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