fichero Práctico Del Automóvil 1983 SARPE ediciones, España


Figura 50. Un radiador típico (izquierda), con su vía de agua. A la derecha, corte
de los paneles de dos tipos de radiador. El tipo tubular (arriba) es actualmente
menos común que el celular (abajo), pero durante muchos años fue el dominante. 9

En la actualidad el ventilador que logra forzar el aire a pasar por el radiador es
alimentado

por un motor eléctrico, en los modelos antiguos se montaba una

transmisión mecánica al cigüeñal para producir dicho efecto.
Para motores a condiciones climáticas bajo 0⁰C, es necesario añadir al agua
sustancias anticongelantes que eviten la expansión que sufre ésta al congelarse.
Existen sistemas de refrigeración constituidos por una cámara de expansión que
comunica con el exterior mediante una válvula de seguridad y cuando el vapor de
agua se enfría y condensa por diferencia de presión, vuelve al radiador (fig. 51).
El sistema por refrigeración es de uso común en motores de motocicletas como en
aviones, además de motores de bajo rango de potencias (fig. 52).
9



Figura 51. El termostato de cera se contrae cuando el agua está fría y cierra las
válvulas. Cuando el motor funciona, el agua se calienta, el termostato se dilata y
vuelve a abrir la válvula. Su operación es gradual según la velocidad del motor.10

Entre los sistemas más utilizados se encuentra el propio aire atmosférico o el tiro
de aire forzado que se obtiene con la ayuda de un ventilador. Se emplean para
motores que desarrollan poca potencia como las motocicletas y vehículos
pequeños.
Figura 52. Refrigeración por aire.

Fuente: http://tinyurl.com/6d2wzua
10



El SISTEMA DE ADMISIÓN es el encargado de suministrar el flujo de aire o
mezcla (carburador) a la velocidad adecuada al pistón, para aprovechar al máximo
el llenado del mismo y lograr una

mejor combustión del motor. El sistema lo

componen el filtro de aire, la mariposa de aceleración y el múltiple de admisión
(fig. 53).
Figura 53. Múltiple de admisión tradicional.

Fuente: http://tinyurl.com/3tqvfw7.

El sistema de admisión variable ( múltiple de flujo variable) se utiliza para mejorar
la entrada de aire a los cilindros en dependencia del régimen al que se encuentre
el motor, mejorando directamente el par motor a esos regímenes y en
consecuencia las prestaciones de motor (fig. 54)
Los colectores de admisión convencionales no disponen de la flexibilidad, con la
que cuentan los colectores de admisión variable, para adaptarse a los distintos
regímenes del motor. Con los colectores de admisión convencionales se consigue
un par motor elevado a un numero de revoluciones bajo o una potencia elevada
para un numero de revoluciones alto, pero no se consigue las dos condiciones a la
vez, por eso la necesidad de un sistema eficaz para todos los regímenes de
funcionamiento del motor.


Figura 54. Colector de admisión variable Porsche

Fuente: http://tinyurl.com/4xtfcul
El aire necesario para la combustión en el motor fluye a través del colector de
admisión hasta la válvula de admisión. Los sistemas de inyección de combustible
modernos para motores de gasolina inyectan el combustible en el colector de
admisión justo antes de la válvula de admisión.
Figura 55. Sistema de admisión variable.

La longitud del colector de admisión está sujeta a demandas variables − y de
hecho contradictorias − en diferentes estados de marcha, a fin de asegurar la


mayor tasa posible de afluencia de aire a cualquier régimen de revoluciones del
motor y proporcionar una buena carga de los cilindros (fig. 55).
Mientras que, a bajas revoluciones, el par debe suministrarse lo más rápidamente
posible − lo ideal para ello es un colector de admisión corto −, la potencia máxima
a regímenes elevados requiere colectores de admisión largos. El colector de
admisión variable presenta un sistema de aletas controlado electrónicamente para
satisfacer ambas demandas, canalizando el aire por el colector de admisión corto
a regímenes bajos y por la sección larga a regímenes elevados. En la figura 56, se
observa el circuito que rige la admisión variable
Figura 56. Circuito electróneumático del sistema de admisión variable


En los motores de 4 válvulas por cilindro, tenemos 2 válvulas de admisión, por lo
que podemos utilizar en vez de un conducto de admisión por cada cilindro, 2
conductos, uno para cada válvula de admisión. Uno de los conductos estará
controlado por una válvula mariposa, para cortarlo a bajas r.p.m. y abrirlo a altas
r.p.m. Para poder funcionar con un inyector por cilindro, se realiza una pequeña


abertura en la pared de separación entre ambos conductos justo antes de llegar a
las válvulas de admisión.
En algunos círculos se defiende el pulido a espejo de los colectores eliminando
totalmente su rugosidad. Sin embargo en otros se argumenta que un primer pulido
dejando el colector más refinado es suficiente, y se consiguen los mismos
resultados que con el pulido a espejo.
La base de esta argumentación es que la película de aceitosa que se forma en el
interior del colector, funciona como un pulido a espejo, anulando la ligera
rugosidad que podamos dejar y disipando las ventajas de un trabajo más afinado.
Esto se ha demostrado en competencias deportivas

donde los más mínimos

cambios afectan la potencia y la puesta punto del motor.
Algunos sistemas de admisión tienen depósitos extra (puertos de vacio), para
activar P.C.V, la purga del canister, la purga de EGR, en el campo de camperos la
activación del 4x4, sistemas que funcionan por vacio.
Un sistema de filtrado (fig. 57), efectivo provee al motor aire limpio con una
restricción mínima, separando del aire los materiales finos como el polvo, arenas,
etc. También debe permitir la operación del motor por un período de tiempo
razonable antes de requerir servicio.

El SISTEMA DE ESCAPE permite la evacuación a gran velocidad de los gases de
escape hacia el exterior. Sin embargo éste sistema está en cambio permanente
debido a las exigencias ambientales que actualmente legislan los MICH y MIC.
El colector de escape (fig. 58), se fabrica en fundición de hierro para que soporte
las altas temperaturas de los gases de escape


Figura 57. Filtro de aire.

Fuente: http://tinyurl.com/6bw2k7y

Figura 58. Colector de escape y sonda Lamba.

Fuente: http://tinyurl.com/3quperz

El en múltiple de escape también, al igual que en múltiple de admisión, se han
preocupado por lograr que las distancias recorridas por los gases antes

de


encontrar el punto en común sean iguales. Ello se explica por las contrapresiones
que se ejercen sobre los pistones, si las distancias son diferentes existe un
desbalanceo en los pistones del motor. Ésta tecnología se conoce como Múltiples
de escape armónicos.
El turbocompresor es una combinación de turbina y compresor (fig. 59), utiliza la
energía disponible de los gases de escape para lograr la compresión del flujo de
entrada. Son usados en motores Diesel para incrementar la máxima potencia que
puede obtenerse de un motor con un desplazamiento determinado.
Figura 59. Vista isométrica del conjunto turbina-compresor.

Fuente: http://tinyurl.com/5vvdcqp

El trabajo transferido por ciclo por cada pistón, el cual controla la potencia
entregada por el motor, depende de la cantidad de combustible quemado por ciclo
en cada cilindro.


Esto a su vez depende de la cantidad de aire fresco que inducido en cada ciclo.
Incrementando la densidad del aire antes de entrar al motor se incrementa la
máxima potencia que un motor de un desplazamiento dado puede entregar. La
figura 60, muestra un turbocargador utilizado en motores a gasolina.

Figura 60. Turbocargador: a) Vista general, b) compresor.

a)

b)

Fuente: http://tinyurl.com/3v9fbrf

El flujo de aire pasa a través del compresor, el intercooler11, al sistema de
alimentación luego por la válvula de admisión al cilindro. La presión del aire al
entrar a la cámara de combustión está alrededor de 100Kpa por encima de la
presión atmosférica. El flujo de salida a través de la válvula de escape conduce la
turbina que a su vez proporciona la potencia al compresor (fig. 61).

11

Sistema de enfriamiento sobre el aire después de la compresión accionada por el turbocompresor.


Figura 61. Vista isométrica del conjunto turbina-compresor (funcionamiento).

Fuente: http://tinyurl.com/3dp364p

El turbocargador de geometría variable (TGV), (Fig. 62)

permite orientar los

alabes de la turbina según sea el estado de carga del motor. Para conseguir la
máxima compresión del aire a bajas r.p.m. deben cerrarse los alabes ya que
disminuyendo la sección entre ellos, aumenta la velocidad de los gases de escape
que inciden con mayor fuerza sobre las paletas del rodete de la turbina.
Cuando el motor aumenta de r.p.m y aumenta la presión de soplado en el colector
de admisión, la cápsula neumática lo detecta a través de un tubo conectado
directamente al colector de admisión y lo transforma en un movimiento que
empuja el sistema de mando de los alabes para que estos se muevan a una
posición de apertura que hace disminuir la velocidad de los gases de escape que
inciden sobre la turbina.


Figura 62. Turbocompresor de geometría variable.

Fuente: http://tinyurl.com/5sqpghq

Una válvula de By-pass (Wastegate) controla el flujo de escape en la turbina,
derivando parte de éste cuando se presenta algún aumento brusco de presión en
la misma. Con este sistema se logro implementar la sobrealimentación a motores
de gasolina.
Los elementos catalíticos (fig. 63), que se usan son metales preciosos como el
rodio, el platino, etc; que se colocan en un sustrato cerámico de celdillas situados
en el escape, de este modo los gases al pasar por estas celdillas entran en
contacto con los catalizadores y gracias a ellos se acelera enormemente las
reacciones de oxidación. El panel de celdillas lo que hace es que todo el gas pase
por pequeños conductos de manera que todo el gas así repartido entra en
contacto con el catalizador.


Figura 63. Catalizador del sistema DENOXTRONIC – BOSH.

Fuente: http://tinyurl.com/3rqnx9n

Para cumplir los futuros valores de emisiones límite, ya no es suficiente con aplicar
modificaciones técnicas sobre la combustión en el interior de los motores para
reducirlas. Por ejemplo, bajar el ajuste en el comienzo de inyección en sentido de
retardo, elimina los óxidos de nitrógeno pero al mismo tiempo por el contrario,
eleva la emisión de partículas y el consumo de combustible. Precisamente en el
servicio de los vehículos industriales, con una alta prestación en kilómetros, esto
último conllevaría una rápida elevación de los costes de explotación y con
respecto a la emisión de partículas, aunque ya se desarrollan filtros para minimizar
este componente, todavía no está disponible esta técnica para su introducción en
la fabricación en serie en el área del vehículo industrial.
Para alcanzar la exigida reducción en las emisiones y al mismo tiempo reducir el
consumo de combustible son necesarios los sistemas de tratamiento posterior de
los gases de escape (fig. 64).
La Reducción Catalítica Selectiva - SCR, es una tecnología de control postcombustión, basadas en la reducción química de los óxidos de nitrógeno (NO x) a


nitrógeno molecular (N2) y vapor de agua (H2O). El uso de un catalizador permite
que este proceso ocurra a unas temperaturas relativamente bajas.
El AdBlue es una solución del 32,5% de urea (amoníaco) en agua destilada. La
sustancia activa del aditivo AdBlue, la urea, se fabrica industrialmente a partir del
gas natural calentando el carbamato amónico, que se obtiene a su vez haciendo
reaccionar a presión el amoníaco y el

anhídrido carbónico, es una sustancia

estable y no tóxica que carece de restricciones en cuanto a su almacenamiento o
transporte.
Figura 64. Sistema DENOXTRONIC – BOSH.

Fuente: http://tinyurl.com/3r8ales

El proceso se realiza como sigue: un agente reductor basado en el nitrógeno tal
como el amoníaco o la urea (AdBlue), es inyectado dentro del gas de
poscombustión. El reactivo reacciona selectivamente con el gas de combustión
NOx (óxidos de nitrógeno) dentro de un rango específico de temperatura, y en la
presencia del catalizador y oxígeno, para reducir al NO x en nitrógeno molecular
(N2) y vapor de agua (H2O).


Un filtro previo filtra primero las partículas más grandes que son mayores a 100
μm. El filtrado fino se realiza, a continuación, a través del elemento filtrante, que
retiene el 95 por ciento de las partículas que son mayores a 10 μm. Sólo después
de ese filtrado riguroso, el “AdBlue” llega al módulo de dosificación que se ocupa
de medir la cantidad exacta que se va a inyectar en el flujo de gases de escape.
El sistema

DENOXTRONIC – BOSH cumple con las especificaciones de

emisiones aprobadas con la norma EURO V.

Los silenciadores (fig. 65), están previstos para amortiguar el ruido del escape
reduciendo gradualmente la presión de los gases de escape conforme son
expulsados de los cilindros en los motores de combustión interna y de turbinas a
gas.
Figura 65. Silenciadores.

Fuente: http://tinyurl.com/6z4lpgl
El silenciador, convierte esta energía de la onda de sonido en calor, haciéndola
pasar por diversas cámaras con reflectores y tubos en forma de laberintos
perforados con diferentes tamaños.
El SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN es el conjunto de elementos que regulan la
apertura y cierre de válvulas en el momento oportuno y a su vez la entrada de la
mezcla, (gases frescos) y la salida de los gases residuales de los cilindros, en el
momento adecuado después de producirse la combustión.


Figura 66. Diferentes sistemas de distribución: a) por cadena, b) por banda
dentada

a)

b)

Fuente: http://tinyurl.com/64n635x
En la figura 66a, se observa la distribución por cadena, se utilizan piñones con
huecos en forma de semicírculo (cigüeñal-árbol de levas) a los que se acoplan los
rodillos de los eslabones de la cadena.
En estos montajes se pueden utilizar cadenas simples, dobles o triples, el sistema
de mando por cadena consiste en realizar la unión de los dos piñones (cigüeñal
árbol de levas) por medio de una cadena dotada de un tensor. Este tensor puede
ser de tipo mecánico o hidráulico. Su lubricación es necesaria y se realiza por
medio del aceite del propio motor. En cuanto al ruido, es menor que el de piñones,
pero aún lo es más que el de correa dentada.
El sistema de banda dentada (fig. 66b), es más utilizado actualmente y presenta
una serie de ventajas frente a las demás:
- Menos ruidosa.
- No necesita engrase.
- Puede situarse en el exterior del bloque.
- Menos costosa.


- Más fácil de sustituir.
Sin embargo, tiene la dificultad de ser menos resistente y duradera, porque
necesita un mantenimiento más periódico. Los distintos componentes de una
correa de distribución son:
El dorso de la correa, el cabo de tracción, el lecho, el dentado y el tejido protector.
El dorso de la correa y también los dientes son de materiales de gran calidad
sobre una base de policloropreno. Estos se adhieren de forma excelente al cabo
de tracción y al tejido protector. Las correas de distribución necesitan tener una
gran resistencia a la tracción. Unos cabos de fibra de vidrio, en forma de tornillo,
cumplen esta exigencia de forma óptima.
Las correas han de estar tensadas correctamente ya que de estarlo
insuficientemente, podrían dar lugar al salto de un diente y provocar una avería.

La distribución variable permite cambiar el momento de apertura y cierre de las
válvulas en función del régimen del motor. Los sistemas más sofisticados también
pueden controlar el tiempo durante el que la válvula permanece abierta.
Para una mejor comprensión véase:
http://www.youtube.com/watch?v=MYflBZHV_wo
Cuanto más rápido gira un motor, más difícil resulta llenar los cilindros, puesto que
las válvulas abren y cierran mucho más deprisa. Lo ideal es que la válvula de
admisión se abra un poco antes del inicio de la carrera de admisión, y la de
escape un poco antes de iniciarse la carrera de escape, para ayudar así al vaciado
y llenado de los cilindros (fig. 67). El inconveniente proviene que el momento
óptimo de apertura de las válvulas es diferente para cada régimen del motor, por
lo que resulta imprescindible sacrificar rendimiento en todos los regímenes de giro
para obtener un resultado aceptable también en todos los regímenes de giro.


Figura 67. Diagrama del cruce de válvulas.

Fuente: http://tinyurl.com/67cab5s
En un motor de cuatro tiempos las válvulas de admisión y escape no se abren y
cierran justo en el momento en que el pistón se encuentra en el punto muerto
superior (P.M.S.) o en el punto muerto inferior (P.M.I.), tal como se explica en el
funcionamiento teórico de un motor (fig. 67b). En realidad la válvula de admisión
su apertura comienza antes de que el pistón alcance el P.M.S. Esto permite
beneficiarse de la inercia de los gases aspirados y conseguir llenar más el cilindro
así como limpiar los gases quemados y se denomina Avance a la Apertura de la
Admisión (A.A.A).
Cuando el pistón llega al P.M.I. en su carrera descendente, la inercia de los gases
que están entrando en el cilindro sigue introduciéndolos aún cuando el pistón ya
inicia su ascenso en la carrera de compresión. Por ello, si la válvula de admisión
se cerrara exactamente en el P.M.I., los volúmenes serian constantes, limitando la
potencia producida por el motor.
Conviene, cerrar la válvula de admisión en plena carrera ascendente de
compresión y lograr un mejor llenado; se conoce por Retardo al Cierre de
Admisión (R.C.A.).


La válvula de escape tampoco se abre en el P.M.I. exactamente, uno poco antes;
su proceso de apertura no es de una forma instantánea, si al iniciar el pistón su
carrera ascendente de escape no estuviera parcialmente abierta la válvula de
escape, se originarían fenómenos de choque por los gases procedentes de la
combustión. Este adelanto se llama Avance a la Apertura del Escape (A.A.E.).
Cuando el pistón alcanza nuevamente el P.M.S. después de su carrera
ascendente de escape, los gases continúan saliendo del cilindro, por lo que
conviene cerrar la válvula de escape un poco después que el pistón haya vencido
el P.M.S., de esta manera, se facilita la total evacuación de los gases quemados,
con lo que el cilindro queda más limpio y por tanto tiene una mejor calidad la
mezcla. Esto es lo que llamamos Retardo al Cierre del Escape (R.C.E.).

Al instante en que las válvulas de admisión y escape permanecen abiertas se
denomina cruce de válvulas. Estos avances y retardos expuestos anteriormente se
miden en grados y vienen especificados en los manuales de cada motor. Se
representan mediante un diagrama donde se completan los giros pertenecientes a
todo el ciclo.

El SISTEMA DE ENCENDIDO generalmente se define al sistema necesario e
independiente capaz de producir el encendido de la mezcla de combustible y aire
dentro del cilindro en los motores de gasolina o LPG, conocidos también como
motores de encendido por chispa, ya que en el motor Diesel la propia naturaleza
de la formación de la mezcla produce su auto-encendido.


Figura 67. Sistema de encendido convencional (con platinos).

Fuente: http://tinyurl.com/6goeowr

El encendido por magneto suele ser utilizado en motores aeronáuticos mientras
que el encendido por batería y bobina es clásico en motores de automóvil, aunque
en estos últimos está siendo desplazado por el encendido electrónico.
En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos
electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la
potencia necesaria para iniciar la combustión.

En un motor (ciclo otto) con sistema de encendido convencional, la bujía
necesita de una tensión (voltaje) que está entre 8.000 a 15.000 voltios (8 - 15 kV),
para producir la chispa.
El sistema de encendido convencional ( fig. 67), consta de la llave de encendido
(1), batería(2), bobina (3), Distribuidor (4), cables (5) y bujías (6).


Esta tensión depende de muchos factores, como:
• Desgaste de las bujías (apertura de los electrodos).
• Resistencia de los cables de encendido.
• Resistencia del rotor del distribuidor.
• Distancia entre la salida de alta tensión del rotor y los terminales de la tapa del
distribuidor.
• Punto de encendido (tiempo del motor).
• Compresión de los cilindros.
• Mezcla aire/combustible.
• Temperatura del motor.

El sistema de encendido electrónico (fig. 68), consta de la llave de encendido
(1), batería (2), unidad de comando (3), pre-resistencia (4), bobina (5), distribuidor
(6) y bujía (7).
En los actuales sistemas de inyección electrónica de gasolina se combinan con un
encendido electrónico integral aprovechando muchos de los sensores que les son
comunes y la propia unidad de control (UCE) para gobernar ambos sistemas.
El encendido electrónico posee muchas ventajas sobre el sistema de platino:
• No utiliza platino y condensador, que son los principales causantes del desajuste
del sistema de encendido.
• Mantiene la tensión de encendido siempre constante, garantizando más potencia
de la chispa en altas revoluciones.
• Mantiene el punto de encendido (tiempo del motor) siempre ajustado.


Figura 68. Sistema de encendido electrónico.

Fuente: http://tinyurl.com/6goeowr

El SISTEMA DE ARRANQUE tiene por finalidad girar al motor con una fuente
externa que le permita vencer la resistencia inicial de los componentes
cinemáticos, al ponerse en marcha. Pueden ser para motores de dos o cuatro
tiempos.
El arrancador consume gran cantidad de corriente al transformarla en energía
mecánica para dar movimiento al cigüeñal y vencer la enorme resistencia que
opone la mezcla al comprimirse en la cámara de combustión.
El arranque por aire comprimido se usa para algunos grandes motores en los que
la potencia necesaria hace difícil el uso del arranque eléctrico debido a las
altísimas corrientes necesarias, y en algunos vehículos especiales adaptados para
funcionar a muy bajas temperaturas donde las baterías como acumuladores no


pueden utilizarse. También en estos grandes motores el proceso de arranque es
más complejo y por lo general, deben hacerse girar hasta que se lubriquen las
partes internas antes de someterlos al funcionamiento por ellos mismos.
El arranque por motor de combustión auxiliar se usa en algunas máquinas de la
construcción que usan motores Diesel. Estas máquinas pueden prescindir de las
baterías de acumuladores y así ser más adaptables a condiciones climáticas de
fríos severos. Usan un pequeño motor de gasolina que se arranca por el método
manual o con motor eléctrico, este a su vez acciona el motor principal a través de
un acoplamiento de engranajes desplazables. Estos pequeños motores pueden
hacer girar por largo tiempo al motor principal para permitir la lubricación antes de
la puesta en marcha.
También existen automotores que no poseen el sistema de arranque incorporado
en el motor, son elementos externos y accionan el motor justo al momento de
iniciar su operación. Un ejemplo son los automóviles de la F1.
En un MICH, El sistema de arranque está compuesto por:


La Batería



El alternador



El motor eléctrico.

El principio de funcionamiento se basa en inducir una corriente sobre un motor
eléctrico (fig. 69), en el cual es forzado a girar. Esta capacidad se logra a
expensas de sobrecargar eléctricamente las partes constituyentes ya que el
tiempo de funcionamiento es muy breve, por tal motivo no debe mantenerse en
acción por largo tiempo, so pena de terminar averiado por sobrecalentamiento. El
consumo de electricidad durante el arranque es elevado (hasta 1000 Amp para
grandes motores de combustión), de manera tal que también la batería funciona
en un régimen muy severo durante este proceso


Figura 69. Despiece de un motor eléctrico de arranque.

Fuente: http://tinyurl.com/6ktdg5u
La transmisión de la rotación desde el motor de arranque al motor de combustión
se realiza a través de engranajes. Un pequeño engrane deslizante está acoplado
al eje del motor de arranque, este engrane es desplazado sobre estrías por el relé
a través de una horquilla pivotante, de manera que se acopla a un engrane mayor
que rodea el volante del cigüeñal del motor haciéndolo girar.
Este engrane funciona a través de un mecanismo de rueda libre, de manera que
el torque del motor de arranque se trasmita al engrane del cigüeñal, pero una vez
que el motor de combustión se ponga en marcha, no pueda arrastrar al motor de
arranque.
Cuando el motor de combustión se ha puesto en marcha y el conductor suelta la
llave de encendido, se corta la alimentación eléctrica a la bobina del relé y el
muelle de recuperación retira el núcleo cortando la alimentación con electricidad y
desacoplando ambos engranes.


El SISTEMA DE ALIMENTACIÓN tiene por objeto extraer el combustible del
depósito y conducirlo a los cilindros en las mejores condiciones, para que la
combustión se realice correctamente. Se realiza por métodos físicos que ocurren
dentro de un dispositivo, el cual posee un conjunto de mecanismos que nos
permitirán administrar la dosis aproximadamente adecuada a los pistones en el
momento que lo requiera.
En todos los sistemas de alimentación por presión, es necesaria una bomba de
combustible para enviar éste desde el depósito luego pasa por un filtro que retiene
las partículas sólidas que pudiera contener el líquido, hasta otra bomba de mayor
presión de salida (motores Diesel) o hasta los inyectores de gasolina (inyección
electrónica MICH).
En Motores a gasolina antiguos, la mezcla del aire-combustible se realizaba en
un solo elemento, el carburador.
El objetivo del carburador (Fig. 70), es conseguir la mezcla de aire-gasolina en la
proporción adecuada según las condiciones de funcionamiento del automóvil. El
funcionamiento del carburador se basa en el efecto venturi que provoca que toda
corriente de aire que pasa por una canalización, genere una depresión (succión)
que se aprovecha para arrastrar el combustible proporcionado por el propio
carburador. La depresión creada dependerá de la velocidad de entrada del aire
que será mayor cuanto menor sea la sección de paso de las canalizaciones.
Si dentro de la canalización tenemos un estrechamiento (venturi) para aumentar la
velocidad del aire y en ese mismo punto se coloca un surtidor comunicado a una
cuba con combustible a nivel constante, la depresión que se provoca en ese punto
producirá la salida del combustible por la boca del surtidor que se mezclara con el
aire que pase en ese momento por el estrechamiento, siendo arrastrado hacia el
interior de los cilindros del motor.


Figura 70. Despiece del carburador Motorcraft.12

En la figura 71, se observa el funcionamiento del motor. Cuando el pistón realiza
su recorrido descendente en el tiempo de admisión se provoca un vacío en la
cámara de combustión, por lo que la presión absoluta en la misma será muy
inferior a la atmosférica; es decir habrá una gran depresión.

12



Figura 71. Funcionamiento de un carburador.

Fuente: http://tinyurl.com/63xf8pu
Esta depresión se transmitirá a través de la tubería de admisión al carburador y
hacía el exterior, lo que motivará la entrada en funcionamiento del carburador
proporcionando gasolina que se mezclara con el aire que entra debido a la
depresión, formando la mezcla de aire-combustible que después se quemara en el
interior de la cámara de combustión del motor.
La depresión se transmitirá tanto mejor cuanto menos obstáculos encuentre en su
camino. Si la mariposa del carburador está cerrada, ésta actuará como una pared
respecto a la misma, por lo que encima de ella la depresión será muy pequeña, es
decir, la presión será prácticamente igual a la atmosférica.
A medida que se va abriendo la mariposa, la depresión se transmite a la zona del
difusor, disminuyendo la misma en la zona por debajo de la mariposa.
Si aumentamos la sección de paso (abriendo la mariposa), el caudal de aire que
pasará será mayor y la depresión en el difusor será también mayor por lo que
arrastrara mas gasolina del surtidor hacia los cilindros.


Los carburadores actualmente no tienen gran impacto en la industria
automovilística, debido a la implementación de sistemas electrónicos de inyección.
Sin embargo, el carburador es muy útil para motores de bajas cilindradas, como
motores de herramientas domesticas (podadoras), o en motores de altísima
potencia estacionarios, donde sus rangos de las velocidades de operación son
muy cortos o constante. En dichos casos el carburador mantiene vigencia y
aplicabilidad.

Actualmente los MICH el proceso de alimentación, la mezcla se prepara por medio
de la inyección de combustible en el colector de admisión (indirecta) o dentro
del cilindro (directa), se suministra por medio de inyectores electrónicos.
Esta tendencia se explica por las ventajas que supone la inyección de combustible
en relación con las exigencias de potencia, consumo, comportamiento de marcha,
así como de limitación de elementos contaminantes en los gases de escape. Las
razones de estas ventajas residen en el hecho de que la inyección permite una
dosificación muy precisa del combustible en función de los estados de marcha y
de carga del motor; teniendo en cuenta así mismo el medio ambiente, controlando
la dosificación de tal forma que el contenido de elementos nocivos en los gases de
escape sea mínimo. Además, asignando una electroválvula o inyector a cada
cilindro se consigue una mejor distribución de la mezcla.

También permite la supresión del carburador; dar forma a los conductos de
admisión, permitiendo corrientes aerodinámicamente favorables, mejorando el
llenado de los cilindros, con lo cual, favorecemos el par motor y la potencia. En la
figura 72, se indica el cambio de tecnología para un MICH sobre el sistema de
mezcla aire – combustible en el tiempo.


Figura 72. Variación del sistema de alimentación en el tiempo.

Fuente: http://tinyurl.com/3cggqfn
Algunas de las ventajas obtenidas por la inyección son:


Consumo reducido



Mayor potencia



Minimizar las concentraciones de los gases contaminantes.



Tiempos más cortos y mayor aceleración en el arranque en frio y la fase de
calentamiento

La alimentación por inyección en MICH presenta dos rangos específicos de
trabajo:


Mezcla estratificada: El motor es alimentado con una mezcla poco
enriquecida cuando el vehículo se desplaza en unas condiciones de carga
parcial. Para poder conseguir una mezcla pobre para alimentar el motor
éste debe ser alimentado de forma estratificada.


La mezcla de aire y combustible se concentra en torno a la bujía ubicada en una
estratégica posición central en las cámaras de combustión, en cuyas zonas
periféricas se acumula prácticamente sólo una capa de aire. La positiva
característica de economía de consumo es también una consecuencia de la
disminuida dispersión de calor. El aire concentrado de la manera comentada en la
periferia del espacio de combustión mientras se produce la explosión de la mezcla
en la zona central de la cámara proporciona una especie de aislamiento térmico
(fig. 73).
Figura 73. Secuencia de la inyección estratificada.

Fuente: http://tinyurl.com/6zwcabm
Con esta estratificación específica de la carga, el valor Lambda en el área de
combustión oscila entre 1,5 y 3. De este modo la inyección directa de gasolina
alcanza en el campo de carga parcial el mayor ahorro de combustible frente a los
inyecciones convencionales: en marcha de ralentí incluso un 40%. Cuando el
motor trabaja con mezcla estratificada en la carrera de admisión solo entra aire en
los cilindros. Durante la carrera de compresión se inyecta el combustible y salta la
chispa en la bujía.


Mezcla homogénea: El motor es alimentado con una mezcla uniforme en
los regímenes más elevados (cuando se exige potencia al motor).

La inyección es adaptada de forma automática y el combustible no es inyectado
en las fases de compresión sino en las de admisión. Unas determinadas leyes de
la termodinámica imponen, no obstante, un aumento del llenado de los cilindros y
una disminución de la temperatura de compresión en estas condiciones. Estos
ajustes tienen unos efectos secundarios también muy positivos que se manifiestan


en forma de unos elevados valores de potencia y par motor. Con mezcla
homogénea el combustible se inyecta durante la carrera de admisión para crear un
efecto de refrigeración. El inyector de alta presión cambia la forma de funcionar en
este modo para alimentar el combustible mediante un chorro largo en forma de
cono, con objeto de conseguir una dispersión en el cilindro (fig. 74).
Figura 74. Secuencia de la inyección homogénea.

Fuente: http://tinyurl.com/3un96mz
El efecto de refrigeración evita las detonaciones o combustión espontánea en el
cilindro que pueden producirse cuando el motor tiene una relación de compresión
alta y con un elevado calentamiento.

MOTRONIC MED 7 - Inyección Directa de Gasolina

El funcionamiento del sistema Monotronic corresponde a la figura 75.
Con la bomba de alta presión se suministra al tubo distribuidor de combustible
(acumulador de presión). Empalmes hidráulicos unen el tubo distribuidor de
combustible con válvulas de alta presión de accionamiento electromagnético. Un
circuito regulador cerrado compuesto por sensor de presión de combustible,
valvula reguladora de presión y unidad de mando electrónica (ECU), regula la
presión del sistema hidráulico individualmente en todos los puntos de servicio.


Figura 75. Sistema MONOTRONIC MED 713.

Medidor de masa de aire con sensor de temperatura(1), depósito de carbón
activo(2), válvula de purga de aire del depósito(3), bomba de alta presión(4),
válvula reguladora de presión(5), distribuidor de combustible(6), bobina de
encendido(7), Modulo de aceleración(8), dispositivo estrangulador(9), válvula de
retroalimentación de gases de escape(10), Sensor de presión del tubo de
admisión(11), sensor de alta presión(12), válvula de inyección de alta presión(13),
sensor de picado(14), sensor de temperatura del motor(15), sonda lambda
LSU(16), sonda lambda LSF(17), catalizador NOx(18), Unidad de mando
electrónico ECU(19), interfaz para diagnostico (20), lámpara de diagnóstico(21),
Bloqueo electrónico de arranque(22), CAN(23), módulo transportador para bomba
de alimentación(24), sensor de velocidad(25).
La presión de inyección, el comienzo de la inyección y la duración de la inyección
puede elegirse libremente para cualquier punto de servicio del motor, dentro de los
límites predefinidos. La geometría del chorro de inyección se adapta a las
13

Adaptado del Aula Virtual – capitulo 8 (formación de mezcla en MICH)


exigencias del respectivo motor. Mediante la adaptación del caudal de
combustible, del llenado de aire y del ángulo de encendido, el control del motor
mantiene constante el par motor conforme al requerimiento de carga, al producirse
un cambio de servicio (servicio homogéneo, servicio estratificado).
El margen de carga parcial inferior con una mezcla muy pobre (λ>1) y carga
estratificada directa, en funcionamiento sin estrangulación; el margen de
revoluciones aprovechable es limitado y se reduce las pérdidas de cambio de
carga al suprimir la estrangulación. El mando del rendimiento se efectúa por medio
del combustible.
En el servicio homogéneo (λ=1), es útil en el margen total de revoluciones y carga.
La potencia es regulada por el llenado y el encendido.
En el servicio homogéneo (λ>1), la cantidad de combustible es menor (excedente
de aire) respecto al servicio homogéneo (λ=1). La potencia es regulada por el
combustible.
Los sistema de alimentación para MIC, han variado en el tiempo y tienen notables
diferencias con los MICH. Se recopila dos sistemas de inyección para Motores de
Ignición por Compresión (MIC).
En los motores diesel la alimentación se realiza introduciendo por separado, en el
interior de los cilindros, el aire que en el tiempo de compresión alcanza los 600º C,
y el combustible que se inyecta a alta presión, los cuales se mezclan en el interior
de la cámara de combustión, donde se produce la combustión de esta mezcla.
El combustible se toma del depósito, pasa por el separador combustible/ agua,
luego se calienta el combustible que es impulsado por la bomba de alimentación;
pasa por el filtro de combustible y llega a la bomba inyectora que aumenta la
presión del combustible y posteriormente al inyector. El sistema de baja se
considera desde el depósito de combustible hasta la bomba de inyección, el
sistema de alta por su parte, lo compone la bomba de inyección hasta el conjunto
de inyectores.


El sistema con bomba en línea, (fig. 77a) se emplea una bomba de unidades
múltiples con un elemento de bombeo para cada inyector. El combustible a alta
presión que viene de la bomba hace que la aguja del inyector se levante de su
asiento para inyectar el combustible en la cámara de combustión. En el diagrama
(Fig. 76), la bomba elevadora (2) succiona el combustible del tanque y lo envía a
través del filtro (1) hasta la bomba de inyección (6). En el momento correcto, el
elemento de bombeo envía combustible a alta presión al inyector que lo atomiza
en la cámara de combustión en el cilindro del motor.
Figura 76. Sistema de inyección14. a) bomba en línea, b) bomba tipo distribuidor

Figura 77. Bombas de inyección: a) bomba en línea, b) bomba tipo distribuidor.

14

Adaptado de: MAY, Ed. Mecánica para Motores Diesel. Madrid: Mc Graw Hill, 1999.


a)

b)

Fuente: http://tinyurl.com/3wsrz9q
El sistema con bomba tipo distribuidor (fig. 77b), es básicamente similar al de
la bomba en línea, pero se emplea bomba del tipo de distribuidor. Tiene un solo
elemento de bombeo y un mecanismo para distribuir el combustible a alta presión
a los inyectores; éstos, a su vez, atomizan el combustible en las cámaras de
combustión. Un pequeño excedente de combustible pasa por los inyectores y
retorna al tanque, igual que en el sistema en línea, los inyectores operan por el
combustible a alta presión enviado desde la bomba de inyección (fig. 76b).

El sistema PT, indica la relación directa entre la cantidad de combustible que se
inyecta en las cámaras de combustión con la presión y con el periodo de tiempo
durante el cual el combustible entra al inyector (presión – tiempo). Este sistema se
emplea en los motores Cummis. El árbol de levas acciona el inyector mediante
una varilla de empuje y un balancín (fig. 78c). Este sistema, a veces, se llama
inyección mecánica para diferenciarlo de los sistemas con bomba de inyección en
línea y de tipo distribuidor en los que sólo hay inyección a presión. En el sistema
PT se acciona un émbolo con un impulsor dentro del inyector para introducir el
combustible en la cámara de combustión. Según el diagrama, una bomba de
engranes que es parte de la bomba de combustible (fig. 78c) (8), succiona el
combustible del tanque a través del filtro (1); después se entrega al inyector a una


presión baja y se inyecta por acción mecánica en la cámara de combustión a una
presión mucho más alta. El exceso de combustible en los inyectores retorna al
tanque.
Figura 78. Sistema de inyección15. c) PT, d) inyector-bomba.

El sistema (Inyector – bomba), o inyectores unitarios (fig. 79); por cada cilindro
del motor se monta una unidad en la culata que es accionada directamente por un
empujador o indirectamente por un balancín. Dispone de una presión de inyección
superior a la proporcionada por las bombas de inyección en línea y rotativas, esto
es debido a que no dispone de tuberías de alta presión. Debido a la elevada
presión de inyección se consigue una importante reducción de emisiones
contaminantes.
Figura 79. Inyector bomba. a) Disposición en el motor, b) vista en corte.
15

Adaptado de: MAY, Ed. Mecánica para Motores Diesel. Madrid: Mc Graw Hill, 1999.


a)
Fuente: http://tinyurl.com/3hwgnrp

b)
Fuente: http://tinyurl.com/42rhs8p

El inyector se acciona desde el árbol de levas por medio de una varilla de empuje
y un balancín (fig. 78d), la bomba elevadora (2) succiona el combustible del
tanque. Pasa por el filtro primario, luego por la bomba, el filtro secundario y llega al
inyector (5). En el momento preciso se acciona el inyector desde el árbol de levas
para aumentar la presión del combustible y entregarlo en la cantidad correcta a las
cámaras de combustión. En ese sistema, el combustible circula en forma continua
por los conductos en la culata de cilindros, para llegar a los inyectores y retornar el
excedente al tanque.


El sistema de inyección de acumulador "Common Rail" ofrece una flexibilidad
destacadamente mayor para la adaptación del sistema de inyección al
funcionamiento motor, en comparación con los sistemas propulsados por levas
(bombas rotativas). Esto es debido a que están separadas la generación de
presión y la inyección. La presión de inyección se genera independientemente del
régimen del motor y del caudal de inyección (fig. 80).
Figura 80. Sistema Common Rail.

Fuente: http://tinyurl.com/3r5ksvt
El combustible para la inyección está a disposición en el acumulador de
combustible de alta presión "Rail". El conductor preestablece el caudal de
inyección, la unidad de control electrónica (ECU) calcula a partir de campos
característicos programados, el momento de inyección y la presión de inyección,
el inyector (unidad de inyección) realiza las funciones en cada cilindro del motor, a
través de una electroválvula controlada.

En la figura 81, se indica la disposición de los componentes de este sistema de la
marca BOSCH, en la que se aprecian las señales de entrada de los sensores y la


salida de la unidad electrónica hacia las electroválvulas y bomba, presión de
inyección la suministra la bomba individual arrastrada por el motor. Esta presión se
comunica por medio de una tubería rígida a una rampa o regleta situada en la
culata del motor y a la cual van unidos los inyectores. Los inyectores son el núcleo
del sistema y están controlados por válvulas electromagnéticas. El proceso de
inyección se inicia por medio de un impulso del modulo de control dirigido a dichas
válvulas. La cantidad inyectada depende tanto de tiempo de abertura de la tobera
de inyección como también de la presión del sistema que es generada por la
bomba.
Figura 81. Disposición de los elementos del sistema Common Rail.

Fuente: http://tinyurl.com/3r5ksvt


1.7 OPERACIÓN DE MOTORES DE ENCENDIDO POR CHISPA
La secuencia de eventos que tienen lugar dentro del cilindro del motor se ilustra en
la en la figura 82, donde se grafican algunas variables contra el ángulo del
cigüeñal a lo largo de todo el ciclo de cuatro tiempos
Figura 82. Secuencia de eventos en un motor de cuatro tiempos de encendido por
ignición.1

El ángulo del cigüeñal es una variable independiente muy útil ya que los procesos
que ocurren dentro de un motor, utilizan intervalos de ángulo que casi no varían en
un amplio rango de RPM. La figura 82, muestra los tiempos de operación de las
válvulas así como la relación volumétrica en un típico motor de automóvil de
encendido por chispa, para mantener un alto flujo de mezcla a altas velocidades
del motor y por ende una alta potencia de salida, la válvula de admisión abre antes
de TC (PMS), y cierra sustancialmente después de BC (PMI).

Durante la

admisión, la carga inducida se mezcla en el cilindro con los gases residuales del
1



ciclo previo. Después que la válvula de admisión se cierra, el contenido del cilindro
se comprime a una temperatura y presión por encima de la atmosférica debido a
que hay una disminución del volumen del cilindro, al mismo tiempo se transfiere
calor al pistón, culata y paredes del cilindro pero su efecto, comparado con los
gases de la combustión es muy pequeño. Entre 10 y 40 grados del cigüeñal antes
del punto muerto superior, una descarga eléctrica a través de la bujía inicia el
proceso de combustión. En el distribuidor un interruptor rotativo, accionado por el
eje de levas, corta la corriente de la batería a través del circuito primario de la
bobina de ignición, el bobinado secundario de la bobina de ignición conectado a la
bujía produce un alto voltaje a través de los electrodos de éste cuando el campo
magnético desaparece.
Una llama turbulenta desarrollada a partir de la descarga de la bujía se propaga a
través

de la mezcla de aire y combustible. La duración de este proceso de

combustión varía con el diseño y operación del motor pero típicamente demora de
40 a 60 grados de giro del cigüeñal. A medida que la mezcla se quema, la presión
en el cilindro se eleva por encima del nivel debido a la únicamente compresión
(línea de trazos). Debido a las diferencias en el patrón de flujo y composición de la
mezcla entre cilindros y dentro de cada cilindro de un ciclo a otro, el desarrollo de
cada proceso de combustión difiere un poco; como resultado, la forma de la curva
de presión contra ángulo de cigüeñal en cada cilindro y de un ciclo a otro no es
exactamente la misma.
Hay un tiempo de chispa óptimo en el cual, la masa de mezcla de aire y
combustible dentro del cilindro se obtiene un torque máximo. Adelantar más el
tiempo o retardarlo de este punto óptimo dá una salida menor de torque. Este
tiempo óptimo llamado tiempo de máximo torque al freno es un compromiso
empírico entre comenzar la combustión muy temprana durante la carrera de
compresión (cuando se transfiere trabajo del pistón a los gases) y completar la
combustión muy tarde en la carrera de expansión (disminuyendo así el pico de
presión máxima).


Cerca de los dos tercios de la carrera de expansión, la válvula de escape empieza
a abrirse, la presión es mayor en el cilindro que en el múltiple de escape y ocurre
un proceso de soplado. Los gases quemados fluyen a través de la válvula hacia la
lumbrera y múltiple de escape hasta que la presión en el cilindro y el escape se
equilibren. La duración de este proceso depende del nivel de presión dentro del
cilindro hacia el múltiple durante la carrera de escape. La válvula de escape abre
al final de la carrera de admisión para asegurar que el proceso de soplado no
demore hasta la carrera de escape.
La válvula de escape permanece abierta hasta después del TC (PMS), la válvula
de admisión abre un poco antes del TC (PMS). Las válvulas de admisión abren y
cierran lentamente para evitar el ruido y desgaste excesivo de la leva.

Para

asegurar que las válvulas estén totalmente abiertas, cuando la velocidad del pistón
es máxima los períodos de apertura de las válvulas son altos.

Si el flujo de

admisión se estrangula a una presión por debajo de la del múltiple de escape,
ocurre un contraflujo de gases quemados hacia el múltiple de admisión cuando las
válvulas de admisión estén comenzando a abrir.



Ejemplo de Motores de Ignición por Chispa (MICH).

Los motores de más de 2.5 lt de volumen desplazado con un arreglo de cuatro
pistones en línea son los más usados en automóviles. Estos proporcionan dos
pulsos de torque por revolución del cigüeñal y las fuerzas primarias de inercias (no
las secundarias) están balanceadas.
El motor BMW xDrive28i X1 es una nueva generación de motores de gasolina de
cuatro cilindros con tecnología propia Twin Power Turbo (fig. 83).
Se trata de un propulsor con un importante aumento de potencia, con una
cilindrada de 2.0 litros, permite establecer un registro de 245 CV, al tiempo que se
dota de un alto grado de eficiencia.


El motor cuenta con cárter de aluminio y una configuración muy similar a la
tecnología del motor de seis cilindros de la misma generación Twin Power Turbo.
Figura 83. Motor BMW X1 xDrive28i

Fuente: http://tinyurl.com/68ay8pl
Asimismo, se dota de sistema de sobrecarga altamente eficiente, de acuerdo al
principio de funcionamiento Twin-Scroll, sistema de alta precisión de inyección
directa

de

gasolina

(High

Precision

Injection)

con

inyección

mediante

electroválvulas y sistema mejorado de regulación plenamente variable de las
válvulas Valvetronic, patentadas por BMW.
En el modelo BMW X1 xDrive28i alcanza prestaciones en consumo de 7,9 litros a
los cien kilómetros y emisiones de CO2 de 183 g/km. El motor se puede combinar
con una caja de cambios manual de seis velocidades o la automática de ocho
velocidades, ésta última, como opción. A ello, se añade una aceleración de 0 a
100 km/h en 6,1 segundos (con caja manual) ó 6,5 segundos (caja automática), lo
que supone, en ambos casos, 0,3 segundos menos.
El motor Mazda 2.0 (fig. 84), es un motor de 4 cilindros en línea, DOHC y 16
válvulas que produce 104 caballos de fuerza @ 6.000 RPM. Este motor ha sido
puesto a punto mejorando su sistema de admisión y sincronización de válvulas


que optimizan el desempeño de manejo y la economía de combustible,
incorporando además el acelerador electrónico. Se mantiene una transmisión
manual de 5 velocidades o una Activematic de 4 velocidades.
Figura 84. Motor BMW X1 xDrive28i

Fuente: http://tinyurl.com/5vuwbnb
El motor 2.0 litros es una unidad de 4 cilindros en línea, DOHC y 16 válvulas que
produce 145 caballos de fuerza @ 6.500 RPM. Esta motorización ahora cuenta,
con una transmisión manual de 6 velocidades o una Activematic de 5 velocidades
con cambios en el timón.

El arreglo en V con dos hileras de cilindros puestos a 90o unos de otros o a un
ángulo más agudo, proporciona un bloque más compacto y es usado ampliamente
en motores de volumen desplazado.
La figura 85(a), muestra un motor V-6, en el cual los seis cilindros han sido
colocados en dos hileras de tres cada una con un ángulo de 60 o entre sus ejes.
Seis cilindros se usan usualmente en el rango de 2.5 a 4.5 l de volumen
desplazado; proporcionan una operación con tres pulsos de torque por revolución.


El arreglo en línea resulta en un motor de gran tamaño dando una elevación de la
vibración torsional del cigüeñal y haciendo que la distribución uniforme de aire y
combustible en cada cilindro sea más difícil.

Figura 85. Corte isométrico de dos motores en V. a) Seis cilindros, b) Ocho
cilindros.

a)

b)

Fuente: http://tinyurl.com/6zc6htn
El arreglo en V es mucho más compacto y en el V-6 se proporciona balance
primario de las componentes reciprocantes. Con este arreglo, un momento
oscilante se impone sobre el cigüeñal debido a las fuerzas secundarias de inercia,
lo cual resulta en un motor con menos balanceo que la versión en línea. Los
arreglos V-8 (fig. 85b) y V-12 también son comúnmente usados para proporcionar
un motor compacto, de baja vibración y de gran volumen desplazado.

El motor radial (fig. 86), tiene la misma clase de pistones, válvulas y bujías que
cualquier motor de cuatro tiempos. La gran diferencia está en el cigüeñal. En vez
del eje largo que se utiliza en un motor con varios cilindros como el de automóvil,
hay un solo cubo; todas las bielas conectan con este cubo. Una biela es fija, y se


conoce generalmente como la barra principal, las demás se llaman barras de
articulación montadas sobre pernos que les permiten articular mientras que el
cigüeñal y los pistones se mueven.
Figura 86. Motor radial, avión R-1830-82 Twin Wasp.

Fuente: http://tinyurl.com/3nuwlnb
Los motores radiales tienen varias ventajas para los aeroplanos: Pueden producir
mucha potencia. Un motor radial típico en un B-17 tiene nueve cilindros, desplaza
1.800 pulgadas cúbicas (29,5 litros) y produce 1.200 caballos de fuerza.

El motor WANKEL, (fig. 87), es un tipo de motor de combustión interna y rotativo.
Se utiliza cuando su tamaño compacto y su alta velocidad (lo cual resulta en una
alta relación potencia/peso y potencia/volumen), su inherente balanceo y
suavidad, compensan su alta transferencia de calor y sus problemas de sellado y
fugas.
Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la
combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta
presión está contenida en la cámara formada por una parte del recinto y sellada


por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motores reemplaza a
los pistones.
El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el
alojamiento, delimitando así tres compartimentos separados de mezcla.
Figura 87. Despiece del motor wankel, Mazda RX-8.

Fuente: http://tinyurl.com/6fgsa3y

A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se
expanden y contraen alternativamente; es esta expansión-contracción la que
succiona el aire y el combustible hacia el motor por medio de las lumbreras de
admisión, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva hasta que el vértice
descubre la lumbrera de escape por la que se evacúan los gases quemados.
La figura 88, indica los diferentes ciclos de operación de un motor Wankel.


Figura 88. Ciclo cuatro tiempos Motor Wankel.

Fuente: http://tinyurl.com/5vnush9

El motor Wankel (fig. 89), tiene dos partes rotativas: el rotor de forma triangular y
el eje de salida con su excéntrica integral. El rotor gira directamente sobre la
excéntrica. El rotor tiene un engranaje interno el cual acopla con el engranaje fijo
que se encuentra en uno de las tapas, para mantener la correcta relación de fase
entre las rotaciones del rotor y del eje excéntrico. De esta manera el rotor gira y
orbita alrededor del eje.

La cámara de combustión se forma entre la carcasa central y la superficie del rotor
y se sella con sellos en el ápice y alrededor del perímetro de los lados del rotor. Al
igual que en el motor de 2 tiempos, el motor Wankel no tiene válvulas y el control
del proceso de renovación de la carga lo realiza la posición del rotor.
El motor Wankel ofrece menos piezas móviles que un motor alternativo de 4
tiempos para generar la potencia, los contrapesos giratorios suprime cualquier
vibración logrando mayor suavidad de marcha y fiabilidad. Sin embargo, resulta
muy difícil aislar cada una de las 3 secciones del cilindro en rotación, que deben
ser impermeables unas de otras para un buen funcionamiento.


Figura 89. Motor Wankel de dos rotores, NSU

Fuente: http://tinyurl.com/4ygqk75

Es por ello necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada 6 años
aproximadamente, por su fuerte desgaste. Dicho motor (Mazda RX-8) en la
actualidad no cumple con las normas ambientales europeas (EURO V), el
fabricante está en proceso tecnológico para acceder a competir en el mercado
europeo. La figura 90, se observa el esquema de alimentación para un motor
Wankel.


Figura 90. Motor Wankel de dos rotores, NSU

Fuente: http://tinyurl.com/4ygqk75

1.8 OPERACIÓN DEL MOTOR DE ENCENDIDO POR COMPRESIÓN.

En los motores de encendido por compresión sólo se induce aire en el cilindro, el
combustible (en la mayoría de las aplicaciones es un aceite combustible liviano) se
inyecta directamente dentro del cilindro del motor justo antes que se requiera que
inicie el proceso de combustión. El control de carga se logra mediante la variación
de la cantidad de combustible inyectado en cada ciclo. El flujo de aire a una
velocidad del motor dada, se mantiene esencialmente constante. Hay una gran
variedad de diseños de motores de encendido por compresión en un amplio rango
de aplicaciones (automóviles, camiones, locomotoras, marinos, generación de
potencia). Existen varios tipos de alimentación de aire: motores naturalmente
aspirados, donde el aire atmosférico es inducido, motores turbocargados donde el


aire de entrada es comprimido por una combinación turbina-compresor accionada
por los gases de escape y motores super-cargados donde el aire se comprime con
una bomba o soplador accionado mecánicamente.
Figura 91. Secuencia de eventos en un motor cuatro tiempos de MIC, de
aspiración natural durante los procesos de Compresión, combustión y expansión.2

El turbocargador y supercargador incrementan la potencia de salida del motor
mediante el incremento

del flujo de masa de aire por unidad de volumen

desplazado con lo cual se permite un incremento comúnmente en grandes
motores, para reducir el tamaño y peso para una determinada salida de potencia,
excepto en motores más pequeños, el ciclo de dos tiempos es competitivo con el
ciclo de cuatro tiempos en gran parte porque en el ciclo diesel solo se pierde aire
en el proceso de barrido.
2



La operación de un motor de encendido por compresión naturalmente aspirado de
cuatro tiempos, se ilustra en la figura 91.

La relación de compresión de los

motores diesel es mucho más alta que en los motores de encendido por chispa y
están en el rango de 12 a 24, dependiendo del tipo de motor y si es naturalmente
aspirado o turbocargado.
Los tiempos de operación de las válvulas son similares a los de los motores de
encendido por chispa. Aire a presión cercana a la atmosférica se induce durante
la carrera de admisión y luego se comprime a una presión de 4 MPa (600 Psi ) y
temperatura cercana a 800K, durante la carrera de compresión. Cerca de 20

0

antes del punto TC, se inicia la inyección de combustible; un perfil de la rata de
inyección se muestra en la figura 91b. El chorro de combustible líquido se atomiza
en gotas dentro del aire del cilindro.
El combustible líquido se evapora; El vapor de combustible se mezcla con el aire,
como la temperatura y la presión se encuentran por encima del punto de ignición
del combustible después de un corto periodo de espera, se inicia el proceso de
encendido espontáneo (autoencendido) de parte de la mezcla y empieza el
proceso de combustión, elevando la presión en el cilindro.
La llama avanza rápidamente a través de la porción de combustible inyectado que
se ha mezclado con suficiente aire para quemar. A medida que el proceso de
expansión sucede, la mezcla entre combustible, aire y gases quemados continúa
acompañada de una combustión adicional (fig. 91d). A plena carga la masa del
combustible inyectado es cerca de 5 % de la masa en el cilindro. El incremento de
los niveles de humo negro en el escape limita la cantidad de combustible que
puede quemarse eficientemente.
El proceso de escape es similar al del motor de cuatro tiempos de encendido por
chispa. El finalizar la carrera de escape el ciclo empieza de nuevo.


Figura 92. Secuencia de eventos en un motor dos tiempos MIC, durante los
procesos de expansión, intercambio de gases y compresión. A e área de escape, Ai
área de admisión.3

En el ciclo del motor de encendido por compresión de dos tiempos, los procesos
de compresión, inyección de combustible, combustión y expansión son similares al
proceso de cuatro tiempos siendo diferentes las presiones de admisión y escape.
Las secuencias de eventos en un motor de dos tiempos de barrido en bucle se
ilustra en la figura 92.

3



En los motores de barrido en bucle tanto las lumbreras de admisión y escape
están en el mismo extremo del cilindro y son descubiertos cuando el pistón se
acerca al B.C. (fig. 92a). Después que la lumbrera de escape abre, la presión en el
cilindro cae rápidamente debido a un proceso de soplado. (fig. 92b). La lumbrera
de admisión entonces abre y como la presión en el cilindro cae por debajo de la
presión de entrada, fluye aire hacia el cilindro. Los gases quemados son
desplazados por el aire fresco hasta sacarlos del cilindro perdiéndose parte de aire
fresco. Una vez se cierran las lumbreras al empezar el pistón la carrera de
compresión los procesos de compresión, inyección de combustible, se dan como
en el ciclo del motor de encendido por chispa de cuatro tiempos.



Ejemplo de Motores de Ignición por Compresión (MIC).

Caterpillar es el mayor fabricante del mundo de motores de velocidad media, así
como uno de los mayores fabricantes del mundo de motores diesel de alta
velocidad, con clasificaciones que van de 54 a 13.600 hp (de 40 a 10.000 kW).
Caterpillar es además el mayor proveedor de sistemas de combustible diesel HD,
incluyendo el revolucionario sistema de combustible HEUI TM, y el mayor
productor del mundo de motores de gas natural HD.

El motor C-15 (fig. 93), está basado en la plataforma probada del 3406E, pero es
más liviano, menos ruidoso, más confiable y más eficiente en el consumo de
combustible. Viene en una amplia gama de clasificaciones de potencia, que varían
entre 435 y 550 hp. Las clasificaciones de par motor máximo que alcanzan de
1650 a 1850 Ib-pie le confieren una excelente capacidad de arranque con cargas
pesadas y equilibrio en pendientes pronunciadas. Algunos datos técnicos son:


Gama de potencia: 435-550 hp



Par motor máximo: 1650 a 1850 Ib-pie



Peso: 1225 kg (2695 libras).


Figura 93. Motor Caterpillar c-15.

Fuente: http://tinyurl.com/3rd6v2t
El C15 en realidad utiliza dos turbocompresores fijos de paletas en serie, uno de
ellos un turbo de geometría fija y el otro de alta presión del turbo con válvula de
descarga mecánica. Dos turbos añade el peso y la complejidad de un motor.
La tabla 1.8 se identifican las diferencias entre el motor C-15 y el motor CUMMINS
ISX

El motor PACCAR MX 375, es un motor diésel turboalimentado con refrigeración
intermedia de seis cilindros en línea. Combustión limpia con tecnología SCR
(reducción catalítica selectiva) para el tratamiento de emisiones, de acuerdo con
los niveles de emisión Euro 4 o Euro 5. La normas EEV se cumplen en gracias a
un filtro de partículas pasivas.
El bloque de cilindros es de hierro grafito compactado (CGI); se ha diseñado sin
cubiertas laterales para que tenga una mayor rigidez y genere menos ruido. La
culata de cilindros de una pieza integra un colector de admisión de aire. El filtro de
aceite es de flujo total, el termostato de aceite y el refrigerador de aceite se
combinan en un único módulo de aceite.


.
El motor PACCAR MX 375 proporciona un par motor excelente (fig 94 b),a un
régimen de motor bajo y hay disponible un alto rendimiento en un amplio rango de
revoluciones.
Tabla 1.8 Diferentes características de los Motores Cummins ISX y Caterpillar C15.

Algunos datos técnicos se enuncian a continuación:



Desplazamiento de pistón 12,9 litros


4

Calibre x carrera 130 x 162 mm
Relación de compresión 16,4 a 1

Tomada de: http://tinyurl.com/3rd6v2t

4


Figura 94. Motor PACCAR MX 375 diseño y curva del par desarrollado.

Fuente: http://tinyurl.com/6dzcqqa
Figura 95. Sección longitudinal de un motor de dos tiempos marino FairbanksMorse de 7 cilindros y 300 Kw a 1200 rpm.5

5



Las figuras 95 y 96, permiten observar el corte longitudinal y transversal de un
motor marino Fairbanks-Morse de 7 cilindros y 300Kw.

Figura 96. Corte transversal de un motor de dos tiempos marino Fairbanks-Morse
de 7 cilindros y 300 Kw a 1200 rpm.6

6


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