temario de mecanica del automovil
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2 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
TEMARIO
MECANICA DEL
AUTOMOVIL
1.- INTRODUCCIÓN.
2.- MOTORES.
3.- EL FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE EXPLOSIÓN Y
DIESEL
3.- ALIMENTACIÓN EN MOTORES DE EXPLOSIÓN Y DIESEL.
4.- SISTEMA DE TRANSMISIÓN.
5.- MOTOR DE DOS TIEMPOS.
6.- SISTEMA DE LUBRICACIÓN Y REFRIGERACIÓN.
7.- SISTEMA DE DIRECCION. SUSPENSIÓN. Y FRENOS.
8.- SISTEMAS DE ENCENDIDO: DINAMO, ALTERNADOR,
BATERIA. MOTOR DE ARRANQUE. DISTRIBUCIÓN.
3 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
1. - INTRODUCCION.
La palabra automóvil designa a los vehículos que se desplazan por el terreno mediante
la fuerza suministrada por un motor de combustión interna o de explosión, llamado así
porque en su interior se quema o hace explotar el combustible.
Cuando el combustible empleado es la gasolina, esta pasa a de un depósito a un
aparato llamado carburador, donde se pulveriza y mezcla con aire, y esta mezcla es la que
entra en los cilindros del motor, para explotar dentro de ellos por medio de una chispa
eléctrica (encendido).
Las explosiones son extraordinariamente violentas y calientan tanto que pondrían al
rojo vivo los metales del motor, inutilizándolo, si no se enfriase mediante un sistema de
refrigeración, casi siempre por circulación de agua alrededor de los cilindros.
Cuando el combustible es gasoil (más denso), en este caso no se emplea el carburador
ni el aparato de encendido, si no que entra solamente aire en los cilindros y en momentos
oportunos se inyecta directamente a ellos el gasoil produciéndose la explosión, son los
llamados motores diesel.
El automóvil está constituido por el chasis que es el armazón y conjunto mecánico del
vehículo y la carrocería.
Elementos que componen el chasis:
a.- Un bastidor compuesto de:
1) Motor.
2) Transmisión.
3) Dirección.
4) Frenos.
b.- Los ejes delanteros y traseros y las ruedas.
c.- La suspensión que une las ruedas al eje o bastidor.
2.- MOTORES.
El alma del automóvil es el motor, gracias a él, el automóvil puede moverse.
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Podemos diferenciar tres tipos de motores:
a.- Motores de explosión.
b.- Motores diesel.
C.- Motor eléctrico.
A.- Motores de Explosión.
Son aquellos motores que se emplean en los automóviles de gasolina.
En ellos la mezcla aire gasolina se realiza en el carburador, la ignición se produce
mediante una chispa eléctrica que es producida por las bujías.
Son aquellos motores donde la combustión se produce al comprimir con moderación en
el cilindro aire previamente mezclado con una cantidad adecuada de combustible
(gasolina) vaporizado o gaseoso, donde se inflama por medio de una chispa eléctrica.
Por tanto este tipo de motores debe su impulso a un aumento instantáneo de la presión
semejante al de una explosión, por este motivo reciben el nombre de explosión. A la
capacidad de esfuerzo del motor se le denomina fuerza motriz y se mide en caballos.
B.- Motores Diesel
Son aquellos en los que la mezcla aire-carburante se realiza en los cilindros, para su
combustión en el momento de la inyección.
La compresión se fuerza lo suficiente para que la temperatura resultante pueda inflamar
el combustible (gasoil).
El funcionamiento de estos motores depende del mantenimiento de una presión
constante durante los periodos de inyección del combustible y de combustión, no
necesitando bujías.
Fueron inventados por el alemán Rodolphe Diesel en 1892.
C.- Motores eléctricos.
Son aquellos motores cuyo funcionamiento se basa en una baterías que son las que le
suministran la energía necesaria para que se ponga en movimiento, debido a lo limitado
de sus cargas, el funcionamiento del mismo en el tiempo o su autonomía es bastante
reducido hasta que nuevamente sea recargada.
1.- ELEMENTOS QUE COMPONEN EL MOTOR DE EXPLOSIÓN.
a.- Los cilindros:
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Es una cavidad cilíndrica, metálica en la que se produce la explosión de la gasolina y el
movimiento de los pistones. Se encuentran dentro del bloque motor o de cilindros.
La explosión de la mezcla de combustible (gasolina) y aire que hace que el automóvil
pueda moverse, se realiza en los cilindros del mismo.
En el interior de cilindro se realiza la explosión, y dentro de él se va a deslizar el pistón
en su movimiento alternativo, de ahí que las paredes del cilindro estén cuidadosamente
pulimentadas para disminuir los rozamientos.
En el bloque motor van labrados los cilindros, alrededor de los cuales existen unos
huecos llamados camisas de agua , por los que circula una corriente de agua que roba el
calor en el interior del cilindro en el momento de la explosión.
La parte inferior del bloque se llama cárter superior o bancada a la que se une el
cigüeñal.
Las camisas son forros que se introducen en el cilindro para en caso de avería se
puedan cambiar, si no están en contacto con el agua se llaman camisas secas y si están en
contacto con el agua se denominan camisas húmedas.
La culata sirve de tapa a la parte superior del bloque de cilindros y va unido a éste por
una junta; de este modo quedan unidos los conductos de lubricación y enfriamiento
(refrigeración). La culata está provista de una cámara de explosión frente a cada cilindro
en cuyo fondo se asientan las válvulas de admisión y escape, las cámaras comunican
mediante conductos despejados con los colectores de admisión y escape. En ella van
alojadas las bujías.
La cámara de compresión o explosión es donde quedan encerrados los gases cuando el
pistón está en el punto muerto superior..
En los motores de varios cilindros es corriente fundirlos todos en una sola pieza
denominada bloque. La potencia de los motores de explosión viene medida por su
cilindrada (medida en centímetros cúbicos).
Las camisas tienen la ventaja de que en caso de avería grave evitan la sustitución
completa del bloque del motor.
Los cilindros van colocados en el bloque en línea, en V (inclinado respecto de los
otros), o en líneas opuestas (a ambos lados del bloque). Al diámetro interior que tiene el
cilindro se le denomina calibre (se expresa en milímetros).
La mezcla de gasolina y aire se efectúa en el carburador, desde el cual se inyecta en el
cilindro. Si los automóviles tuvieran un solo cilindro, se producirían fuertes sacudidas al
pasar de una fase a otra del ciclo. Para evitarlo los automóviles van provistos de varios
cilindros (2, 4, 6, 8, 12) que confieren uniformidad y suavidad a la marcha, porque pueden
regular la secuencia de las explosiones.
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Conceptos.
Carrera del pistón: ES la distancia entre el punto muerto superior y el punto muerto
inferior dentro del cilindro.
Cilindrada: Es el volumen que desaloja el pistón al bajar del punto muerto superior al
punto muerto inferior. Se calcula multiplicando la superficie de la cara superior del pistón
( calibre ) por la carrera y por el número de cilindros.
2.- Pistón.-
Es la pieza metálica y cilíndrica que se desplaza con movimiento alternativo y
rectilíneo (arriba y abajo) cuando se produce la explosión de la mezcla en el interior del
cilindro. También es llamado émbolo.
Los pistones tienen forma de vaso invertido, en su parte central hay un orificio que lo
atraviesa que sirve para alojar al eje del pistón, llamado vulgarmente bulón por el cual se
articula a la biela. El pistón se compone de cabeza o corona y falda.
El bulón es un eje de acero duro al que se sujeta el pie de biela. El recorrido del pistón
en su movimiento se denomina carrera.
El pistón durante su desplazamiento, debería ajustarse perfectamente a todo alrededor
del cilindro para que no hubiera fuga de gases que hicieran perder fuerza a la compresión
y a la explosión; pero como esto produciría un rozamiento muy fuerte, se deja un ligero
huelgo entre el pistón y el cilindro, y se recurre para evitar las fugas a la colocación de
segmentos. El punto más alto que alcanza el pistón en su movimiento se denomina “
PMS- punto muerto superior” y al más bajo “PMI- punto muerto inferior”.
3.- Cámara de explosión o de compresión.
Es el espacio donde quedan reducidos los gases al final de la compresión o el espacio
que queda en la parte superior del pistón cuando ocupa el PMS.
Como hay interés en que el grado de compresión sea lo más elevado posible en
beneficio del rendimiento del motor, y esto aumenta la temperatura de la explosión ya por
sí elevadísima, se usan bastante las culatas de aluminio.
4.- Bielas.
Es una pieza de metal que une al pistón con el cigüeñal. Transforma el movimiento
rectilíneo en movimiento circular y viceversa.
Son componentes de acero y aunque de una sola pieza, en lo fundamental se distinguen
en ella tres partes:
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a) Pie.
b) Cuerpo.
c) Cabeza.
El pie de la biela abraza al bulón, la cabeza de la biela gira sobre el codo del cigüeñal y
consta de dos partes, la inferior es la llamada sombrerete
El Cuerpo de Biela casi siempre tiene forma de H o de doble T.
5.- Cigüeñal o árbol motor:
Es un eje que, mediante unas bielas, está conectado a los pistones de los cilindros.
Sirve para convertir el movimiento rectilíneo del pistón en giratorio.
El cigüeñal recibe el impulso de las explosiones de cada cilindro, impulso que lo hace
girar con el volante motor.
Del giro del cigüeñal sacan su movimiento, por intermedio de engranajes o cadenas, los
órganos de la distribución, encendido y engrase y en la misma forma los de refrigeración y
la dinamo.
El cigüeñal gira sobre cojinetes unidos al cárter superior, cuyo número va a depender
de la potencia y calidad del motor. El lugar de los apoyos donde descansa el cigüeñal se
denomina bancada o cárter superior.
Para que el motor funcione por si mismo es necesario que explote la mezcla de aire y
gasolina; y como para esto antes tiene que realizarse la admisión y la compresión, lo que
exige el desplazamiento de los pistones hasta que uno de los cilindros se ponga en
explosión, es necesario hacer girar desde fuera el cigüeñal por medio del motor de
arranque, como se verá al tratar del equipo eléctrico del automóvil.
En los motores de cuatro tiempos, el cigüeñal gira 2 veces por explosión y una sola en
motores de dos tiempos.
6.- Damper.
Es un dispositivo que absorbe las vibraciones del cigüeñal y que se monta en el
extremo del mismo, opuesto al del volante, dentro o casi siempre fuera del cárter.
7.- Segmentos.
Son aros o anillos elásticos, de diámetro algo mayor que el cilindro, con una hendidura
que les permite contraerse cuando el pistón se monta y se mete en el cilindro.
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Se hacen de material menos duro que el del bloque para que en el frotamiento con las
paredes de los cilindros sean los segmentos los que se desgasten.
Se alojan en el pistón; dos o tres en su parte alta, llamados segmentos de compresión
(impiden fugas).
Para que el lubricante que sube del cárter, engrasando las paredes entre el pistón y el
cilindro, no pase a la cámara de explosión, se emplea un segmento rascador de
aceite(segmento de engrase).
8.- Cárter.
El cárter superior sirve de apoyo al cigüeñal y encierra los demás órganos del motor a
los que protege del polvo y del agua.
Está dividido en dos partes:
a.- Cárter superior o bancada.
b.- Cárter inferior.
El cárter superior forma casi siempre cuerpo con los cilindros, fundiéndose de una
pieza con el bloque del motor. El cárter inferior sirve de depósito de aceite, además de la
boca de llenado de lubricante y de los tapones de vaciado, va provisto de un respiradero
que lo pone en comunicación con el aíre libre.
El cárter superior o bancada lleva los cojinetes de apoyo del cigüeñal que queda
colgado de aquel y es la pieza por donde se apoya el conjunto motor.
9.- Volante de inercia.
El volante regulariza el movimiento del motor y consiste en una rueda pesada, de
fundición de acero, que se monta en el extremo del cigüeñal y suaviza el flujo de energía
del motor, girando uniformemente con el cigüeñal.
Sobre la llanta del volante suelen ir grabadas unas referencias que se utilizan para el
reglaje de la distribución y del encendido, y para que pueda engranar con el piñón del
motor eléctrico de arranque, el volante lleva por el contorno un aro dentado.
En el volante se inserta un engranaje en su periferia (corona dentada), que inicia el
movimiento del cigüeñal tras el encendido el motor de arranque.
B.- ELEMENTOS QUE COMPONEN EL MOTOR DIESEL.
De las condiciones de trabajo que se requiere a un motor diesel, debemos deducir la
robustez que caracteriza a estos motores, es decir la precisión mecánica, la calidad de los
materiales…
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Así podemos distinguir en los motores diesel:
a.- El cigüeñal.
Es generalmente de acero forjado, está apoyado generalmente entre codo y codo, a
causa de los importantes esfuerzos que debe realizar tiene un gran número de apoyos. En
uno de los extremos del cigüeñal se disponen manivelas para mover el compresor y las
bombas de barrido, cuando estos órganos existen en el motor, y entonces en el extremo
opuesto se coloca el volante.
b.- Las bielas.
Transmiten el movimiento del pistón al cigüeñal. La cabeza de biela está articulada por
un sombrerete y los semicojinetes formando articulación sobre la muñequina o codo del
cigüeñal.
c.- Los cilindros.
Los cilindros son casi siempre amovibles, del tipo de camisa húmeda o de forro seco
con objeto de hacer sus paredes más resistentes. El aíre se comprime fuertemente a una
presión de 35/40 kilogramos por centímetro cuadrado.
Son de mayor volumen que los de gasolina pues interesa mayor entrada de aire, lo
mismo ocurre con las válvulas de admisión que también son de mayor tamaño.
d.- Pistones.
Son los órganos vitales del motor y en los motores diesel tienen que tener unas
características fundamentales como:
Forma del fondo y de la cabeza, que depende del sistema de inyección
utilizado.
Altura del eje.
Disposición de los segmentos.
Dadas la alta compresión con que se trabaja, el sellado o cierre que deban hacer los
segmentos debe ser muy hermético, y por ello se ponen más que en los motores de
gasolina.
Debido a las altas presiones y a las condiciones térmicas que soportan, es necesario un
espesor de cabeza superior a los pistones de los motores de explosión.
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Los pistones de los motores diesel rápidos, son generalmente de fundición, cometida a
tratamientos térmicos especiales o de aluminio especial resistente al fuego.
También se hacen con la parte superior ligeramente hueca.
e.- Culata.
Es la cubierta metálica que forma la tapa superior del bloque de motor. En ella se
encuentran los sistemas de admisión y escape de los gases.
Es el lugar del motor donde se instalan los inyectores.
f.- Volante.
Es una rueda pesada y fija al cigüeñal, consigue que el motor siga una marcha regular y
suave a partir del tiempo de expansión hasta llegar al mismo tiempo en el ciclo inmediato.
g.- Embolos o pistones.
El émbolo, con sus segmentos hace estanco al cilindro y transmite la presión del gas a
la biela. La sección superior del émbolo se denomina “corona o cabeza” y la sección
inferior “falda”.
El émbolo absorbe el calor del gas, calor que debe de ser eliminado cuando la
temperatura del metal pase de ciertos límites de seguridad.
C.- SIMILITUD Y DIFERENCIAS ENTRE MOTORES DE EXPLOSIÓN Y
DIESEL.
1.- Similitudes.
Ambos tipos de motores utilizan combustibles líquidos, en ciertos casos especiales
pueden también emplear el mismo combustible, ya que motores de explosión han sido
diseñados para usar queroseno o gasoil como los motores diesel.
La gasolina usada casi generalmente en los motores de explosión, así como el
queroseno, gasoil y fueloil se extraen del petróleo natural y se distinguen por su
volatilidad, que es la mayor o menor facilidad de transformarse los combustibles líquidos
en gases.
Ambos tipos de motores son de combustión interna, esto es, queman el combustible en
el interior de sus cilindros. La mayoría de los motores de explosión y muchos de los
motores diesel trabajan a cuatro tiempos con las fases de aspiración (émbolo abajo),
compresión (émbolo arriba), expansión (émbolo abajo), y expulsión (émbolo arriba).
2.- Diferencias.
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El motor diesel carece de sistema auxiliar de encendido, como así mismo de bujías
para producir la chispa encendedora, sistema que es alimentado por electricidad o alta
tensión, mediante un delco y un a batería de acumuladores. Nada de esto precisa el
motor diesel, por que el combustible se inflama simplemente al ponerse al contacto
con el aire muy caliente que ha sido intensamente comprimido en el cilindro.
El motor diesel empieza por alimentar en su cilindro solamente aíre, que es
comprimido antes de entrar el combustible dentro del cilindro, mientras que en el
motor de explosión se realiza una mezcla de gasolina aire en el exterior del cilindro, en
el carburador, antes de introducirse en el cilindro por la válvula de admisión en el
tiempo de aspiración, para arranque en frío se usan bujías de calentamiento.
Los motores diesel aplican una mayor compresión que los motores de explosión. La
relación de compresión que en estos últimos puede aplicarse está muy limitada, ya que
en ésta tanto el aire como el combustible son comprimidos, cilindros más voluminosos
y válvulas de admisión mayores.
Los motores diesel emplean combustibles líquidos menos volátiles que la gasolina, y
estos combustibles más pesados generalmente, son más baratos que la gasolina.
Los motores diesel utilizan bombas inyectoras para el combustible y pulverizador,
para que su introducción se realice en forma de pequeñas partículas. En los de
explosión la mezcla combustible-aire se realiza en el carburador.
Los motores diesel debido a tener que trabajar a mayores presiones, son más pesados
que los de explosión del mismo tamaño, por lo que sus elementos tienen que ser más
robustos y de mayores dimensiones.
2.- FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE EXPLOSION Y
DIESEL (tiempos).
A.- FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE Explosión (TIEMPOS)
El motor de explosión en su funcionamiento consta de 4 movimientos, pues la
explosión de la mezcla de gasolina y aire dentro del cilindro se realiza en 4 fases o
tiempos:
Admisión.
Compresión.
Explosión.
Escape.
a.- Tiempo de Admisión:
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El pistón alojado en el cilindro baja y aspira la mezcla (gasolina-aire), a través de la
válvula de admisión, la mezcla entra en el cilindro.
b.- Tiempo de compresión:
El pistón que está abajo del cilindro, sube nuevamente y comprime la mezcla aspirada
en el tiempo de admisión. Las válvulas de admisión se encuentran cerradas. La
temperatura que se soporta en esté momento viene a ser de unos 400 ºC.
C.- Tiempo de explosión.
Antes de que baje nuevamente el pistón, salta una chispa en la bujía, produciendo la
explosión de la mezcla comprimida, empujando con fuerza el pistón hacia abajo, girando
el cigüeñal, que es lo que se aprovecha para mover el vehículo. Esta fuerza que se
produce en la explosión que desplaza la biela hacia abajo y hace que gire el cigüeñal se le
denomina par motor.
Es el único tiempo que desarrolla trabajo, por eso la carrera del pistón se llama carrera
motriz.
c.- Tiempo de Escape:
El pistón sube nuevamente arrastrando y expulsando al exterior a través de la válvula
de escape los gases producidos por la explosión. A partir de este momento el proceso
descrito en estas cuatro fases empieza de nuevo (admisión, compresión, explosión y
escape).
Debemos destacar que la transformación de la energía se realiza en los cilindros
(cámaras cerradas por arriba por la culata y por abajo por la cabeza del pistón), donde se
explota la mezcla (cámara de compresión o explosión).
El movimiento del pistón es lineal (de arriba abajo y viceversa), el cual se transforma
en circular (rotatorio de ruedas) por el mecanismo biela-cigüeñal.
En la parte superior del cilindro está la cámara de compresión, donde encajan las
válvulas accionadas por la distribución, encargadas de permitir el paso de la mezcla y la
salida de los gases al exterior (tiempos de admisión y escape respectivamente).
Una gasolina no adecuada impide una correcta explosión y disminuye el rendimiento
de los motores. La característica más importante de este combustible es su poder
antidetonante, expresado por el llamado índice de octanos, establecido al comparar el
carburante con dos hidrocarburos puros, el isoctano, que no detona fácilmente (de índice
100), y el heptano, cuya reacción es inversa. Las gasolinas para automóviles son de dos
clases, según el índice de octano que tienen: normal (entre 80 y 90) y super-carburante,
llamada familiarmente > súper < (entre 90 y 100).
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B.- FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DIESEL (tiempos).
Al igual que en el motor de explosión existen 4 tiempos, este se aplica también al
motor diesel y corresponde igualmente a cuatro carreras del pistón, es decir dos vueltas al
cigüeñal.
Así podemos señalar:
a.- Tiempo de admisión.
Se produce la aspiración y llenado del cilindro con aire puro. El émbolo está en la parte
superior del cilindro. La válvula de admisión está abierta. Cuando el émbolo haya
descendido hasta el fondo en su carrera (punto muerto inferior), se cierra la válvula de
admisión, quedando lleno de aire el cilindro.
b.- Tiempo de Compresión:
Todas las válvulas están cerradas y el volumen de aire no puede escaparse, siendo
comprimido en un espacio reducido. La temperatura sube aquí hasta los 550ºC.
c.- Tiempo de Expansión o combustión:
El aire está tan caliente que se enciende el combustible que se ha inyectado en el
interior del cilindro. El combustible se inflama rápidamente por estar bien mezclado con el
aire caliente.
Aumenta la temperatura lo que subirá aún más la presión. Esta presión ejercida sobre la
parte superior del émbolo empujará, hacia abajo en este tiempo de combustión.
Antes de que el émbolo llegue al fondo la válvula de escape se abre y expulsa los gases
que ya han perdido mucha presión y temperatura.
d.- Tiempo de Escape:
Como hemos dicho antes al abrirse la válvula de escape, los gases que están en el
cilindro son evacuados.
El émbolo ahora llegará a la cima y todos los gases serán expulsados del cilindro.
3.- ALIMENTACIÓN EN MOTORES EXPLOSION Y DIESEL.
A.- ALIMENTACION EN MOTORES DE EXPLOSION.
El sistema de alimentación es aquel que suministra al motor del vehículo la mezcla
aire-combustible para que se produzca su funcionamiento.
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El elemento principal en el sistema de alimentación es el carburador, cuya función es
mezclar la gasolina y el aire donde llega, por una parte la gasolina del depósito del
vehículo y por otra el aire desde el exterior debidamente filtrado (filtro de aire).
Composición:
Un carburador elemental consta de:
- Cuba.
- Surtidor.
- Difusor o venturi.
La cuba es el depósito del cual se alimenta el carburador, cuyo nivel se mantiene
constante por un flotador y una válvula de aguja, con el del surtidor.
El movimiento de los pistones provoca una succión, que con el difusor, aumenta la
velocidad del aire produciéndose la mezcla carburada (gasolina-aire).Para lograr una
mayor mezcla carburada en el cilindro, se produce el reglaje de admisión, que consiste en
adelantar el instante de apertura de la válvula de admisión y retrasar su cierre.
El carburador va unido a los cilindros del motor a través del colector de admisión.
La válvula de mariposa (pieza del carburador que controla las cantidades de mezcla
que entra en el cilindro), accionada por el acelerador, variará la cantidad de mezcla
introducida en los cilindros.
Además en el carburador existen otros elementos:
a) Economizador: es aquel elemento que empobrece la mezcla.
b) Ralentí: Hace que el motor no se pare cuando no se acelera. Es el ritmo de
revoluciones del motor cuando el conductor no pisa el pedal del acelerador.
c) Estarter: aumenta la proporción de gasolina, enriqueciendo la mezcla en el
cilindro. Se recurre a él para facilitar el arranque del motor cuando las
temperaturas son bajas.
d) Estrangulador: Es aquel elemento que disminuye la proporción del aire.
La proporción aire-gasolina será de diez mil litros de aire por 1 de gasolina.
2.- ALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES DIESEL.
En el sistema de alimentación de los motores diesel, no hay en cambio carburador que
prepare la mezcla, ni sistema de encendido que la inflame; el motor aspira aire puro, que
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en el segundo tiempo del ciclo, se reduce a tan alta compresión que se calienta lo bastante
para que al inyectarle el combustible (gasoil), éste se inflame por sí solo y se vaya
quemando.
En el motor diesel la mezcla de combustible con el aire, se realiza al mismo tiempo que
su combustión y por lo tanto antes de que se queme bien el combustible la mezcla no ha
terminado de efectuarse, lo cual requiere la presencia de un exceso de aire.
En el motor diesel entre el momento en que se inicia la inyección del combustible y el
instante en que comienzan a apreciarse los efectos de su inflamación con un aumento de
presión, existe un cierto intervalo de tiempo llamado “ retardo del encendido”, éste
disminuye cuando la densidad de la carga de aire o su temperatura aumentan.
4.- SISTEMA DE TRANSMISIÓN.
Es el sistema de encargado de trasladar el movimiento del motor (giro del cigüeñal) a
las ruedas, teniendo por misión:
a) Modificar la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas.
b) Liberar el giro del cigüeñal del sistema de transmisión.
c) Hacer que las ruedas puedan girar a distinta velocidad en las curvas y giros.
La transmisión está compuesta por los siguientes elementos:
1.- Embrague:
Es un dispositivo que acopla el motor al mecanismo de transmisión. Está colocado
entre el motor y la caja de velocidades, por medio del mecanismo del embrague puede
aislarse el motor del cambio o no.
El embrague se maniobra por medio de un pedal, que es el de la izquierda de los que
hay en el interior de vehículo. Entre los tipos de embrague tenomos los embragues mixtos,
los embragues electromagnéticos, los embragues de fricción.
2.- Caja de cambios:
Sirve para aprovechar la potencia máxima de motor, sirve para transmitir mayor o
menor velocidad de giro al árbol de transmisión y, por él, las ruedas, recibiendo el
movimiento por el eje primario.
Está situado entre el embrague y las ruedas propulsoras. Es un mecanismo que permite
al conductor seleccionar, mediante un movimiento de palanca, las velocidades adecuadas.
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Consta de una serie de ruedas dentadas de distinto tamaño que, al engranarse entre sí,
giran a distinta velocidad.
3.- Arbol de transmisión:
El árbol de transmisión recibe el movimiento de giro del eje secundario. El árbol de
transmisión se une al eje secundario de la caja de cambios y al puente trasero mediante
juntas cardán y flexibles. Acopla la caja de cambios con la del diferencial (conjunto de
engranajes que adecua la fuerza del motor a la distinta velocidad que requieren el par de
ruedas interior y exterior al tomar las curvas).
4.- Grupo cónico diferencial:
Es aquel que transforma el giro longitudinal del árbol de transmisión en giro
transversal de los palieres desmultiplicando constantemente el giro del árbol.
Se compone de piñón de ataque, corona, satélites y planetarios, manteniendo constante
la suma de velocidades angulares para que las ruedas motrices puedan girar a diferentes
velocidades.
Normalmente los coches tienen cuatro o cinco velocidades, además de la marcha atrás.
La primera marcha sirve para arrancar y ascender pendientes pronunciadas, el motor gira
más rápidamente que el árbol de transmisión. La segunda y la tercera marcha permiten que
el vehículo alcance suavemente su marcha normal. También aquí es más veloz el giro del
motor que el del árbol de transmisión. En la cuarta y quinta marcha ambas se equiparan.
En la marcha atrás el motor y el árbol de transmisión giran en sentidos opuestos.
Algunos vehículos actuales están dotados de transmisión automática, que consiste en
una serie de mecanismos que relacionan por sí mismos las marchas adecuadas con la
potencia del otro y el estado del terreno.
Los sistemas de transmisión variarán en los vehículos, según sea el motor delantero (
tracción- propulsión) o motor trasero ( propulsión).
5. - MOTOR DE DOS TIEMPOS.
Al igual que en los motores diesel o de explosión de cuatro tiempos hay en cada
cilindro cuatro carreras del pistón, en los motores de dos tiempos, estas cuatro fases o
periodos se conservan, pero sólo se realizan con dos carreras del pistón:
a) Compresión-admisión.
b) Trabajo y escape.
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En cuanto a sus características debemos decir que el motor de dos tiempos no tiene a
diferencia de los motores de cuatro tiempos, mecanismos de distribución, así que aquí no
hay engranaje, árbol de levas, válvulas…
El motor típico de dos tiempos no precisa de concurso de válvula alguna para efectuar
las diferentes fases que comprenden su ciclo (nos referimos a las válvulas de vástago
accionada por el árbol de levas), efectuando su respiración a través de las lumbreras.
El cárter no se suele emplear como depósito de aceite, pues aquí el engrase es
totalmente distinto, pues en vez de llevar el aceite en el cárter y mandarlo por tuberías a
otros elementos, el aceite se mezcla con la gasolina y es introducido en el cárter por
aspiración.
En los motores de dos tiempos es corriente el uso de cojinetes de bolas, rodillos o
agujas en la cabeza de biela.
Son motores con menor rendimiento que los de cuatro tiempos y debido al corto tiempo
de que dispone para refrigerar la cámara de explosión, es frecuente observar la quemadura
de la cabeza de los émbolos, segmentos…
Poseen unas ventanas o lumbreras practicadas en la superficie interna de los cilindros
las cuales los ponen en comunicación con la fuente de carga (carburador) o con el exterior
(tubo de escape).
Su utilización actualmente se basa en motocicletas.
6.- SISTEMA DE LUBRICACIÓN Y REFRIGERACIÓN.
A.- SISTEMA DE LUBRICACIÓN O ENGRASE
En el motor existen una serie de piezas en continua fricción entre sí (rozamiento) que si
no fuera por la lubricación (engrase) se originaría un desgaste prematuro, así como una
elevación de temperatura que produciría la fusión de las superficies en contacto (gripage).
Existe todavía rozamiento con producción de calor, pero la temperatura y la fuerza
absorbida no pasan de limites tolerables, por tanto el aceite debe de ser de calidad tal que
resista las fuertes temperaturas del motor sin que se queme y sin que se rompa la película
por las presiones de trituración de los cojinetes
El aceite además de lubricar las partes en rozamiento como las paredes del cilindró,
cabeza y pie de biela…, sirve como refrigerante, tanto por el calor que se lleva al circular
constantemente por el motor, como por el que transmite a la circulación del agua (de la
cabeza del pistón al bloque), además el aceite sirve para hacer estancas las juntas “
sellando”, las inevitables y necesarias holguras, como las que se producen entre el pistón,
segmentos y cilindros impidiendo el paso de gases de la explosión al cárter.
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Funcionamiento
La bomba aspira aceite del depósito (cárter) y lo manda a presión filtrado y limpio a las
piezas en movimiento de motor, la presión adecuada que debe dar la bomba para las
necesidades del motor será de 1 Kg/cm² en ralentí y 4 a 5 Kg / cm². Podemos señalar que
las partes a lubricar en un motor son:
- Paredes del cilindro, pie de biela en su articulación al bulón o en la de
éste sobre los cojinetes del émbolo, cabeza de biela, sobre el codo del
cigüeñal, cojinetes de cigüeñal y árbol de levas, balancines, engranajes,
etc.
Los tipos de bomba de aceite existentes son:
- De engranaje.
- De rotor.
- De embolo.
- De paleta.
Entre los sistemas de presión utilizados podemos distinguir:
- Engrase a presión ( es el sistema generalmente usado).
- Engrase a presión total.
- Engrase por cárter seco. ( Poco empleado en automóviles, se usa más
bien en motores de avión y motocicletas).
El manómetro.
El manómetro señala la presión con que se impulsa el aceite, pero no el nivel del
mismo en el cárter inferior, su función es indicar al conductor mediante una lampara
testigo o espía que se enciende en color rojo, cuando no hay suficiente presión de engrase.
Válvula de descarga.
La válvula de descarga permite:
A) Descargar al cárter el sobrante del aceite, cuando el aumento de velocidad
hace excesivo la presión.
B) Regular la presión ajustándola al estado de las holguras del motor.
19 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
Esta válvula va situada a la salida de la bomba en un punto próximo de la
canalización.
Ventilación.
Consiste en sacar fuera del cárter los vapores de agua y gasolina a medida que se
presentan y mantener la presión homogénea en el interior del cárter.
Filtrado del aceite.
El filtrado del aceite del cárter se hace a través de los filtros de aceite, que son
depuradores especiales que se colocan bien en la tubería general filtrando toda circulación
o en una tubería derivada, con objeto de despojar al aceite de la mayor cantidad posible de
carbonilla y limaduras metálicas, que resultan de frote de unas piezas con otras.
Con los aceites de larga duración (de 5 a 10.000 Km) se deben renovar al mismo tiempo
aceite y filtro. Entre los tipos de aceites podemos distinguir los normales, los multigrado,
los sintéticos, etc.
Pero claro con la ventilación del cárter o el filtrado de aceite no basta para mantener en
buen estado un aceite, por eso debemos de cambiarlo generalmente como ya hemos
expuesto entre los 5.000 y 10.000 km. Actualmente con los aceites sintéticos estos
kilometrajes pueden alargarse.
B.- SISTEMA DE REFRIGERACION.
Cuando se pone en funcionamiento un motor, éste alcanza una temperaturas
elevadísimas de orden de los 2.000ºC pudiendo llegar a producir gripajes entre sus
componentes.
El procedimiento empleado generalmente de refrigeración es por agua.
Los tipos de refrigeración empleados son:
a) Por aire: El aire refrigera directamente el motor.
b) Por agua: El aire refrigera el agua, que refrigera el motor, cuyo sistema ha de
regular la temperatura del motor mediante la regulación de la temperatura del
agua, en torno a los 85 º C.
Elementos del sistema de refrigeración:
A) Cámara de refrigeración: Son cavidades alrededor de los cilindros y culata
por donde circula el agua.
B) Radiador: Elemento donde el agua se enfría después de refrigerar el motor, se
compone de varios tubos, por los que pasa el agua, que se enfría mediante
corriente, pudiendo ser:
20 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
- Tubulares.
- De panal.
- De láminas de agua.
C) Ventilador: Activa la corriente de aire que pasa a través del radiador al
exterior.
D) Bomba de agua: Es aquella que hace circular el agua por el sistema de
refrigeración, fuerza la circulación del agua.
E) Manguitos de unión entre radiador y bloque de motor: Hacen que la unión
no sea rígida.
Circulación del agua.
Puede asegurarse la circulación del agua por dos procedimientos:
Por circulación por bomba: donde la corriente del agua es activada por una
bomba intercalada en el circuito que ella recorre.
Por circulación por termosifón: es producida por el diferente peso de agua
caliente y fría.
El termostato tiene como función regular la temperatura del motor, actuando sobre la
circulación del agua, el termostato debe de estar del todo abierto al llegar el agua a los 80
ºC, si el agua tiende a enfriarse y baja de 70 ºC, el termostato se encoge y va cortando la
circulación para mantener la temperatura.
En épocas de frío, cuando se baja de los 0ºC es necesario tener precaución para que no
se nos congele el agua del sistema de refrigeración y aumente su volumen, se rajen las
camisas de agua, la culata, la bomba del agua o del radiador, para eso la mejor solución
son los anticongelantes que llevan incorporados inhibidores.
El líquido anticongelante sólo se cambiará si pierde sus propiedades. En caso de
perdidas se debe añadir agua pura o líquido refrigerante.
Definimos el anticongelante como un producto químico que disminuye la temperatura
de congelación del agua en el sistema de refrigeración.
Conclusión.
En verdad, la refrigeración del motor se hace con aire, pero en vez de enviarlo
directamente a los cilindros, se utiliza el agua como intermediario aprovechando que, por
su facilidad en calentarse y enfriarse, resulta más cómoda su circulación alrededor del
bloque para refrigerar éste y luego enfriarla a su vez en la amplia superficie de aireación
del radiador, muy superior a la que podrían presentar los cilindros si se expusieran
directamente al aire.
21 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
Funcionamiento.
La bomba fuerza el agua a circular entre el radiador y las cámaras de refrigeración
(motor). Recibe el movimiento del cigüeñal por medio de una correa que, generalmente a
su vez mueve el generador de corriente (dinamo o alternador).
7.- SISTEMA DE DIRECCION, SUSPENSIÓN Y FRENOS.
A.- SISTEMA DE SUSPENSION.
El sistema de suspensión es el destinado a evitar que las irregularidades del terreno no
se transmitan bruscamente al interior del vehículo.
El sistema de suspensión une el chasis del vehículo con las ruedas, teniendo los
siguientes componentes:
Muelles: se deforman debido a las irregularidades del terreno.
Amortiguadores: son los encargados de disminuir (absorber) las oscilaciones
de los muelles, absorbe las sacudidas del vehículo, existiendo varios tipos:
- Los de fricción (ya poco usados).
- Los hidráulicos, que a su vez pueden dividirse en giratorios, de
pistón o telescópicos (los más usados).
Ballestas: Los amortiguadores se sujetan por abajo al apoyo de la ballesta, las
ballestas constan de una serie de láminas de acero resistentes y elásticas, la
primera es la hoja maestra. Las hojas se unen unas con otras por medio del “
perno capuchino ”, manteniéndose alineadas sin poder abrirse en abanico por
abrazaderas.
Barras estabilizadoras: Son aquellas que tienden a mantener el vehículo
horizontalmente.
Suspensión por ruedas independientes.
Las suspensiones independientes generalizadas y las traseras independientes (muy
empleadas), contribuyen a mejorar la comodidad, el contacto de las ruedas con el suelo
(adherencia) y la seguridad.
Las ruedas no se comunican mutuamente las vibraciones y choques que sufren;
permanecen más en contacto con la superficie, cualquiera que sea la oscilación del
bastidor.
22 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
Suspensión conjugada.
Son aquellas que enlazan las ruedas delanteras y traseras (generalmente las de un
mismo lado), en sus oscilaciones.
B.- SISTEMAS DE DIRECCION.
Debemos señalar que la función de la dirección es orientar las ruedas directrices
(delanteras).
La dirección tiene que ser suave y segura, siendo el sistema más empleado el de
cremallera y el de piñón.
Una dirección es estable, cuando en recta, al soltar el volante no se desvía
sensiblemente el coche a la derecha ni a la izquierda, y cuando después de un viraje el
coche tiende al volver por sí mismo a la marcha recta.
El sistema de la dirección ha de cumplir el fundamento de llevar ambas ruedas
debidamente orientadas sobre sus trayectorias curvas, pues por ser menor el radio de la
rueda interior que la de la exterior, la primera tiene que abrirse más que la segunda,
debiendo estar el centro de los arcos descritos por las ruedas delanteras sobre la
prolongación del eje trasero.
El volante o mecanismo que manda la dirección se puede colocar a la izquierda o a la
derecha del coche.
Funcionamiento.
El piñón gira con el eje de la dirección, moviendo una cremallera por medio de rótulas
y bieletas, disminuyendo el esfuerzo de conductor. Después de haber accionado la
dirección, ésta ha de volver a su posición inicial.
Dirección asistida.
La función de la dirección asistida es el mover el mecanismo de la dirección del
automóvil con el menor esfuerzo físico por parte del conductor, haciendo fáciles las
viradas especialmente cuando hay que aparcar o salir con maniobras.
Como fuentes de energía pueden utilizarse:
- El vacío de admisión (apenas usado).
- El aire comprimido.
- La fuerza hidráulica.
C.- SISTEMAS DE FRENOS.
El sistema de frenado es el que se encarga de disminuir progresivamente la velocidad
del vehículo o que se detenga cuando está en movimiento o de mantenerlo inmovilizado.
23 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
En el sistema de frenado distinguimos:
Freno de servicio: El que acciona el pié, presionando el pedal correspondiente
(central), es conocido como freno de pie.
Freno de socorro: circuito auxiliar, en caso de avería del de servicio.
Freno de disco: El que actúa mediante pastillas que presiona un disco
metálico, que gira solidario con las ruedas.
Freno de estacionamiento: El que sirve para asegurar la inmovilidad del
vehículo al estar ya detenido, o para impedir que retroceda al arrancar en
pendiente. Se acciona a mano, por eso se le conoce como freno de mano.
Freno hidráulico: El accionado por un líquido a presión, por lo general aceite,
que transmite a las ruedas la presión del pedal.
Freno neumático: El que ejerce la acción de frenado cuando el pistón del
cilindro de freno se mueve bajo la presión atmosférica derivada del vacío
creado en el otro extremo.
Freno de tambor: El que detiene el vehículo por medio de zapatas que
presionan sobre un tambor que gira solidario con las ruedas.
En los frenos de tambor, las ruedas del coche llevan un tambor metálico, provisto a su
vez de zapatas de amianto o de otro material muy resistente al calor (compuestos
resinosos), así cuando el conductor frena, las zapatas presionan contra el tambor y éste a
su vez sobre las ruedas.
En los frenos hidráulicos al pisar el pedal del freno se bombea un líquido a través de
una tubería sobre los bombines de las ruedas, éstos al recibir el liquido, oprimen las
zapatas contra un tambor que gira solidario contra las ruedas.
Al igual que los frenos como elementos de seguridad del automóvil, tenemos a los
neumáticos, como única parte del vehículo que contacta con el suelo y garantiza la
estabilidad.
Existen dos tipos de neumáticos, los de trenzado cruzado, que llevan capas de un
tejido de cuerdas entrecruzadas en diagonal y los radiales, que tienen estas capas situadas
en perpendicular respecto a la pestaña de la rueda.
24 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
8.- SISTEMAS DE ENCENDIDO: DINAMO, ALTERNADOR,
BATERIA. MOTOR DE ARRANQUE. DISTRIBUCIÓN.
Debemos señalar que los órganos de sistema del circuito de encendido o ignición,
trabajan para conseguir que salte una chispa (bujías) en el interior de la cámara de
combustión, para que se produzca la inflamación de la mezcla aire-gasolina.
Podemos establecer varios sistemas de encendido, así tenemos:
.- El de magneto.
Tiene la ventaja de ser independiente de la batería del alumbrado eléctrico, en los
vehículos de tracción mecánica.
- El de batería y de dinamo:
Es aquel que toma la corriente eléctrica de la batería y la transforma en corriente de alta
tensión en su bobina.
A estos sistemas se ha agregado el que utiliza el alternador en lugar de la dinamo y el
encendido electrónico.
El sistema de encendido por la dinamo y batería es el más antiguo, comprende
esencialmente la dinamo, la batería, la bobina de inducción y el alternador.
- Sistema eléctrico:
Es un encendido provisto de distribuidor o delco (dispositivo que distribuye por turno
en cada cilindro la descarga eléctrica de alto voltaje producido por la bujía, recibe su
movimiento giratorio del árbol de levas, porque cada uno de los movimientos de estas –
producidos por el árbol - abre y cierra los platinos), con sus contactos en el ruptor
(interruptor del delco que da paso alternativo a la corriente) o platinos y su bobina de
encendido.
A.- DINAMO.
Es un elemento generador de corriente eléctrica, es un órgano generador de corriente
eléctrica en el automóvil por transformación de la energía mecánica recibida del motor del
coche.
Su principal misión es reponer la corriente gastada de la batería, así como la de
suministrar directamente la corriente necesaria para los demás órganos en funcionamiento.
Es un generador que entrega al circuito exterior corriente continua.
25 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
Este generador entrega su fuerza electromotriz y la corriente en su caso, siempre en el
mismo sentido, o sea, con fuerza electromotriz o corriente continua.
En las dinamos para automoción se emplea la excitación en derivación o paralelo, que
consiste en conectar el circuito inductor en paralelo con el colector.
Entre la dinamo y la batería es necesario disponer un interruptor de corriente llamado
disyuntor, que impide que la corriente vaya de la batería a la dinamo y se descargue.
En la mayoría de los vehículos, la tensión producida por la dinamo es de 6 a 12 voltios.
B.- ALTERNADOR.
Es un generador de corriente eléctrica.
Los alternadores corrientes utilizados en automoción, son trifásicos (tienen tres grupos
de arrollamientos, cada uno de los cuales colabora en el trabajo de generar corriente
eléctrica).
Constitución:
a.- El alternador tiene una parte fija denominada estator fijo, en el que se induce
la corriente alterna( inducido).
b.- Y una parte móvil denominada rotor, que es el inductor de campo magnético.
El alternador es más pequeño y produce corriente a más bajas resoluciones que la
dinamo, rinde más y se desgasta menos. En el alternador la función del disyuntor la hace
el rectificador o los diodos.
C.- LA BATERIA.
Es un elemento del automóvil que no general electricidad pero que sí la almacena.
La corriente eléctrica generada por los elementos generadores de corriente(dinamo,
alternador), es almacenada por la batería, que será de donde se saque cuando el coche esté
parado para iniciar su funcionamiento.
Establecemos la capacidad de una batería, como la cantidad de electricidad que es
capaz de suministrar desde el estado de plena carga, hasta que se encuentre
completamente descargada.
Partes fundamentales de una batería:
Placas.
Recipiente.
Separadores.
Electrolito.
Conexiones.
26 Materias Socio-Culturales y Técnico-Científicas
Para reponer la energía de la batería que consume el automóvil, se recurre a un
generador de energía movido por el cigüeñal mediante una correa que a su vez mueve la
bomba del agua, como hemos expuesto el generador de corriente puede ser de dos clases:
Dinamo: produce corriente continua.
Alternador: produce corriente alterna.
D.- MOTOR DE ARRANQUE.
Los motores de combustión interna no pueden arrancar por sí mismos, para poner en
marcha un automóvil es necesario hacerlo por algún medio mecánico. Para su arranque se
suele utilizar un motor eléctrico alimentado por la batería, denominado motor de arranque.
El motor de arranque es un motor eléctrico auxiliar, que se pone en marcha cuando el
conductor hace girar la llave del contacto, porque con esta maniobra libera la energía
acumulada en la batería, es decir en el almacén de electricidad que necesita el vehículo.
El par que desarrolla el motor eléctrico a velocidad nula, recibe el nombre de “ par de
arranque “.
La mayor parte de los motores de arranque empleados en automoción son del tipo de
conexión en serie y normalmente tienen 4 polos.
El sistema BENDIX, es el sistema universalmente utilizado en los motores de arranque
de los automóviles, es un dispositivo de inercia en el que el sistema del motor de arranque
hace girar el motor de explosión y no a la inversa.
E.- SISTEMA DE ENCENDIDO.
Tiene por misión suministrar la corriente eléctrica de alto voltaje que debe provocar la
chispa que inflame la mezcla aire-combustible.
La bobina es la encargada de inducir una alta tensión ( de 10.00 a 20.000 voltios).
Los platinos o bien el encendido electrónico interrumpirá la alimentación del primario
de la bobina para que se induzca una alta tensión en el secundario.
El ruptor (parte giratoria) impulsado por el eje de levas mediante engranajes, repartirá
la tensión a cada bujía sincronizadamente con el tiempo de explosión de cada cilindro.
Todo ello se encuentra dentro del distribuidor o delco.
Por tanto su movimiento tiene que ir sincronizado con el árbol de distribución,
recibiendo de él su movimiento giratorio, por que cada uno de los movimientos de éstas –
producidos por el árbol – abre y cierra los platinos.