Inyección directa de gasolinaObjetivosLas emisiones contaminantes de hidrocarburos, óxidos nítricos y monóxido de carbono se reducen hasta un 99% con la mediación de un catalizador de tres vías.Por su parte, el dióxido de carbono (CO2) que se produce con motivo de la combustión, siendo el causante del «efecto invernadero», sólo se puede reducir a base de disminuir el consumo de combustible.Teniendo en cuenta estos factores vemos que los sistemas de inyección con formación externa de la mezcla (inyección en el colector de admisión MPi) no sirven para cumplir estos objetivos, por eso la necesidad de desarrollar un sistema capaz de cumplir con estos compromisos. Este sistema es el motor de inyección directa de gasolina.Con lo motores de inyección directa de gasolina se consiguen dos objetivos principales que estan vigentes para hoy y con vistas al futuro, estos objetivos son: reducir el consumo de combustible y con este también las emisiones contaminantes de escape.

Las diferentes marcas de automóviles cada vez mas se están decidiendo por equipar sus modelos de gasolina con motores de inyección directa. Primero fue la marca japonesa Mitsubishi con los motores GDi, ahora le siguen Renault con los motores IDE, el grupo PSA con los motores HPi, y Volkswagen con los motores FSi.

Si comparamos el sistema de inyección en los colectores (inyección indirecta también llamados MPI) con la inyección directa de gasolina, entendemos porqué esta ultima es superior a la primera. Los inyectores de un motor de gasolina (MPI) suelen estar ubicados en el colector de admisión, lo que explica la denominación de estos sistemas. El combustible es inyectado por delante de una válvula cerrada o bien encima de la válvula abierta y es mezclado de forma casi completa con el aire de admisión en cada una de las toberas del colector de admisión. Pero esta mezcla de aire y neblina de combustible inyectado no permite su perfecta explosión en el cilindro si no está preparada conforme a una exacta relación estequiométrica comprendida en unos límites muy específicos (1/14,7). En el caso de los motores dotados de un catalizador de tres vías es válida la ideal ecuación de lambda igual a uno.

Esta precisa relación de aire/combustible tiene que ser ajustada durante cada uno de los ciclos del motor cuando la inyección tiene lugar en el colector de admisión. El problema de estos sistemas de inyección (indirecta) viene dado principalmente a cargas parciales del motor cuando el conductor solicite una potencia no muy elevada, por ejemplo, (acelerador a medio pisar). Los efectos se podrían comparar con una vela encendida dentro de un envase que se va tapando poco a poco por su apertura superior: la llama de la vela va desapareciendo conforme

empeoran las condiciones de combustión. Esta especie de estrangulación supone un desfavorable comportamiento de consumo de un motor de ciclo Otto en los momentos de carga parcial.Es aquí donde se declaran las grandes virtudes de la inyección directa de gasolina. Los inyectores de este sistema no están ubicados en las toberas de admisión, sino que están incorporados de forma estratégica con un determinado desplazamiento lateral por encima de las cámaras de combustión.

La inyección directa de la gasolina posibilita una definición exacta de los intervalos de alimentación del carburante en cada ciclo de trabajo de los pistones así como un preciso control del tiempo que se necesita para preparar la mezcla de aire y combustible. En unas condiciones de carga parcial del motor, el combustible es inyectado muy cerca de la bujía y con una determinada turbulencia cilíndrica (efecto tumble) al final de la fase de compresión mientras el pistón se está desplazando hacia su punto muerto superior. Esta concentrada carga de mezcla puede ser explosionada aunque el motor se encuentre en esos momentos en una fase de trabajo con un determinado exceso de aire (1/12.4). Su grado de efectividad termodinámica es correspondientemente más alto. Comparado con un sistema de inyección en el colector de admisión (MPI) se obtienen unas importantes ventajas de consumo de combustible merced a la eliminación de la citada estrangulación.

 

Ventajas

Desestrangulación en los modos operativos con mezcla "estratificada". En estos modos operativos se trabaja con un valor lambda comprendido entre 1,55 y 3. Esto permite abrir más la mariposa y aspirar mas aire, por que tiene que superar una menor resistencia que provocaba la valvula de mariposa al estar medio cerrada

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En el modo estratificado el motor trabaja con un valor lambda desde 1,6 hasta 3, consiguiendo una reducion de consumo de combustible considerable.

Menores pérdidas de calor cedido a las paredes de los cilindros Esto es debido a que en el modo de mezcla "estratificada" la combustión únicamente tiene lugar en la zona próxima de la bujía, esto provoca menores pérdidas de calor cedido a la pared del cilindro, con lo cual aumenta el rendimiento térmico del motor.

Debido al movimiento intenso de la mezcla en el modo homogéneo, el motor posee una alta compatibilidad con la recirculación de gases de escape, equivalente hasta un 25%.Para aspirar la misma cantidad de aire fresco que cuando trabaja con bajos índices de recirculación de gases se procede a abrir la mariposa de gases un tanto más. De esa forma se aspira el aire superando una baja resistencia y disminuyen las pérdidas debidas a efectos de estrangulamiento.

 

Con la inyección directa del combustible en el cilindro se extrae calor del aire de admisión, produciéndose un efecto de refrigeración de éste. La tendencia al picado se reduce, lo que permite aumentar a su vez la compresión. Una mayor relación de compresión conduce a una presión final superior en la fase de compresión, con lo cual también aumenta el rendimiento térmico del motor.

Es posible reducir el régimen de ralentí, y se facilita el arranque en frío debido a que al reanudar la inyección el combustible no se deposita en las paredes de la cámara de combustión.La mayor parte del combustible inyectado puede ser transformada de inmediato en energía utilizable. El motor funciona de un modo muy estable, incluso al trabajar con regímenes deralentí más bajos.

Inconvenientes

Uno de los problemas principales que plantea la inyección directa de gasolina es el tratamiento de los gases de escape para cumplir las normativas anticontaminación. Los óxidos nítricos que se producen con motivo de la combustión en el modo "estratificado" y en el modo "homogéneo-pobre" no pueden ser transformados suficientemente en nitrógeno por medio de un catalizador convencional de tres vías. Sólo desde que ha sido desarrollado el catalizador-acumulador de NOx también se cumple la norma de emisiones de escape EU4 en estos modos operativos. Los óxidos nítricos se acumulan internamente en ese catalizador y se transforman en nitrógeno mediante medidas específicas para ello.

Otro inconveniente reside en los problemas que plantea el azufre en la gasolina. Debido a la similitud química que tiene con respecto a los óxidos nítricos, el azufre también se almacena en el catalizador- acumulador de NOx y ocupa los sitios destinados a los óxidos nítricos. Cuanto mayor es el contenido de azufre en el combustible, tanto más frecuentemente se tiene que regenerar el catalizador-acumulador, lo cual consume combustible adicional.En la gráfica inferior se compara distintas clases de gasolinas que hay en el mercado y se aprecia la influencia que tiene el contenido de azufre sobre la capacidad de acumulación del catalizador-acumulador de NOx.

 

La marca Mitsubishi fue la primera en construir motores de inyección directa de gasolina. En este motor la gasolina es inyectada directamente en el cilindro, con lo que se eliminan perdidas y se mejora el rendimiento. La cantidad exacta de gasolina se introduce con una temporización muy precisa, consiguiendo una combustión completa. Las innovaciones tecnológicas que presentan estos motores son:- Colectores de admisión verticales.- Pistones con una forma especial (deflector).- Bomba de combustible de alta presión.- Inyectores de alta presión.

 

Esquema general de funcionamientoEn la figura inferior tenemos el esquema general de los diferentes elementos que forman el sistema de inyección directa de gasolina. En el se ve el circuito de admisión de aire y el circuito de suministro de combustible.El circuito de admisión de aire empieza con el sensor (1) encargado de medir la cantidad de aire que, en función de la carga, entra en el motor. También dispone de unas electroválvulas colocadas en by-pass en dicho circuito y que actúan; la (2) en compensación de la necesidad de aire adicional debido al accionamiento de elementos auxiliares del motor y la (3) en caso de un control de todo o nada. La válvula reguladora de ralentí (4) es la encargada de mantener el régimen de giro del motor constante y actúa controlando el paso del flujo de aire después de la mariposa. Finalmente, la válvula EGR (5) realiza la función de recircular los gases de escape cuando las altas temperaturas y presiones de combustión provocan la aparición de los peligrosos óxidos de nitrógeno en los gases de escape. Podemos ver también la posición vertical de los colectores de admisión que permiten, gracias a la longitud y su cuidado pulimentado, aumentar el rendimiento volumétrico.En el circuito de suministro de combustible al motor la gasolina parte del depósito (6) gracias a una bomba previa (7) de baja presión que pasa por un filtro y un regulador de presión (8) y se conduce a un conjunto hidráulico (9) que incorpora una bomba de alta presión. Un conjunto regulador de alta presión (10) mantiene la presión de inyección en su ultimo tramo hacia el inyector (11). La bomba inyecta carburante a una presión de 50 bar y utiliza un sensor de presión de combustible para el control preciso de la alimentación. En el escape del motor se incorpora un convertidor catalítico (12) para eliminar los restos de NOx cuando el motor trabaje con mezcla pobre o estratificada.

El colector de admisión verticalCon este tipo de colector se consigue crear un flujo de aire en la admisión del tipo giratorio en sentido de las agujas del reloj, con el que se consigue un mayor rendimiento. La ventaja de este sistema de flujo giratorio respecto al turbulento utilizado en la manera clásica (inyección indirecta), es que en este ultimo tiende a concentrarse el combustible en la periferia del cilindro y por tanto alejado de la bujía, en cambio el giratorio permite concentrarlo en el lugar que mas interesa para una mejor combustión: alrededor de la bujía. El hecho de que se realice siguiendo el sentido horario obedece a la necesidad de evitar que por medio de la inyección directa de gasolina choque con la bujía, ya que esto crea una acumulación de hollín que provoca falsas explosiones. Si el flujo girara hacia la izquierda no daría el tiempo suficiente para conseguir que el chorro de gasolina inyectado directamente se vaporizase.El ángulo relativamente grande del inyector ayuda a asegurar que también tendrá tiempo suficiente para que el chorro pulverizado se combustible se vaporice, incluso cuando se inyecta durante la carrera de compresión. El deflector del pistón ayuda a concentrar la mezcla de aire/gasolina rica alrededor de la bujía.Esta mezcla estratificada de forma ideal, rica alrededor de la bujía, pobre en la periferia, permite que el motor GDI de Mitsubishi funcione suavemente en el modo de combustión ultra-pobre, con la asombrosa relación de aire 40/1, con lo cual se consigue una importante economía de combustible.

Los motores de inyección directa gasolina funcionan con dos tipos de mezcla según sea la carga del motor: mezcla estratificada y mezcla homogénea.

Mezcla estratificada: el motor es alimentado con una mezcla poco enriquecida cuando el vehículo se desplaza en unas condiciones de carga parcial (pedal del acelerador a medio pisar). Para poder conseguir una mezcla pobre para alimentar el motor, éste debe ser alimentado de forma estratificada. La mezcla de aire y combustible se concentra en torno a la bujía ubicada en una estratégica posición central en las cámaras de combustión, en cuyas zonas periféricas se acumula prácticamente sólo una capa de aire. Con esta medida se consigue la eliminación de la mencionada estrangulación para proporcionar un importante ahorro de combustible. La positiva

característica de economía de consumo es también una consecuencia de la disminuida dispersión de calor. El aire concentrado de la manera comentada en la periferia del espacio de combustión mientras se produce la explosión de la mezcla en la zona central de la cámara proporciona una especie de aislamiento térmico. Con esta estratificación específica de la carga, el valor Lambda en el área de combustión oscila entre 1,5 y 3. De este modo, la inyección directa de gasolina alcanza en el campo de carga parcial el mayor ahorro de combustible frente a los inyecciones convencionales : en marcha de ralentí incluso un 40%.

Durante la fase de admisión (1) figura inferior, el volumen de aire procedente de los colectores de admisión verticales recorre la superficie curvada del pistón (2) y refluye hacia arriba creando un potente flujo giratorio en el sentido de la agujas del reloj. El control del flujo es posible gracias a sensores de flujo de aire de tipo Karman, que controlan la contrapresión baja, y a dos selenoides de la válvula by-pass que permiten que grandes cantidades de aire lleguen al cilindro con suavidad, lo que es importantísimo cuando se trata de funcionar con relaciones de aire/combustible extremadamente pobres de hasta 40/1.En la carrera de compresión del pistón la forma giratoria se descompone en pequeños y numerosos torbellinos. A continuación, en la ultima fase de la carrera de compresión, el inyector de turbulencia de alta presión pulveriza el combustible (3) siguiendo una espiral muy cerrada. Este movimiento de turbulencia junto con la elevada densidad del aire comprimido y los pequeños torbellinos, mantienen compacto el chorro pulverizado de combustible. El combustible se concentra alrededor de la bujía. La estratificación es muy buena: la mezcla aire/combustible es rica en el centro y pobre en la periferia. Finalmente salta la chispa en la bujía (4) y el potente producto de la combustión es controlado por la cavidad esférica del pistón que se va extendiendo mediante una reacción en cadena. El resultado de todo este proceso es una mejora del 20% en el ahorro de combustible.

Mezcla homogénea: El control inteligente de la inyección permite disponer asimismo de una mezcla homogénea en los regímenes más elevados (cuando se exige potencia al motor). La inyección es adaptada de forma automática y el combustible no es inyectado en las fases de compresión sino en las de admisión. Unas determinadas leyes de la termodinámica imponen, no obstante, un aumento del llenado de los cilindros y una disminución de la temperatura de compresión en estas condiciones. Estos ajustes tienen unos efectos secundarios también muy positivos que se manifiestan en forma de unos elevados valores de potencia y par motor. Con una relación de compresión alta por encima de 11 (11,5:1) ofrece un valor significativamente más alto que un motor dotado de un sistema de inyección MPI (indirecta).Con mezcla homogénea el combustible se inyecta durante al carrera de admisión para crear un efecto de refrigeración, el inyector de alta presión cambia la forma de funcionar en este modo para alimentar el combustible mediante un chorro largo en forma de cono, con objeto de conseguir una dispersión en el cilindro. El efecto de refrigeración evita las detonaciones o combustión espontánea en el cilindro que pueden producirse cuando el motor tiene una relación de compresión alta y con un elevado calentamiento.

 

Reducción en las emisiones de gases contaminantesUno de los aspectos más importantes del motor GDI es la menor emisión de gases contaminantes (C02, NOx e hidrocarburos).Si se quema gasolina se genera C02; por lo tanto, si se reduce la cantidad de gasolina quemada se reducirá también la cantidad de C02. De este modo, disminuyendo el consumo de combustible en un 20%, en el motor GDI descienden también las emisiones de C02 en ese mismo porcentaje.Los catalizadores de tres vías no son eficaces en el motor GDI cuando funciona en el modo ultra-pobre de combustión. MITSUBISHI ha desarrollado un nuevo tipo de catalizador, denominado de reducción selectiva, para ayudar a disminuir las emisiones de monóxido de nitrógeno (NOx).

 

El fabricante Bosch lleva tiempo aplicando sus sistemas de inyección a los motores de inyección directa. Hace mas de 60 años en los motores de aviación y también en el renombrado Mercedes 300 SL del año 1954, con las puertas abatibles en forma de alas de mariposa. Este sistema de inyección funcionaba igual que el utilizado por los motores Diesel, es decir, estaba dotado de una bomba de inyección en linea que tiene tantos elementos de bombeo como cilindros tiene el motor y accionados por un árbol de levas sincronizado con el cigüeñal. La presión de inyección con la que trabajaba este sistema es de 15 a 20 kp/cm2, la cual si la comparamos frente a un Diesel (150 a 400) es muy baja, lo que hace que la precisión del equipo de bombeo no sea muy grande. Pero tenia el enorme inconveniente de la lubricación, ya que la gasolina no es lubricante, implica la necesidad de lubricar la bomba lo que encarece su fabricación. También los inyectores deben lubricarse, lo cual lo complica en extremo. Los inyectores que están en contacto con las altas presiones y la temperatura que se alcanza en la cámara de combustión del motor hacen que se deterioren rápidamente y requieren un gran mantenimiento por ello esta inyección directa solo se usaba en vehículos muy exclusivos o deportivos.Por las razones expuestas anteriormente Bosch aparco el desarrollo de esta tecnología, hasta que la utilización masiva de la electrónica hizo mas fácil desarrollar un sistema lo suficientemente fiable y a un precio ajustado.

El sistema de inyección directa de gasolina Bosch denominado MED trabaja según el principio de funcionamiento del Common Rail utilizado para la inyección diesel. Es decir, un conducto o regleta distribuidora común, de alta presión, alimenta con carburante todas las válvulas de inyección; la presión regulada en el conducto distribuidor de combustible la origina una bomba de alta presión que puede alcanzar presiones de hasta 120 bar. Con las válvulas de inyección accionadas de forma electromagnética, el inicio y la duración del proceso de inyección es variable dentro de amplios límites. El caudal de inyección se mide exactamente, mientras que la geometría del chorro está sincronizada con las exigencias del motor. La forma y el ángulo el chorro, así como el tamaño de las gotitas pulverizadas, constituyen también parámetros importantes para la formación de la mezcla y determinar valores de emisión bajas y consumos favorables.

 

Inyección directa de gasolina, Bosch Motronic MED7

Introducción al funcionamiento de este sistema de inyección

Como hemos visto en otros sistemas de inyección como el utilizado por la marca Japonesa Mitsubishi (GDI), a los dos modos operativos de funcionamiento del motor denominados: «carga estratificada» y «carga homogénea» se agrega un tercer modo, se trata del denominado "homogéneo-pobre". Con este modo operativo se reduce una vez más el consumo de combustible en comparación con el funcionamiento a lambda = 1 con recirculación de gases de escape. La unidad de control del motor elige el modo operativo en función de las condiciones de régimen /potencia / gases de escape y seguridad.

Modo estratificadoEl motor funciona en el modo estratificado en los regímenes medios de carga y revoluciones.La estratificación de la mezcla en la cámara de combustión permite que el motor trabaje con un valor lambda total de aprox. lambda = 1,6 hasta 3

En el centro de la cámara de combustión se encuentra una mezcla con buenas cualidades inflamables en torno a la bujía.

Esta mezcla está rodeada de una capa exterior, que en el caso ideal está compuesta por aire fresco y gases de escape recirculados.

Modo homogéneo-pobreEl motor trabaja en el modo homogéneo-pobre durante la transición entre el modo estratificado y el homogéneo.La mezcla pobre se encuentra distribuida de un modo homogéneo (uniforme) en la cámara de combustión. La relación de aire y combustible es de lambda 1,55, aproximadamente.

Modo homogéneoA cargas y regímenes superiores, el motor funciona en el modo homogéneo.La relación de aire y combustible en este modo operativo es de lambda = 1.

 

En los modos homogéneo y homogéneo-pobre el combustible se inyecta en el cilindro durante el ciclo de admisión y se mezcla allí uniformemente con el aire aspirado, como se hace en los sistemas de inyección en el colector de admisión (MPi).

En el modo estratificado la mezcla de combustible y aire se dispone en la zona de la bujía (figura inferior) por medio del método de combustión por movimiento cilíndrico de la carga de gases guiado por pared y aire (movimiento tumble). El inyector está dispuesto de modo que el combustible sea proyectado sobre el rebaje específico en la cabeza del pistón (guiado por la pared) y desde ahí sea conducido en dirección hacia la bujía. Con el mando de la chapaleta en el colector de admisión y el rebaje de turbulencia se produce en el cilindro un movimiento cilíndrico del aire (tumble). Con este flujo de aire (conducido a su vez por aire) se respalda el transporte del combustible hacia la bujía. La formación de la mezcla se realiza en el trayecto hacia la bujía.

 

Modo de carga estratificadaPara que la gestión del motor cambie al modo estratificado tienen que estar cumplidas, entre otras cosas, ciertas premisas importantes:

El motor se encuentra en el régimen de carga y revoluciones que corresponde En el sistema no existe ningún fallo de relevancia para los gases de escape La temperatura del líquido refrigerante supera los 50 °C El sensor de NOx está dispuesto para el funcionamiento La temperatura del catalizador-acumulador de NOx se halla entre los 250 °C y 500 °C

Si están cumplidas estas condiciones resulta posible poner en vigor el modo estratificado.

AdmisiónEn el modo estratificado se abre la mariposa lo más posible, para mantener reducidas las pérdidas por estrangulamiento.La chapaleta en el colector de admisión cierra el conducto inferior en la culata. Debido a ello el aire de admisión se acelera y fluye describiendo un torbellino cilíndrico (tumble) a través delconducto superior hacia el cilindro.

Nota: No es posible abrir al máximo la válvula de mariposa, porque debe existir siempre una cierta depresión en consideración del sistema de carbón activo y de la recirculación de gases deescape.

Flujo del aireEl flujo del aire describiendo un torbellino cilíndrico experimenta una intensificación en virtud de la geometría específica que tiene la cabeza del pistón.

 

InyecciónLa inyección (figura inferior) se realiza en el último tercio del ciclo de compresión. Comienza unos 60° y finaliza unos 45° antes del PMS de encendido.El momento de la inyección ejerce una influencia importante sobre la posición que adopta la nube de la mezcla en la zona de la bujía.

 

El combustible se inyecta en dirección hacia el rebaje para combustible. La propagación deseada de la nube de mezcla se consigue gracias a la geometría del inyector.

Por el efecto del rebaje para combustible y el movimiento descendente del pistón se conduce el combustible en dirección hacia la bujía. Esta operación se intensifica por el caudal de aire con turbulencia cilíndrica, que conduce asimismo el combustible hacia la bujía. En el trayecto hacia la bujía se mezcla el combustible con el aire aspirado.

 

Formación de la mezclaPara la formación de la mezcla en el modo estratificado solamente se dispone de un ángulo de cigüeñal de 40° a 50°. Esto es decisivo para la capacidad de ignición de la mezcla. Si el tiempo es más corto entre la inyección y el encendido, la mezcla no está preparada todavía lo suficiente para inflamarse de forma adecuada. Un tiempo más largo conduciría a una mayor homogeneización en toda la cámara de combustión. Por ese motivo surge una nube de mezcla con una buena capacidad inflamable en el centro de la cámara de combustión, en torno a la bujía. Está rodeada de una capa exterior que, en el caso ideal, se compone de aire fresco y gases de escape recirculados.La relación de aire y combustible en toda la cámara de combustión se halla entre: lambda = 1,6 y 3.

 

CombustiónTras el posicionamiento exacto de la mezcla de combustible y aire en la zona de la bujía es cuando se produce el encendido. Durante esa operación sólo se inflama la nube de mezcla, mientras que los gases restantes actúan como un estrato aislante. Esto hace que se reduzcan las pérdidas de calor en las paredes y aumente el rendimiento térmico del motor. El momento de encendido se encuentra dentro de una estrecha ventana angular del cigüeñal, debido al final tardío de la inyección y al tiempo que transcurre para la formación de la mezcla al final del ciclo de compresión.

Nota: El par generado por el motor viene determinado en este modo operativo únicamente a través de la cantidad de combustible inyectada. La masa de aire aspirada y el ángulo de encendido tienen aquí solamente poca importancia.

 

Modo de carga homogenero-pobreEstá modo de funcionamiento se sitúa entre el modo estratificado y el modo homogéneo. En toda la cámara de combustión existe aquí una mezcla homogénea-pobre. La relación de combustible yaire es de aprox. lambda = 1,55. Rigen aquí las mismas premisas que para el modo estratificado.

AdmisiónIgual que en el modo estratificado, la válvula de mariposa se encuentra lo más abierta posible y la chapaleta del colector de admisión está cerrada. Debido a ello se reducen por una parte las pérdidas por estrangulamiento y por otra se consigue un flujo intenso del aire en el cilindro.

 

InyecciónEl combustible se inyecta directamente en el cilindro a unos 300° APMS de encendido durante el ciclo de admisión. La unidad de control del motor se encarga de regular la cantidad inyectada de modo que la relación de combustible y aire sea de aproximadamente lambda = 1,55.

Formación de la mezclaEl momento de inyección tan temprano permite disponer de más tiempo para la formación de la mezcla hasta el momento del encendido. De esa forma se produce un reparto homogéneo (uniforme) en la cámara de combustión.

 

CombustiónIgual que en el modo homogéneo, es posible elegir libremente el momento de encendido, porque se tiene un reparto homogéneo de la mezcla. La combustión se realiza en toda la cámara.

 

Modo homogéneoEl modo homogéneo es comparable con el de funcionamiento de un motor con inyección en el colector de admisión.La diferencia esencial consiste en que el combustible se inyecta directamente en el cilindro al tratarse de la versión de inyección directa de gasolina.El par del motor viene determinado por el momento de encendido (corto plazo) y por la masa de aire aspirada (largo plazo). Para esta masa de aire se elige la cantidad necesaria a inyectar (lambda = 1).

AdmisiónLa válvula de mariposa abre en función de la posición del acelerador. La chapaleta en el colector de admisión se mantiene abierta o cerrada según el punto operativo momentáneo.

En la gama media de cargas y regímenes está cerrada la chapaleta en el colector de admisión, haciendo que el aire aspirado fluya describiendo un torbellino cilíndrico hacia el cilindro, lo cual actúa de forma positiva en la formación de la mezcla.

A medida que sigue aumentando la carga y el régimen, la masa de aire que sólo se puede aspirar a través del canal superior ya no resultaría ser suficiente para el proceso. En ese caso la chapaleta en el colector de admisión abre también el paso del conducto inferior.

 

InyecciónEl combustible se inyecta aproximadamente a los 300° APMS de encendido, directamente en el cilindro, durante el ciclo de admisión.La energía necesaria para la evaporación del combustible se extrae del aire encerrado en la cámara de combustión, con lo cual el aire se enfría. Debido a ello es posible aumentar la relación de compresión en comparación con un motor con la inyección en el colector de admisión.

 

 

Formación de la mezclaDebido a la inyección del combustible durante el ciclo de admisión hay bastante tiempo disponible para la formación de la mezcla. Esto hace que en el cilindro se reparta una mezcla homogénea (uniforme), compuesta por el combustible inyectado y el aire aspirado.La relación de combustible y aire en la cámara de combustión es de lambda = 1.

 

 

CombustiónEn el modo homogéneo se influye esencialmente con el momento de encendido sobre el par del motor, el consumo de combustible y el comportamiento de las emisiones de escape.

Sistema de combustible, alimentación e inyección

El sistema de combustible está dividido en una parte de baja presión y en otra de alta presión.

El sistema de combustible de baja presión : esta formado por un deposito (1), en su interior y sumergida una bomba eléctrica (2) eleva el combustible hacia un filtro (3) que se encarga de limpiarlo de impurezas, una vez filtrado el combustible se dirige a la bomba de alta presión (6). La presión del combustible en funcionamiento normal es de 3 bares y durante el arranque en caliente es de 5,8 bares como máximo.

Consta de:1.- el depósito de combustible2.- la bomba eléctrica de combustible3.- el filtro de combustible4.- la válvula de dosificación de combustible5.- el regulador de presión del combustible (caída de presión)

 

 

El sistema de combustible de alta presión : la bomba de alta presión (6) bombea el combustible hacia la rampa de inyección (8). La presión del combustible es medida allí por el sensor (9) correspondiente y la válvula reguladora se encarga de regularla desde 50 hasta 100 bares.La inyección corre a cargo de los inyectores de alta presión (11)

Consta de:6.- la bomba de combustible de alta presión7.- tubería de alta presión 8.- rampa de inyección9.- el sensor de presión del combustible10.- la válvula reguladora para presión del combustible11.- los inyectores de alta presión

Dentro del sistema de combustible encontramos como elemento secundario el depósito de carbón activo o Canister (12). Sirve para tratar los gases que genera el combustible en su almacenamiento en el depósito.

 

La bomba de combustible de alta presiónTiene la función de suministrar el combustible a presión a la rampa de inyección. La bomba va atornillada a la carcasa del árbol de levas. Se trata de una bomba radial de 3 cilindros accionada por el árbol de levas de admisión (5). Con los tres elementos de bomba decalados a 120° se mantienen reducidas las fluctuaciones de la presión en la rampa de inyección de combustible.Asume la función de establecer una presión de hasta 100 bares en el sistema de combustible de alta presión.

 

AccionamientoEl eje de accionamiento de la bomba de combustible de alta presión es impulsado por el árbol de levas de admisión.En el eje de accionamiento hay una leva excéntrica, que soporta un anillo de leva. Al girar el eje de accionamiento, la leva excéntrica con el anillo de leva establece los movimientos de ascenso y descenso del émbolo de la bomba.

Durante el movimiento descendente se aspira el combustible del sistema de baja presión.

Durante el movimiento ascendente se bombea el combustible hacia la rampa de inyección..

FuncionamientoEl combustible pasa del sistema de baja hacia la bomba de alta presión. Allí recorre el émbolo hueco de la bomba hacia la válvula de admisión.

Carrera aspirante : Durante el movimiento descendente del émbolo de la bomba aumenta el volumen en su cilindro y la presión desciende. En cuanto la presión en el émbolo hueco es superior a la del cilindro de labomba, la válvula de admisión abre y permite que el combustible refluya.

Carrera de bombeo : Con el comienzo del movimiento ascendente que efectúa el émbolo de la bomba aumenta la presión en su cilindro y la válvula de admisióncierra. Si la presión en el cilindro de la bomba es superior a la de la rampa de inyección , la válvula de escape abre y el combustible es bombeado hacia la rampa de inyección.

 

Válvula reguladora de presión de combustibleSe encuentra atornillada entre la rampa de inyección y el tubo de retorno de combustible hacia el depósito.Tiene la la función de controlar la presión en la rampa de inyección, independientemente de la cantidad inyectada y de la cantidad de combustible suministrado por la bomba.

FuncionamientoSi se presentan diferencias con respecto a la presión teórica, la unidad de control del motor excita la válvula reguladora de la presión del combustible por medio de una señal modulada en anchura de los impulsos. A raíz de ello se crea un campo magnético en la bobina y la válvula con la bola de cierre despega de su asiento. En función de la magnitud de la señal se modifica de esta forma la sección de paso hacia el tubo de retorno y, con ésta, la cantidad de combustible que retorna, regulándose la presión correspondientemente.

Efectos en caso de averíaLa válvula reguladora se encuentra cerrada al no tener la corriente aplicada. De ese modo se tiene establecido de que siempre esté disponible una presión suficiente del combustible.Para proteger los componentes contra presiones excesivas se incorpora en la válvula reguladora de presión del combustible un limitador mecánico de la presión a través de un sistema de muelle. Abre al tener el combustible una presión de 120 bares.

 

Sensor de presión de combustibleEl sensor de presión del combustible se encuentra atornillado en la rampa de inyección de combustible. Tiene la función de medir la presión del combustible en la rampa de inyección. Con esta medida la unidad de control del motor regula la presión del combustible en el sistema de alta presión, en función de una familia de curvas características.

FuncionamientoA partir de la rampa de inyección fluye combustible hacia el sensor de presión.

A baja presión del combustible sólo se deforma levemente la membrana de acero. De esa forma es alta la resistencia eléctrica que oponen las resistencias extensometricas y la tensión de la señal es baja.

Si la presión del combustible es de alta magnitud, la membrana de acero se deforma en una medida intensa. Debido a ello es baja la resistencia eléctrica en las resistencias extensométricas y la tensión de la señal es correspondientemente alta.

La tensión de las señales se intensifica en el circuito electrónico y se transmite a la unidad de control del motor. La regulación de la presión del combustible se lleva a cabo con ayuda de la válvula reguladora de presión del combustible.

Efectos en caso de averíaSi se ausenta la señal del sensor de presión en el colector de admisión, la unidad de control del motor procede a excitar la válvula reguladora de la presión del combustible por medio de unvalor fijo.

 

Los inyectores de alta presiónLos inyectores van fijados a la culata e inyectan el combustible a alta presión directamente al interior del cilindro (inyección directa).La misión de los inyectores es inyectar el combustible en un tiempo mínimo, adecuadamente pulverizado y de forma específica según el modo operativo momentáneo.Así por ejemplo, en el modo estratificado se posiciona el combustible de forma concentrada en la zona de la bujía, mientras que en los modos homogéneo-pobre y homogéneo se pulveriza de un modouniforme en toda la cámara de combustión.

Con un ángulo de proyección del chorro de 70° y un ángulo de inclinación del chorro de 20° se tiene dada un posicionamiento exacto del combustible, sobre todo en el modo estratificado.

 

FuncionamientoDurante el ciclo de la inyección se excita el bobinado electromagnético en el inyector y se genera una campo magnético. A raíz de ello se atrae el inducido con la aguja, con lo cual abre el inyector y proyecta el combustible.Al dejarse de excitar el bobinado se neutraliza el campo magnético y la aguja es oprimida por el muelle de compresión contra su asiento en el inyector. El flujo del combustible queda interrumpido.

Nota: podemos decir que los sistemas de inyección directa frente a los sistemas de inyección en el colector de admisión (inyección indirecta), tienen que trabajar con presiones de inyección mas altas y el tiempo disponible para hacer la inyección es notablemente menor. Sin embargo el mismo volumen de combustible puede ser inyectado en menos tiempo si se incrementa la presión de inyección. Como ejemplo orientativo diremos que en la inyección directa, el tiempo de inyección para 6.000 r.p.m. es de 5 ms frente a los 20 ms se los sistemas de inyección en el colector de admisión.

Excitación de los inyectores de alta presiónLos inyectores de alta presión se excitan por medio de un circuito electrónico en la unidad de control del motor.Para que el inyector abra lo más rápidamente posible se le da una breve premagnetización y se le aplica una tensión de aprox. 90 voltios. De ahí resulta una intensidad de corriente de hasta 10 amperios. Al estar el inyector abierto al máximo resulta suficiente una tensión de 30 voltios y una intensidad de 3 a 4 amperios para mantenerlo abierto.

Efectos en caso de averíaUn inyector averiado es reconocido por la detección de fallos de encendido/combustión y deja de ser excitado.

 

La válvula dosificadora de combustibleEsta situada en el tubo de alimentación hacia la bomba de combustible de alta presión y hacia el regulador de presión del combustible. Va fijada a la torreta de la suspensión.

FuncionamientoDurante el funcionamiento normal, la válvula se encuentra abierta y libera el paso hacia el regulador de presión del combustible.Si durante el ciclo de arranque del motor la temperatura del líquido refrigerante supera los 110 °C y la temperatura del aire aspirado es superior a 50 °C se trata de un arranque en caliente. En ese caso, la unidad de control del motor excita la válvula durante unos 50 segundos y cierra así el paso hacia el regulador de presiónA raíz de ello aumenta la presión en el sistema de baja presión hasta alcanzar la presión de bombeo máxima de la bomba eléctrica. Por intervención de una válvula interna para la limitación de la presión, alcanza 5,8 bares como máximo.Este aumento de presión impide que se produzcan burbujas de vapor en el lado aspirante de la bomba de alta presión y garantiza una alta presurización fiable.

Efectos en caso de averíaSi se avería la válvula dosificadora de combustible, un muelle de compresión la mantiene cerrada todo el tiempo. De esa forma aumenta la presión en el sistema de baja presión hasta 5,8 bares y se impide la inmovilización del vehículo durante el ciclo de arranque en caliente.

 

El depósito de carbón activo (canister)Este dispositivo se necesita para cumplir con los requisitos legales planteados a las emisiones de hidrocarburos (HC). Evita que los vapores de combustible del depósito puedan pasar al medio ambiente. Los vapores de combustible se almacenan en el depósito de carbón activo y se conducen de forma sistemática hacia la cámara para su combustión.

En los modos homogéneo-pobre y homogéneo : la mezcla capaz de ignición se encuentra distribuida de un modo uniforme en la cámara. La combustión tiene lugar en toda la extensión de la cámara, y el combustible procedente del depósito de carbón activo se quema en esa ocasión.

En el modo estratificado : la mezcla capaz de ignición se encuentra concentrada solamente en la zona de la bujía. Una parte del combustible procedente del depósito de carbón activo se encuentra sin embargo en la zona exterior, no directamente inflamable. Esto puede provocar una combustión incompleta y aumentar las emisiones de HC en los gases de escape. Por tal motivo sólo se habilita el modo estratificado si el sistema calcula que el depósito de carbón activo tiene una carga baja.

La unidad de control del motor calcula la cantidad de combustible que se puede agregar procedente del depósito de carbón activo. Acto seguido se excita la electroválvula, efectuándose una adaptación de la cantidad inyectada y el reglaje de la mariposa. A esos efectos, la unidad de control del motor necesita la siguiente información:

la carga del motor, procedente del medidor de la masa de aire por película caliente , el régimen del motor, procedente del sensor de régimen del motor, la temperatura del aire aspirado, procedente del sensor de temperatura del aire

aspirado y el estado de carga del depósito de carbón activo, procedente de la sonda Lambda

Sistema de admisión de aire

Ha sido adaptado a las necesidades de un motor de inyección directa de gasolina, en comparación con un sistema de inyección en el colector de admisión, el sistema influye de forma específica en el flujo del aire en el cilindro, según el modo operativo de funcionamiento del motor (modo estratificado, modo homogéneo, etc)

Los elementos básicos que forman el sistema de admisión de aire (figura inferior) son los siguientes:

1. un medidor de la masa de aire por película caliente con el sensor de temperatura del aire aspirado (G42) para la determinación exacta de las condiciones de carga

2. un sensor de presión en el colector de admisión para calcular la cantidad de gases de escape a recircular

3. un circuito de mando para las chapaletas en el colector de admisión con objeto de conseguir un flujo específico del aire en el cilindro

4. una electroválvula de recirculación de gases de escape con una gran sección de paso para conseguir altas cantidades de gases recirculados

5. un sensor de presión para servofreno, destinado a regular la depresión de frenado.6. unidad de mando de la mariposa 7. depósito de carbón activo 8. unidad de control del motor

 

Acelerador electrónicoConstituye la condición previa esencial para la inyección directa de gasolina. Con su ayuda se puede regular la válvula de mariposa independientemente de la posición del acelerador y en los modos estratificado y homogéneo-pobre se la puede abrir a una mayor magnitud.La ventaja se manifiesta en un funcionamiento del motor casi exento de pérdidas de estrangulamiento. Eso significa, que el motor tiene que aspirar el aire superando una menor resistencia, con lo cual se reduce el consumo de combustible.

FuncionamientoLos deseos expresados por el conductor a través del acelerador se detectan por medio de los sensores de posición del acelerador y se transmiten a la unidad de control del motor. Con ayuda de esta señal y otras señales suplementarias calcula el par necesario y lo implementa a través de los actuadores.

 

En el modo estratificado se determina el par del motor a través de la cantidad de combustible.La válvula de mariposa se encuentra casi completamente abierta, excepto un estrangulamiento necesario para el depósito de carbón activo, la recirculación de gases de escape y eventualmente para la regulación de la depresión para el freno.

En los modos homogéneo-pobre y homogéneo el par del motor se determina a través del ángulo de encendido y la masa de aire aspirada.La válvula de mariposa abre de acuerdo con el par motor necesario.

 

Colector de admisión variable mediante trampillas (chapaletas)Se utiliza para gestionar el flujo del aire en el cilindro de conformidad con el modo operativo reinante.

Chapaleta en el colector de admisión accionadaEn los modos estratificado y homogéneo-pobre y en partes del modo homogéneo se acciona la

chapaleta en el colector de admisión y se cierra el conducto inferior en la culata.Debido a ello el aire de admisión fluye únicamente a través del conducto superior hacia el cilindro. Este conducto está diseñado de modo que el aire de admisión ingrese describiendo una turbulencia cilíndrica. Adicionalmente aumenta la velocidad de flujo a través del estrecho conducto superior, intensificando la formación de la mezcla.

Esto tiene dos ventajas

En el modo estratificado, el flujo cilíndrico del aire transporta el combustible hacia la bujía. En el trayecto hacia ésta se realiza la formación de la mezcla.

En el modo homogéneo-pobre y en partes del modo homogéneo, el flujo de turbulencia cilíndrica del aire respalda la formación de la mezcla. De esta forma se consigue una alta capacidad de ignición de la mezcla y una combustión estable, así como un funcionamiento con mezcla pobre.Esto supone dos ventajas:

Chapaleta en el colector de admisión no accionadaAl funcionar a cargas y regímenes superiores en el modo homogéneo no se acciona la chapaleta en el colector de admisión, con lo cual se encuentran abiertos ambos conductos. Debido a la mayor sección de paso del conducto de admisión, el motor puede aspirar la masa de aire necesaria para la entrega de un par más intenso y una alta potencia.

 

Sensor de posición para la chapaleta en el colector de admisiónVa unido al eje para las chapaletas en el colector de admisión, y detecta la posición de las mismas, transmitiendo esta información a la unidad de control del motor. Esto es necesario, porque la actuación de las chapaletas en el colector de admisión influye en el encendido, en el contenido de gases residuales y en las pulsaciones del aire en el colector de admisión. La posición de las chapaletas en el colector de admisión resulta relevante por ello para los gases de escape, en virtud de lo cual se la tiene que verificar a través de la autodiagnosis. Este sensor es un potenciómetro

Efectos en caso de avería del sensorSi se ausenta la señal del sensor ya sólo se permite el modo homogéneo.

 

Electroválvula de control para chapaleta en el colector de admisiónEs excitada por la unidad de control del motor y abre el paso del depósito de vacío hacia la válvula neumática de accionamiento. A raíz de ello la válvula neumática se encarga de accionar las chapaletas en el colector de admisión.

Efectos en caso de avería de la electroválvulaSi se avería esta válvula ya sólo se permite el modo homogéneo.

 

Medidor de la masa de aire con sensor de temperatura del aire aspiradoAmbos sensores van alojados en una carcasa situada en el trayecto de admisión ante la unidad de mando de la mariposa.Para obtener la señal más exacta posible sobre la carga del motor se emplea un medidor de la masa de aire por película caliente con detección de flujo inverso. Mide no sólo el aire aspirado, sino que también detecta la cantidad de aire que vuelve debido a la apertura y el cierre de las válvulas.La temperatura del aire de admisión medida por el sensor se utiliza como valor de corrección.

Aplicaciones de la señalLas señales se emplean para calcular todas las funciones supeditadas a la carga. Son éstas por ejemplo el tiempo de inyección, el momento de encendido y el sistema del depósito de carbón activo.

EstructuraEl medidor de la masa de aire por película caliente consta de una carcasa de material plástico con un conducto de medición y un circuito eléctrico con un elemento sensor. El conducto de medición está diseñado de modo que una parte del aire aspirado y el aire de flujo inverso pasen ante el elemento sensor.En el elemento sensor se genera con ello una señal que se procesa en el circuito eléctrico y se transmite a la unidad de control del motor.

Efectos en caso de averíaSi se avería el medidor de la masa de aire se emplea la señal del sensor de presión en el colector de admisión como señal de carga del motor.

 

Sensor de presión en el colector de admisiónVa fijado al colector de admisión. Mide la presión en el colector de admisión y transmite una señal correspondiente a la unidad de control del motor.

Aplicaciones de la señalCon esta señal y con las señales del medidor de la masa de aire y el sensor de temperatura del aire aspirado, la unidad de control del motor calcula la cantidad exacta de gases de escape a recircular.Con el sensor de presión en el colector de admisión se detecta asimismo la carga durante el ciclo de arranque del motor, porque en esas condiciones son todavía demasiado inexactas las señales procedentes del medidor de la masa de aire, debido a las pulsaciones que presenta la admisión.

FuncionamientoLa medición de la presión en el colector de admisión se realiza con ayuda de una membrana de

cristales de silicio. Sobre esta membrana hay resistencias extensométricas, cuya resistencia eléctrica varía ante cualquier deformación de la membrana. El vacío de referencia se utiliza para la comparación de presiones.La membrana se deforma según la intensidad de la presión en el colector de admisión, con lo cual varía la resistencia y se produce una variación de la tensión en la señal eléctrica. Con estas señales eléctricas, la unidad de control del motor detecta la presión que está dada en el colector de admisión.

 

Sistema de recirculación de gases de escape (EGR)En la retroalimentación de los gases de escape se conduce una parte de los gases de escape a la admisión del motor. Hasta un cierto grado, una parte de los gases residuales creciente puede repercutir positivamente sobre la transformación de energía, reduciendo con ello la emisión de contaminantes.

Así se determina la cantidad de gases de escape a recircularCon ayuda del medidor de la masa de aire, la unidad de control del motor mide la masa del aire fresco aspirado y calcula de ahí la correspondiente presión en el colector de admisión. Si se alimentan gases de escape a través del sistema de recirculación aumenta la masa del aire fresco en una cantidad correspondiente a la de los gases recirculados y la presión en el colector de admisión aumenta.El sensor de presión en el colector de admisión mide esta presión y transmite una señal de tensión correspondiente a la unidad de control del motor. Previo análisis de esta señal se determina la cantidad total (aire fresco + gases de escape). El sistema resta la masa de aire fresco de esta cantidad total y obtiene así la cantidad de gases de escape.La ventaja reside en que se puede aumentar la cantidad de gases de escape a recircular y se la puede acercar aún más al límite operativo.

Efectos en caso de averíaSi se avería el sensor de presión en el colector de admisión, la unidad de control del motor calcula la cantidad de gases de escape y reduce la cantidad a recircular en comparación con lo previsto en la familia de curvas características.

 

Sensor de presión para amplificación de servofreno Se encuentra en el conducto entre el colector de admisión y el amplificador de servofreno. Mide la presión en el conducto y en el amplificador de servofreno, respectivamente.

Aplicaciones de la señalCon ayuda de la señal de tensión procedente del sensor de presión, la unidad de control del motor detecta si es suficiente la depresión para el funcionamiento del amplificador de servofreno.

FuncionamientoEl amplificador de servofreno requiere una depresión específica para alcanzar lo más rápidamente posible la fuerza de frenado máxima.En los modos operativos de carga estratificada y carga homogénea-pobre, la válvula de mariposa se encuentra más abierta y en el colector de admisión está dada una baja depresión. La depresión acumulada en el servofreno deja de ser suficiente si ahora se acciona el freno varias veces. Para evitar este fenómeno se procede a cerrar un poco más la válvula de mariposa, para que aumente el vacíogenerado. Si la depresión sigue siendo insuficiente se cierra más aún la mariposa y en caso dado se pasa incluso al modo homogéneo.

Gestión electrónica del motor

 

Entradas

1. Medidor de masa de aireSensor de temperatura de aire aspirado

2. Sensor de presión en el colector de admisión

3. Sensor de régimen del motor4. Sensor Hall (posición de

arboles de levas)5. Unidad de mando de la

mariposaSensor de ángulo 1 + 2

6. Sensor de posición del acelerador

Salidas

1. Relé de bomba de combustible

2. Bomba de combustible3. Inyectores cilindros 1-

44. Bobinas de encendido

1 - 45. Unidad de mando de

la mariposaMando de la mariposa

6. Relé de alimentación de corriente para Motronic

Sensor 2 de posición del acelerador

7. Conmutador de luz de freno FConmutador de pedal de freno

8. Conmutador de pedal de embrague

9. Sensor de presión de combustible

10. Potenciómetro para chapaleta en el colector de admisión

11. Sensor de picado12. Sensor de temperatura del

líquido refrigerante13. Sensor de temperatura del

líquido refrigerante a la salida del radiador

14. Potenciómetro, botón giratorio para selección de temperatura

15. Potenciómetro para recirculación de gases de escape

16. Sonda Lambda17. Sensor de temperatura de los

gases de escape18. Sensor de NOx

Unidad de control para sensor de NOx

19. Sensor de presión para amplificación de servofreno

7. Válvula reguladora de la presión del combustible

8. Válvula de dosificación del combustible

9. Electroválvula para depósito de carbón activo

10. Válvula para gestión del aire de la chapaleta en el colector de admisión

11. Válvula de reglaje de distribución variable

12. Termostato para refrigeración del motor

13. Válvula para recirculación de gases de escape unidad indicadora en el

14. Calefacción para sonda lambda

15. Calefacción para sensor de NOx

La unidad de control del motor va instalada en la caja de aguas y tiene 121 pines.La unidad de control utilizada para motores de inyección directa es muy similar a las utilizadas en motores de inyección en colector de admisión. Por ejemplo Bosch en sus sistemas Motronic tiene la versión ME 7.5.10 se ve como en este caso le falta la D que es la que designaría que se trata un sistema de inyección directa de gasolina.

Dentro del sistema de inyección Motronic MED 7 hay varias versiones: MED 7.5.10 y MED 7.5.11. La diferencia principal entre ambas versiones es que la ultima posee un procesador mas rápido.

 

Gestión del motor basada en el parEl sistema Bosch Motronic MED 7.5.10/11 es un sistema de gestión de motores basado en el par. Esto significa, que se recogen, analizan y coordinan todas las solicitudes de entrega de par.

Las solicitudes de entrega de par de orden interior son:

arranque del motor calefacción del catalizador regulación del ralentí limitación de potencia limitación del régimen regulación lambda

de orden exterior son:

deseos del conductor cambio automático (punto de cambio) sistema de frenos (regulación antideslizamiento de la tracción, regulación del par de

inercia del motor) climatizador (compresor para climatizador On/Off) programador de velocidad

Previo cálculo del par teórico del motor se lleva a la práctica la solicitud por dos vías:

En la primera vía se influye sobre el llenado de los cilindros. Sirve para las solicitudes de entrega de par de mayor plazo.En el modo estratificado le corresponde poca importancia, porque la válvula de mariposa abre a una gran magnitud, para reducir las pérdidas por estrangulamiento.

En la segunda vía se influye por corto plazo sobre el par de giro, independientemente del llenado de los cilindros. En el modo estratificado sólo se determina el par a través de la cantidad de combustible, mientras que en los modos homogéneo-pobre y homogéneo sólo se determina a través del momento de encendido.

FuncionamientoPrevio análisis de las solicitudes de entrega de par de orden interno y externo, la unidad de control del motor calcula el par teórico y la forma de ponerlo en práctica.

Implementación en el modo estratificadoEn el modo estratificado se implementa el par teórico a través de la cantidad inyectada. La masa de aire desempeña un papel de segunda importancia, porque la válvula de mariposa se encuentra abierta a una gran magnitud, para reducir las pérdidas por estrangulamiento.Al momento de encendido le corresponde también una reducida importancia, debido a que la inyección se efectúa en un momento tardío.

 

Implementación en el modo homogéneo-pobre y en el modo homogéneoEn estos dos modos operativos se implementan las solicitudes de entrega de par a corto plazo a través del momento de encendido y a largo plazo a través de la masa de aire.En virtud de que la mezcla de combustible y aire corresponde a un factor lambda fijo de 1,55 o bien 1 en ambos modos operativos, la cantidad a inyectar viene dada por la masa del aire aspirado. Por ese motivo no se procede a regular aquí el par de giro.

 

 

Sistema de encendidoAsume la función de inflamar la mezcla de combustible y aire en el momento adecuado. Para conseguir este objetivo es preciso que la unidad de control del motor determine el momento de encendido, laenergía de ignición y la duración que ha de tener la chispa del encendido en todos los puntos operativos. Con el momento de encendido se influye sobre el par del motor, el comportamiento de los gases de escape y el consumo de combustible del motor.

En el modo estratificado : es preciso que el momento de encendido se encuentre dentro de una estrecha ventana angular del cigüeñal, debido a las particularidades que caracterizan a la formación de la mezcla. Sólo así se inflama fiablemente esta mezcla.

En los modos homogéneo-pobre y homogéneo: no existen diferencias con respecto a un motor en el que se inyecta la gasolina hacia el colector de admisión. Debido al reparto homogéneo de la mezcla se emplean en ambos sistemas de inyección unos momentos de encendido comparables entre sí.

 

El cálculo del momento de encendido óptimo se realiza mediante:

la información principal:1.- Carga del motor, procedente del medidor de la masa de aire y del sensor de temperatura del aire aspirado2.- Régimen del motor, procedente del sensor de régimen del motor

la información de corrección3.- Sensor de temperatura del líquido refrigerante4.- Unidad de mando de la mariposa5.- Sensor de picado6.- Sensor de posición del acelerador7.- Sonda lambda

 

Reglaje de distribución variableSistema que permite modificar los ángulos de apertura de las válvulas para aumentar el tiempo de llenado y vaciado del cilindro cuando el motor gira alto de vueltas y el tiempo disponible para ello es menor. Estos sistemas llamados "Convertidores de fase" permiten utilizar el tiempo óptimo de apertura y cierre de las válvulas a cualquier régimen de giro del motor La recirculación interna de gases de escape se lleva a cabo por medio de un reglaje de distribución variable sin escalonamientos en el árbol de levas de admisión.El reglaje se realiza en función de la carga y el régimen, abarcando un máximo de 40° ángulo de cigüeñal a partir de la posición básica en dirección de avance.

Esto conduce a:

una óptima recirculación interna de gases de escape, con la cual se reduce la temperatura de la combustión y disminuyen las emisiones de óxidos nítricos.

un desarrollo más adecuado del par motor.

Señales de entrada para el calculo de ángulo de reglaje1.- Medidor de masa de aire con sensor temperatura del aire2.- Sensor de régimen motor3.- Sensor de temperatura del liquido refrigerante

Señal de entrada para conocer la posición efectiva de los árboles de levas4.- Sensor Hall

Señales de salida5.- Válvula para reglaje de distribución variable.

Nota: si quieres saber mas sobre los convertidores de fase utilizados en los sistemas de distribución variable, visita el curso de nuestra web que trata este tema.

 

La recirculación de gases de escapeEs la que le da básicamente sentido al empleo de un catalizador-acumulador de NOx. Con ayuda de los gases de escape recirculados se reduce la temperatura de la combustión y se produce una menor cantidad de óxidos nítricos.Esto permite que el catalizador pueda almacenar óxidos nítricos durante un período relativamente prolongado y que se pueda trabajar más sostenidamente con el modo estratificado y el homogéneo-pobre, ahorrando combustible.La cantidad de gases de escape recirculados equivale como máximo a un 35% del total de gases de admisión.

La recirculación de gases de escape se lleva a cabo:

en el modo estratificado y en el modo homogéneo-pobre, siempre; en el modo homogéneo hasta 4.000 r.p.m. y a media carga, pero no al ralentí.

La válvula de recirculación de gases de escapeEsta sujeta y va atornillada al colector de admisión. Es de nuevo diseño para conseguir altos índices de recirculación de gases de escape.Consta de una carcasa con una mariposa, un motor eléctrico y un potenciómetro para recirculación de gases de escape.La toma de los gases de escape se realiza a través de un tubo de unión en la culata del cuarto cilindro. La unidad de control del motor excita el motor eléctrico en función de su familia de curvas características y acciona una mariposa.Según la posición de la mariposa fluye ahora una determinada cantidad de gases de escape hacia el colector de admisión y se mezcla con el aire fresco aspirado.El potenciómetro para recirculación de gases de escape en la tapa de la carcasa detecta la posición de la mariposa. De ese modo es posible diagnosticar las condiciones en que se encuentra la válvula de recirculación de gases de escape.

Sistema de escape

El sistema de escape ha sido adaptado a las exigencias de un motor con inyección directa de gasolina. Hasta ahora era un gran problema el tratamiento de los gases de escape en motores con inyeccióndirecta de gasolina. Esto se debe a que con un catalizador convencional de tres vías no se pueden alcanzar los límites legales de emisiones de óxidos nítricos en los modos estratificado, pobre y homogéneo-pobre. Por ello se incorpora para estos motores un catalizador-acumulador de NOx, que almacena los óxidos nítricos (NOx) en estos modos operativos. Al estar lleno el acumulador se pone en vigor un modo de regeneración, con el cual se desprenden los óxidos nítricos del catalizador-acumulador y se transforman en nitrógeno.

 

Nota: con la recirculación de gases de escape y el reglaje de distribución variable ya se reducen las emisiones de óxidos nítricos desde la propia combustión.

Refrigeración de los gases de escapeEl objetivo consiste en refrigerar los gases de escape al grado que la temperatura en el catalizador-acumulador de NOx se mantenga lo más frecuente y prolongadamente posible dentro del margencomprendido entre los 250 °C y 500 °C, puesto que sólo en este margen de temperaturas el catalizador-acumulador está en condiciones de almacenar los óxidos nítricos.Otro motivo es el descenso permanente de la capacidad de acumulación si se calentó el catalizador-acumulador de NOx a más de 850 °C.

Refrigeración del colector de escape (sólo en algunas versiones de motor)En el armazón delantero del vehículo se conduce aire fresco de forma específica hacia el colector de escape, reduciéndose así la temperatura de los gases de escape.

El tubo de escape de tres caudalesSe encuentra ante el catalizador-acumulador de NOx. Es la segunda medida que se aplica para reducir la temperatura de los gases de escape y con ésta la del catalizador-acumulador de NOx. Debido a la mayor superficie que representa, aumenta la disipación del calor hacia el aire del entorno y se reducen las temperaturas de los gases de escape.

Ambas medidas conjuntas dan por resultado una reducción en la temperatura de los gases de escape, según la velocidad de marcha del vehículo, comprendida entre los 30 °C y 100 °C.

 

Sonda lambda de banda anchaLa sonda lambda de banda ancha va atornillada ante el catalizador en el colector de escape.Se utiliza para determinar el contenido de oxígeno residual en los gases de escape.

 

Aplicaciones de la señalCon la sonda lambda de banda ancha es posible determinar con exactitud la relación de combustible y aire, también cuando difiere de lambda = 1.En el modo homogéneo-pobre permite establecer de esa forma un lambda empobrecido de 1,55. En el modo estratificado se procede a determinar por cálculo el valor lambda, porque las sondas lambda de banda ancha son demasiado inexactas en este sector.Con ayuda de la señal, la unidad de control del motor calcula el valor lambda efectivo e inicia la regulación al diferir con respecto al valor lambda teórico. La regulación se lleva a cabo a través de la cantidad inyectada.

 

El catalizador previo de tres víasEste catalizador va situado en el colector de escape. Debido a su posición cerca del motor alcanza rápidamente su temperatura de servicio y comienza con la depuración de los gases de escape. Esto permite respetar los estrictos valores límite impuestos a las emisiones de escape. Su misión es transformar catalíticamente los contaminantes de la combustión en sustancias inofensivas.

Funcionamiento

Modo homogéneo con lambda = 1 Los hidrocarburos (HC) y los monóxidos de carbono (CO) reaccionan con el oxígeno (O) de los óxidos nítricos (NOx), transformándose en agua (H2O) y en dióxido de carbono (CO2). Los óxidos nítricos se reducen al mismo tiempo formando nitrógeno (N2).

En el modo estratificado y en el modo homogéneo-pobre con lambda > 1 Los hidrocarburos y los monóxidos de carbono reaccionan preferentemente con el oxígeno que abunda en los gases de escape y no con los óxidos nítricos. Por ese motivo, los óxidos nítricos no son transformados en nitrógeno en un catalizador de tres vías durante el modo de mezcla pobre. Pasan a través del catalizador de tres vías haca el catalizador-acumulador de NOx.

 

Sensor de temperatura de los gases de escapeEl sensor de temperatura de los gases de escape va atornillado en el tubo de escape detrás del precatalizador.Mide la temperatura de los gases de escape y transmite esta información a la unidad de control del motor.

 

Aplicaciones de la señalCon ayuda de la señal procedente del sensor de temperatura de los gases de escape, la unidad de control del motor calcula, entre otras cosas, la temperatura en el catalizador-acumulador de NOx.

Esto resulta necesario por los motivos siguientes:

El catalizador-acumulador de NOx sólo puede almacenar óxidos nítricos a una temperatura operativa entre los 250 °C y 500 °C. Por ello, sólo en este margen de temperaturas se puede pasar a los modos estratificado y homogéneo-pobre.

El azufre se almacena interinamente en el catalizador-acumulador de NOx. Para desprender nuevamente el azufre en los puntos de retención es preciso que la temperatura en el catalizador-acumulador sea de 650 °C como mínimo.

FuncionamientoEn el sensor se encuentra una resistencia de medición con coeficiente negativo de temperatura (NTC). Eso significa, que a medida que aumenta la temperatura se reduce su resistencia y la tensión de la señal aumenta. Esta tensión de la señal está asignada a una temperatura específica en la unidad de control del motor.

 

Efectos en caso de avería del sensorSi se ausenta esta señal se pasa a la función de emergencia y la unidad de control del motor calcula la temperatura de los gases de escape. En virtud de que este cálculo no es tan exacto, el sistema pasa más temprano al modo homogéneo.

 

Catalizador-acumulador de NOxVa instalado en el mismo sitio que un catalizador principal de tres vías, de tipo convencional. Desempeña las funciones de un catalizador de tres vías y puede almacenar adicionalmente óxidos nítricos.

Misión

En el modo homogéneo con lambda = 1, el catalizador-acumulador de NOx trabaja como un catalizador convencional de tres vías.

En los modos estratificado y homogéneo-pobre con lambda > 1 ya no puede efectuar la conversión de los óxidos nítricos. Por ello se los almacena en el catalizador-acumulador de NOx. Una vez agotada la capacidad de acumulación se efectúa un ciclo de regeneración. Debido a la similitud química con los óxidos nítricos también almacena el azufre.

FuncionamientoAparte de los tres materiales estratificados platino, rodio y paladio, el catalizador-acumulador de NOx lleva una cuarta capa, que consta de óxido de bario. Esto permite almacenar interinamente óxidosnítricos durante el funcionamiento con mezcla pobre.

Acumulación Los óxidos nítricos se oxidan en el estrato de platino, formando dióxido nítrico y reaccionan entonces con el óxido de bario formando nitrato bárico.

Desacumulación (regeneración)La desacumulación se lleva a cabo por ejemplo por medio de las moléculas de CO que abundan en los gases de escape correspondientes a mezcla rica.Primero se reduce el nitrato bárico nuevamente a óxido de bario, por la reacción con el monóxido de carbono. De esa forma se despiden dióxido de carbono y monóxido de nitrógeno. La presencia de rodio y platino hace que se reduzcan los óxidos nítricos, produciendo nitrógeno, y que el monóxido de carbono se oxide produciendo dióxido de carbono.

 

La unidad de control para sensor de NOxSe encuentra ubicada en los bajos del vehículo, cerca del sensor de NOx. Su emplazamiento cercano impide que las influencias parásitas externas falsifiquen las señales del sensor de NOx.En la unidad de control para sensor de NOx se procesan las señales del sensor de NOx y se transmiten a la unidad de control del motor.

Efectos en caso de averíaSi se avería la unidad de control para sensor de NOx, el sistema pasa de regulación a control. Debido a las mayores emisiones de óxidos nítricos se prohiben los modos estratificado y homogéneo-pobre.

 

Sensor de NOxVa atornillado en el tubo de escape, directamente detrás del catalizador-acumulador de NOx. En éste se determina el óxido nítrico (NOx) y el contenido de oxígeno en los gases de escape y se transmiten las señales correspondientes a la unidad de control para sensor de NOx.

EstructuraConsta de dos cámaras, dos celdas de bomba, varios electrodos y una calefacción. El elemento sensor consta a su vez de dióxido de circonio.El circonio presenta la particularidad de que, al tener una tensión aplicada, los iones negativos de oxígeno del electrodo negativo se desplazan hacia el electrodo positivo.

Aplicaciones de la señalCon ayuda de estas señales se detecta y comprueba:

si es correcto el funcionamiento del catalizador.

si es correcto el punto de regulación lambda = 1 de la sonda lambda de banda ancha en el precatalizador o si se tiene que corregir. La corrección se puede llevar a cabo a través de un circuito interno en la unidad de control para NOx. Con su ayuda se puede captar en los electrodos del sensor de NOx una señal parecida a la de la sonda de señales a saltos.Una señal de esa índole es muy exacta dentro del margen lambda = 1.

cuándo está agotada la capacidad de acumulación en el catalizador-acumulador de NOx y cuándo se tiene que iniciar un ciclo de regeneración de NOx o de azufre.

Las señales son transmitidas por el sensor de NOx a la unidad de control para sensor de NOx.

Efectos en caso de averíaSi se ausenta la señal del sensor de NOx ya sólo se permite trabajar el motor en el modo homogéneo.

FuncionamientoEl funcionamiento del sensor de NOx se basa en la medición de oxígeno y se puede derivar del de una sonda lambda de banda ancha.

Determinación del factor lambda en la primera cámara Una parte de los gases de escape fluye hacia la 1ª cámara. Debido a que existen diferentes contenidos de oxígeno en los gases de escape y en la celda de referencia resulta mensurable una tensión eléctrica en los electrodos. La unidad de control para sensor de NOx se encarga de regular esta tensión a 425 mV constantes. Esto equivale a una relación de combustible y aire de lambda = 1. Si existen diferencias se extrae o introduce oxígeno. La corriente necesaria de la bomba constituye una medida para el valor lambda.

Determinación del contenido de NOx en la segunda cámara Los gases de escape exentos de oxígeno fluyen de la 1ªa la 2ª cámara. Las moléculas de NOx en el gas de escape se disocian en un electrodo especial, produciendo N2 y O2. En virtud de que en los electrodos interior y exterior se regula una tensión constante de 450 mV, los iones de oxígeno se desplazan del electrodo interior hacia el exterior. La corriente de bomba de oxígeno que fluye por ese motivo constituye una medida para determinar el contenido de oxígeno en la 2ª cámara. Como la corriente de bomba de oxígeno guarda la misma relación hacia el contenido de óxidos nítricos en los gases de escape resulta posible determinar así la cantidad de óxidos nítricos.

Si el contenido de óxidos nítricos sobrepasa un valor umbral específico queda agotada la capacidad de almacenamiento en el catalizador-acumulador de NOx y se inicia un ciclo de regeneración de NOx.Si este valor umbral se sobrepasa en intervalos de tiempo cada vez más breves, significa que el catalizador-acumulador está saturado de azufre y se inicia por ello un ciclo de regeneración de azufre.

Modo de regeneraciónEn este modo se desprenden los óxidos nítricos y el azufre que se encuentran incrustados en el catalizador-acumulador de NOx y se transforman en nitrógeno no tóxico y dióxido de azufre respectivamente.

La regeneración de óxidos nítricos Se lleva a cabo cuando la concentración de óxidos nítricos sobrepasa un valor específico detrás del catalizador-acumulador. A raíz de ello, la unidad de control del motor detecta que el catalizador ya no puede almacenar más óxidos nítricos y está agotada la capacidad de acumulación. A consecuencia de ello se activa el modo de regeneración.Con motivo de esta operación el sistema pasa del modo estratificado pobre a un modo homogéneo ligeramente enriquecido, aumentando así el contenido de hidrocarburos y monóxido de carbono en los gases de escape.En el catalizador-acumulador se combinan estas dos sustancias con el oxígeno de los óxidos nítricos y éstos se transforman en nitrógeno.El catalizador-acumulador de NOx puede almacenar óxidos nítricos durante un máximo de 90 segundos en el modo estratificado. Después de ello se realiza una regeneración durante unos 2 segundos.

 

La regeneración de azufre Es una operación más compleja, porque el azufre es más resistente a efectos de temperatura y permanece en el catalizador durante la regeneración de óxidos nítricos.El sistema efectúa un ciclo de desulfuración cuando la capacidad del catalizador-acumulador de NOx se agota en intervalos de tiempo cada vez más breves.De esta particularidad, la unidad de control del motor detecta que los puntos de retención del azufre están ocupados y que ya no se pueden almacenar óxidos nítricos.En ese momento y a partir de una velocidad mínima específica del vehículo se procede durante unos 2 minutos:- a pasar al modo homogéneo y- a subir la temperatura del catalizador-acumulador a más de 650 °C a base de retrasar el momento de encendido.Sólo entonces reacciona el azufre acumulado y se transforma en dióxido de azufre (SO2).Al circular con cargas y regímenes superiores se produce automáticamente el ciclo de desulfuración, porque se circula en el modo homogéneo y se alcanza así la temperatura necesaria para la desulfuración en el catalizador-acumulador de NOx.

 

Nota: para mantener lo más reducido posible el consumo de combustible durante el ciclo de regeneración de azufre se recomienda repostar un combustible exento de azufre (p. ej. Shell Optimax).

Esquema eléctrico

F Conmutador de luz de frenoF36 Conmutador de pedal de embragueF47 Conmutador de pedal de freno para GRAF265 Termostato para refrigeración del motor gestionada por familia de característicasG2 Sensor de temperatura del líquido refrigeranteG6 Bomba de combustibleG28 Sensor de régimen del motorG39 Sonda lambdaG40 Sensor HallG42 Sensor de temperatura del aire aspiradoG61 Sensor de picado 1G62 Sensor de temperatura del líquido refrigeranteG70 Medidor de la masa de aireG71 Sensor de presión en el colector de

Q BujíasZ19 Calefacción para sonda lambdaZ44 Calefacción para sensor de NOxJ271 Relé de alimentación de corriente para MotronicJ338 Unidad de mando de la mariposaJ583 Unidad de control para sensor de NOxN70, N12, N291, N292 Bobinas de encendido 1 - 4 con etapas finales de potenciaN18 Válvula de recirculación de gases de escapeN30-N33 Inyectores 1 - 4N80 Electroválvula 1 para depósito de carbón activoN205 Válvula 1 para reglaje de

admisiónG79 Sensor de posición del aceleradorG83 Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiadorG185 Sensor 2 para posición del aceleradorG186 Mando de la mariposaG187 Sensor de ángulo 1 para mando de la mariposaG188 Sensor de ángulo 2 para mando de la mariposaG212 Potenciómetro para recirculación de gases de escapeG235 Sensor 1 para temperatura de gases de escapeG247 Sensor de presión del combustibleG267 Potenciómetro, botón giratorio, selección de temperaturas (se suprime en versiones con Climatronic)G294 Sensor de presión para amplificación de servofrenoG295 Sensor de NOxG336 Potenciómetro para chapaleta en el colector de admisiónJ17 Relé de bomba de combustibleJ220 Unidad de control para Motronic

distribución variableN276 Válvula reguladora de la presión del combustibleN290 Válvula dosificadora de combustibleN316 Válvula para chapaleta en el colector de admisión, gestión del flujo de aire1 Señal TD2 Cable K/W3 Compresor para climatizador4 Climatizador dispuesto5 Climatizador PWM6 CAN-Bus de datos tracción7 CAN-Bus de datos tracción8 Borne de alternador DFM9 Gestión de ventilador 110 Gestión de ventilador 211 Cable al borne 5012 Cable al conmutador de contacto de puerta13 Cable hacia airbag

Carburador

El objetivo del carburador es conseguir la mezcla de aire-gasolina en la proporción adecuada según las condiciones de funcionamiento del automóvil. El funcionamiento del carburador se

basa en el efecto venturi que provoca que toda corriente de aire que pasa por una canalización, genera una depresión (succión) que se aprovecha para arrastrar el combustible proporcionado por el propio carburador. La depresión creada en el carburador dependerá de la velocidad de entrada del aire que será mayor cuanto menor sea la sección de paso de las canalizaciones.Si dentro de la canalización tenemos un estrechamiento (difusor o venturi) para aumentar la velocidad del aire y en ese mismo punto se coloca un surtidor comunicado a una cuba con combustible a nivel constante, la depresión que se provoca en ese punto producirá la salida del combustible por la boca del surtidor que se mezclara con el aire que pase en ese momento por el estrechamiento, siendo arrastrado hacia el interior de los cilindros del motor.

Principio de funcionamientoAl ser un carburador un elemento mecánico todo su funcionamiento se basa en la depresión que crean los pistones del motor en su carrera de bajada hacia el PMI. Por lo que vamos a estudiar como se comporta el fenómeno de la depresión en el funcionamiento del carburador:

En un punto hay depresión si en éste reina una presión inferior a otra que se toma como referencia por ejemplo la (presión atmosférica).Presión atmosférica es la presión que ejerce el aire de la atmósfera sobre los cuerpos y objetos. La unidad de la presión atmosférica es la "atmósfera", equivalente a 760 mm. de columna de mercurio o a 1 Kg./cm2 aproximadamente.

Si en dos puntos (figura superior) hay distinta presión y están comunicados entre si mediante una tubería, el aire irá al punto de mayor presión al de menor presión. El segundo punto estará en depresión respecto al primero.Cuando el motor está parado todos los puntos están a la misma presión (presión = presión atmosférica), con lo que no hay movimiento, ni aspiración de aire o mezcla de combustible.

Cuando el pistón realiza su recorrido descendente en el tiempo de admisión se provoca un vacío en la cámara de combustión, por lo que la presión absoluta en la misma será muy inferior a la atmosférica; es decir habrá una gran depresión. Esta depresión se transmitirá a través de la tubería de admisión al carburador y hacía el exterior, lo que motivará la entrada en funcionamiento del carburador proporcionando gasolina que se mezclara con el aire que entra debido a la depresión, formando la mezcla de aire-combustible que después se quemara en el interior de la cámara de combustión del motor.La depresión se transmitirá tanto mejor cuanto menos obstáculos encuentre en su camino. Si la mariposa del carburador está cerrada, ésta actuará como una pared respecto a la misma, por lo que encima de ella la depresión será muy pequeña, es decir, la presión será prácticamente igual a la atmosférica.Por debajo sin embargo, la depresión será muy elevada, aproximadamente entre 600 y 800 gr/cm2.A medida que se va abriendo la mariposa, la depresión se transmite a la zona del difusor, disminuyendo la misma en la zona por debajo de la mariposa.Si aumentamos la sección de paso (abriendo la mariposa), el caudal de aire que pasará será mayor y la depresión en el difusor será también mayor por lo que arrastrara mas gasolina del surtidor hacia los cilindros.

 

Mezcla de combustibleEs la mezcla alre-gasolina que una vez introducida en las cámaras de combustión, combustiona y se expansiona aprovechándose dicha expansión para, a través de pistones y transmisión, impulsar el vehículo.La mezcla combustible está compuesta por gasolina (combustible) y aire (comburente).La energía química de la combustión se obtiene al quemarse el combustible. Luego, sin combustible (sólo con aire) no puede haber combustión. Asimismo es necesaria la presencia de aire para que esta combustión pueda llevarse a cabo. Luego para que la combustión se realice, es necesario que haya una correcta dosificación de aire y combustible.

Condiciones requeridas para la mezcla de combustibleLa mezcla aire-combustible es la misión de la carburación que consiste en la unión intima del combustible con su comburente (aire). Esta unión determina la mezcla gaseosa de aire-combustible que se quema en el interior de los cilindros. El combustible mas empleado en la alimentación motores con carburador es la gasolina.Para que la combustión se realice en perfectas condiciones y con el máximo rendimiento del motor, la mezcla aire-combustible que llega a los cilindro debe reunir las siguientes condiciones:

Correctamente dosificada: la dosificación exacta de la mezcla viene determinada por la relación estequiométrica (Re) o relación teórica que consiste en la cantidad de aire necesario para quemar una cantidad exacta de combustible. Experimentalmente se ha comprobado que la dosificación 1/15,3 (1 gr de gasolina por 15,3 gr de aire) es la que se combustiona en su totalidad. Por consiguiente será conveniente que la mezcla combustible suministrada al motor sea de 1/15,3 (r = 1).La dosificación de combustible tiene unos limites que los marca el llamado "limite de inflamabilidad", esta limitación viene cuando la dosificación de la mezcla llega a un punto que la mezcla ya no combustiona, bien por exceso de gasolina (excesivamente rica) o por defecto de gasolina (excesivamente pobre).

- dosificación mínima para ralentí 1/22 (r = 0,7)- dosificación máxima para arranque en frío 1/4,5 (r = 3,3)- dosificación para potencia máxima 1/12,5 (r = 1,2)- dosificación para máximo rendimiento 1/18 (r = 0,85)La relación estequiométrica (Re) para los combustibles empleados en motores de explosión es:

Finamente pulverizada o vaporización: es una de las características principales de los combustibles empleados en los motores con carburador. La vaporización del combustible durante la carburación se consigue en dos fases:- En la primera fase, con una eficaz pulverización de combustible a nivel del surtidor, cuando este sale en finas gotas que se mezcla rápidamente con el aire.- En la segunda fase, durante la admisión, debido al calor cedido por los colectores y cilindro, cuando el motor trabaja a su temperatura de régimen. La vaporización se completa durante la compresión de la mezcla, al absorber ésta el calor desarrollado por la transformación de la energía aportada por el volante.

Homogeneidad: La mezcla en el interior del cilindro debe ser homogénea en toda su masa gaseosa, para que la propagación de la llama sea uniforme, lo cual se consigue por la turbulencia creada a la entrada por la válvula de admisión y por la forma adecuada de la cámara de combustión.

Repartición de la mezcla: la mezcla debe llegar en las mismas condiciones e igual cantidad a todos los cilindros para cada régimen de funcionamiento, con el fin de obtener un funcionamiento equilibrado del motor. Como el dimensionado de las válvulas y el grado de aspiración en los cilindros deben ser idénticos, la igualdad en el llenado se consigue con unos colectores de admisión bien diseñados e igualmente equilibrados. De este modo la velocidad de la mezcla al pasar por ellos es la misma para todos los cilindros. A veces es necesario disponer varios carburadores para un llenado correcto de los cilindros, como ocurre en los motores de altas prestaciones o de muchos cilindros.

El carburador elemental Según lo anteriormente explicado, los tres elementos básicos que componen un carburador son:

Cuba del carburador : tiene como misión mantener constante el nivel de combustible a la salida del surtidor. Esta constituida (figura superior) por un depósito (5) situado en el cuerpo del carburador. Al depósito llega combustible bombeado por la bomba de combustible y entra a través de una pequeña malla de filtrado (1) y una válvula de paso (2), accionada en su apertura o cierre por una boya o flotador (4). La misión de la boya es mantener constante el nivel del combustible 1 a 3 mm por debajo de la boca de salida del surtidor. Este nivel recibe el nombre de nivel de guarda y tiene por objeto evitar que el combustible se derrame por el movimiento e inclinación del vehículo.La regulación de entrada de combustible en la cuba consiste en una válvula que tiene una aguja, unida a la boya por medio de un muelle intermedio (3), la cual cierra el paso del combustible obligada por la acción de la boya. Cuando baja el nivel de combustible cede el muelle y se abre el paso al combustible y abre o cierra el paso del mismo, por el efecto de flotamiento de la boya en el liquido combustible.

Surtidor : consiste en un tubo calibrado (7), situado en el interior de la canalización de aire del carburador, tiene su boca de salida a la altura del difusor o venturi (estrechamiento). Por su parte inferior va unido a la cuba, de la cual recibe combustible hasta el nivel establecido por le principio de vasos comunicantes.A la salida de la cuba va montado un calibre o chicleur (6), cuyo paso de combustible, rigurosamente calibrado y de gran precisión, guarda relación directa con el difusor adecuado para cada tipo de motor. Tiene la misión de dosificar la cantidad de combustible que puede salir por el surtidor en función de la depresión creada en el difusor.

Colector o canalización de aire y difusor (venturi) : el colector de aire forma parte del cuerpo del carburador y va unido por un lado al colector de admisión del motor y por el otro al filtro del aire. En el colector va situado el difusor o venturi que es simplemente un estrechamiento cuya misión es aumentar la velocidad del aire (sin aumentar el caudal) que pasa por esa zona y obtener así la depresión necesaria para que afluya el combustible por el surtidor. Este estrechamiento no tiene que tener aristas ni vértices agudos para evitar zonas de choque y formación de remolinos al pasar el aire.El diámetro mínimo o estrechamiento máximo del difusor es convenientemente estudiado al diseñar un carburador, ya que guarda relación directa con el calibre (chicleur) del surtidor para obtener la dosificación correcta de la mezcla. Asimismo, la forma y dimensiones de los conos de entrada y salida de aire (como se ve en la figura inferior) guardan una cierta relación con las dimensiones del colector. Se ha demostrado experimentalmente que el mayor rendimiento del difusor se obtiene con un ángulo de 30º para el cono de entrada y un ángulo de 7º para el cono de salida.Otra característica que se ha demostrado experimentalmente es que la mayor depresión y succión de combustible no coincide con el máximo estrechamiento del difusor sino un poco desplazada hacia la salida del difusor y cuya distancia seria 1/3 del diámetro de máximo estrechamiento. Por la tanto la boca del surtidor tendrá que coincidir con esta zona de máxima depresión (succión).

Válvula de mariposa : sirve para regular el paso del aire y por lo tanto de la mezcla aire-combustible y con ello el llenado de los cilindros. Se acciona por el pedal del acelerador a través de un cable de tracción que une el pedal con el carburador.

El carburador elemental por si mismo no vale para instalarlo en un vehículo, ya que no se adapta a las diferentes fases de funcionamiento del vehículo. El carburador elemental presenta los siguientes inconvenientes:

No mantiene una dosificación constante (relación estequiométrica) a cualquier rango de revoluciones.

No tiene dispositivos que adapten la dosificación a cualquier tipo de regímenes (r.p.m.) No mantiene ralentí No tiene sistema de arranque en frío No tiene enriquecimiento en casos de fuertes aceleraciones.

Las curvas de dosificación del carburador elemental nos indican como evoluciona el caudal de aire a medida que se abre la mariposa de gases y sube progresivamente hasta llegar a un punto donde la aspiración de aire se mantiene constante. La curva de caudal de combustible no empieza a la par que la del aire, lo que indica que la depresión creada en el difusor es insuficiente para succionar combustible del surtidor. A partir de ese momento el caudal del combustible crece mas rápidamente que el del aire.El combustible tiene una viscosidad apreciable sobre todo cuando este ha de pasar por orificios muy pequeños (calibre o chicleur) que actúan como freno Se observa que las dos curvas se cruzan en un punto (Re) este punto coincide con el valor teórico de la relación estequiométrica 1/15,3. Esto indica que la dosificación teórica se consigue solamente para un determinado régimen del motor, en el cual la velocidad del aire, a su paso por el difusor, crea la depresión creada para la succión de combustible en cantidad suficiente para obtener este tipo de mezcla. Esto se consigue, calibrando el surtidor, en función del diámetro del difusor o venturi para un numero de revoluciones normal del motor. Por debajo de

este numero de revoluciones las mezclas resultan pobres y por encima las mezcla resultan ricas.En la curva también se puede observar que existe una zona entre (0 - nr) en la que el carburador elemental no suministra combustible y, por tanto, el motor no funcionaria si no se dispone de un circuito auxiliar que alimente el motor durante ese intervalo (para esa misión se utiliza el circuito de ralentí que es un circuito paralelo al carburador elemental).La zona sombreada en la curva indica las revoluciones que alcanza el motor térmico accionado por el motor de arranque.

 

Esquema de funcionamiento del carburador elementalEl carburador siempre estará acompañado físicamente de dos elementos fundamentales: uno es el que le suministra el aire o mas bien lo prepara para poder trabajar con el, filtrandolo y eliminado el polvo y todas las impurezas que contiene el aire. El otro elemento que acompaña al carburador es el que le suministra el combustible (bomba de combustible).

Filtrado del aire de aspiración: el aire que entra al carburador se filtra antes de entrar al mismo. El filtro de aire iene la misión de eliminar el polvo y las impurezas que contiene el aire, evitando que estas lleguen al interior de los cilindros. La cantidad de polvo que contiene la atmósfera oscila entre 2 y 10 mgr/m3, esto nos da una idea teniendo en cuenta el gran volumen de aire que necesita un motor para quemar la mezcla de aire-combustible, de las cantidades de polvo que se introducen en el cilindro son relativamente elevadas. Este polvo, que se acumula en el interior de los cilindros, unido al aceite lubricante forma una pasta abrasiva que desgasta las válvulas, las paredes del cilindro y los segmentos.Los filtros mas utilizados en vehículos de turismos son los "filtros secos". Estos filtros realizan el filtrado a través de un elemento filtrante a base de papel celuloso o de tejido. Esta constituido por un recipiente de chapa (4) con tapa en cuyo interior se aloja el elemento filtrante (2). Este elemento filtrante esta formado por un anillo de papel plegado en forma de acordeón, para disponer de mayor superficie de filtrado. El filtro tiene que ser de funcionamiento eficaz y montaje sencillo. La duración del cartucho filtrante es aproximadamente de 10.000 a 20.000 km de funcionamiento dependiendo del terreno donde circule el automóvil, en terrenos muy polvorientos se recomienda un cambio de filtro mas frecuente.

 

Suministro de combustible: se hace por medio de una bomba de combustible que tiene la misión de aspirar el combustible del depósito y enviarlo al carburador. Esta bombas pueden ser, según su funcionamiento, de accionamiento mecánico o eléctrico (estas ultimas, ya las hemos estudiado en los sistemas de inyección gasolina, por lo que aquí no las vamos a estudiar).La bomba de combustible de accionamiento mecánico, esta formada por un cuerpo o carcasa (1) construido en dos mitades, entre las cuales va sujeta la membrana elástica (2) que sirve de émbolo, aspirando y comprimiendo el combustible en el interior de la

recamara (3). En la parte superior van situados los orificios de entrada y salida de combustible, las válvulas de paso (4 y 5) y el filtro (8). En la parte inferior de la bomba va montado el vástago (7) unido a la membrana elástica y a la palanca de accionamiento (9), que recibe movimiento de la excéntrica del árbol de levas (10). El conjunto de la bomba se sujeta al bloque motor por medio de una brida con tornillos y se interponen unas juntas de cartón amianto y en medio de ellas la placa aislante, que protege la bomba del calor que genera el motor y evita la prematura gasificación del combustible.

Funcionamiento de la bomba: cuando la membrana (2) desciende impulsada por la palanca (9), el vacío interno creado en la recámara (3) abre la válvula (4) y aspira el combustible del depósito que llega por el conducto de entrada de combustible y pasa por el filtro (6), a través de la válvula (4), para llenar el recinto de la recamara (3). Al cesar la acción de la palanca (9), la membrana (2) comprime el combustible de la recámara (3) por efecto del muelle (8). Esta presión hace que se cierre la válvula (4) y se abra la válvula (5), pasando combustible a través de ella por el conducto de salida hacia la cuba del carburador. En la posición neutra o de reposo de la bomba, la presión del combustible al no poder ir hacia el carburador por tener la cuba llena, empuja la membrana hacia abajo y mantiene las válvulas cerradas. La palanca de accionamiento y el muelle no actúan por no poder mover la membrana que esta bajo presión..

Componentes de un carburador

Para poder conseguir unas dosificaciones de mezcla adaptadas a todas las condiciones de funcionamiento del motor, ademas del carburador elemental necesitamos unos dispositivos para la corrección automática de las mezclas, como son:

Un sistema de funcionamiento para marcha normal, constituido por el carburador elemental (ya estudiado), adecuando la dosificación de mezcla en sus calibres a una dosificación teórica de de 1/15.

Un circuito que proporciona la cantidad de combustible necesario para el funcionamiento del motor a bajas revoluciones (ralentí).

Un sistema automático corrector de mezclas, formado por el circuito compensador de aire, para que a bajas y altas revoluciones del motor la dosificación de la mezcla se mantenga igual a la dosificación teórica.

Un circuito economizador de combustible, para adecuar la riqueza de la mezcla a una dosificación de máximo rendimiento, con independencia de la carga de los cilindros.

Un circuito enriquecedor de mezcla (bomba de aceleración), para casos críticos de funcionamiento a máxima potencia.

Un dispositivo para el arranque del motor en frío.

Circuito de ralentíEs un circuito derivado o auxiliar del circuito principal (carburador elemental). Su misión es proporcionar el caudal de mezcla necesario para vencer las resistencias pasivas del motor (resistencias debidas a rozamientos internos del motor así como los órganos que lo acompañan como: alternador, servodirección, etc.). El funcionamiento del circuito de ralentí se mantendrá hasta que entre en funcionamiento el circuito principal (carburador elemental). El circuito de ralentí funciona entre 700 y 900 r.p.m. del motor.

ConstituciónConsiste en un circuito auxiliar (1) que alimenta a los cilindros del motor por debajo de la mariposa de gases (2). Este circuito toma aire de la zona alta del difusor a través de un calibre de aire (3) y succiona el combustible de un surtidor (4) que esta alimentado por la cuba situada en paralelo con el surtidor principal (5). El caudal de salida se regula por medio del calibre (6).

La riqueza de la mezcla emulsionada es regulada por medio de un tornillo de estrangulación (7) que suele denominar en muchos carburadores con la letra "W".

FuncionamientoCuando arrancamos el motor el motor sube hasta las 700 - 900 r.p.m., la mariposa de gases esta prácticamente cerrada. La depresión que crean los cilindros en su movimiento de admisión no se transmite al difusor debido a la posición de la mariposa, por lo que el circuito principal no funciona. Sin embargo la gran depresión que existe debajo de la mariposa de gases, si se transmite por el circuito auxiliar (1) al exterior a través del cono del tornillo de regulación (7). La depresión se transmite por el circuito auxiliar hasta el calibre de aire (3) y succiona combustible del surtidor (4), procedente de la cuba, que se mezcla con el aire exterior. La mezcla pasa a través del tornillo de regulación (7) hacia los cilindros y se mezcla con el poco aire que deja pasa la mariposa de gases por el espacio anular (8) que queda entre ella y el cuerpo del colector de aire.

Cuando regulamos el ralentí actuamos sobre dos variables:

Regulación de la riqueza de mezcla : se regula con el tornillo (7), "W" se le llama en muchos manuales, con este tornillo estrangulando mas o menos la depresión transmitida a la zona alta del difusor. Cuanto mayor es la apertura del tornillo, mejor se transmite la depresión existente por debajo de la mariposa de gases y, por tanto, mayor es la velocidad del aire a su paso por el conducto (1) y, en consecuencia, también lo es la cantidad de combustible succionada del surtidor (4).

Regulación del caudal de la mezcla : El caudal de la mezcla que llega a los cilindros, y por tanto la velocidad de giro en el motor a ralentí, se regula por medio de la mariposa de gases, abriendo mas o menos el paso anular de la misma en el colector de admisión. Ambos reglajes (caudal de aire en la mariposa y riqueza de la mezcla en el circuito auxiliar) deben estar perfectamente combinados, ya que una mayor apertura de mariposa trae consigo una mayor aportación de aire adicional y, por tanto, un empobrecimiento de la mezcla. Esto puede hacer que el motor se pare por falta de combustible. Por esta razón se debe adecuar, en función de esa velocidad de régimen, la riqueza de mezcla por medio del tornillo "W".

Progresión hasta el encebado del circuito principalEl motor funcionando en ralentí no tiene dificultades para seguir girando, pero cuando pisamos el acelerador, la mariposa de gases se abre progresivamente, aumenta el caudal de aire y sin embargo el circuito principal del carburador no funciona por que todavía no hay depresión suficiente, como consecuencia se empobrece la mezcla, con lo cual llega un momento en que, por falta de combustible suficiente, el motor se para.Para evitar este problema, se disponen disponen por encima de la mariposa de gases, unos orificios (11) de progresión (by-pass) que se comunican con el circuito de ralentí, de forma que, cuando el motor gira a este régimen, estos orificios quedan por encima de la mariposa de gases y no actúan porque en esa zona la depresión es baja.

A medida que se abre la mariposa de gases, para pasar de funcionamiento de ralentí a funcionamiento normal, se destapa uno de estos orificios by-pass y se transmite por el una mayor depresión al exterior, con lo cual la succión de combustible aumenta, para compensar el paso de mayor caudal de aire que permite la mariposa. Por el orificio by-pass sale la mezcla de ralentí lo mismo que sale también por el orificio de paso que gradúa el tornillo de paso "W".

Cuando la acción de la mariposa obliga a descubrir el segundo orificio de by-pass, la depresión no aumenta en el circuito de ralentí, ya que parte de ella se transmite por el colector principal, pero aumenta en cambio la salida de mezcla que, en este momento, sale por los dos orificios y por el orificio de paso que le permite el tornillo "W". En estas condiciones el motor se mantiene en funcionamiento transitorio hasta que la depresión en difusor es ya suficiente para el cebado y succión del circuito principal.Una vez que este circuito está en funcionamiento, el circuito de ralentí continua actuando hasta que la velocidad del aire a su paso por el difusor, por tener mejor acceso, anula la succión por el soplador de ralentí y este circuito deja de funcionar.

Interferencias entre el circuito principal y el de ralentíCuando el circuito principal entra en funcionamiento, el surtidor principal suministra el caudal de combustible necesario, lo que hace bajar el nivel en el surtidor de ralentí hasta vaciarlo. Ocurre que cuando la mariposa de gases vuelve a su posición de ralentí, el circuito principal se desenceba por falta de depresión y deja de funcionar; pero como el circuito de ralentí no puede succionar combustible en ese momento, por estar el surtidor vacío, el motor se para.Para evitar este problema se practica un orificio calibrado (12, figura de arriba) de no inversión a la altura del difusor, que se comunica con el surtidor (4) de ralentí. Este orificio mantiene una depresión suficiente en el mismo para que el nivel no descienda y así, al retornar la mariposa de gases a su posición de ralentí, este circuito entra inmediatamente en funcionamiento.

 

Sistema automático corrector de mezcla (compensador)En el estudio del carburador elemental se vio que a grandes velocidades y aumento de numero de revoluciones del motor, el enriquecimiento de la mezcla aumentaba innecesariamente, aumentando por tanto el gasto de combustible. Para frenar el gasto de combustible en esos momentos. el mismo aire de aspiración que circula a gran velocidad se encargara de frenar la salida de combustible por el surtidor.Según el método empleado, el sistema corrector de mezcla puede ser de dos tipos:

Por compensación del aire sobre el surtidor principal. Con surtidor auxiliar y pozo de compensación.

Corrector de mezcla por compensación en el surtidor principalEste sistema consiste en que en el surtidor principal (5) se introduce un tubito llamado pozo compensador o emulsionador (2), con varios orificios a distintas alturas, y que comunica en su parte superior con el colector de admisión por medio de orificio calibrado (4), llamado soplador.Cuando el motor funciona a régimen normal, el calibre o chiclé principal (1) proporciona un caudal de combustible necesario para el funcionamiento del motor dentro de la dosificación teórica, por lo que el pozo compensador se mantiene se mantiene lleno hasta el nivel establecido y con todos los orificios del tubo compensador tapados.Cuando la depresión en el surtidor aumenta, debido al mayor numero de revoluciones del motor, la succión de combustible es mayor y arrastra mayor cantidad de combustible del que deja pasar el calibre (1), con lo cual el nivel del surtidor baja. Al quedar libres los orificios del tubo emulsionador (2), se establece una corriente de aire que entra por el calibre de aire (4) y sale por los orificios destapados. Esta corriente de aire se mezcla con el combustible que sale por el surtidor y proporciona, de esta forma, un caudal de combustible rebajado a la corriente de aire que pasa por el difusor.Cuanto mayor sea el numero de revoluciones del motor, mayor será la depresión y descenso del nivel del pozo, con lo que al destaparse mayor numero de orificios la cantidad de aire que entra por ellos es mayor y, por tanto, la cantidad de combustible que sale por el surtidor se empobrece en la en la misma proporción.

Ajuste y reglaje de los calibres (chicleur)El calibre principal (1) de paso de combustible y el calibre de aire (4) deben de estar perfectamente calibrados y ajustador para que guarden una cierta relación entre sí, de forma que el empobrecimiento de la mezcla resultante se ajuste a la dosificación teórica.

Hay distintos tipos de surtidores con correctores de riqueza, por ejemplo la marca Solex muy popular en vehículos europeos, utiliza tres sistema que se aplican al surtidor según los casos. Al sistema corrector de mezcla lo llaman "automaticidad".

 

Corrector de mezcla con surtidor auxiliar y pozo de compensaciónEn otros modelos el sistema compensador o corrector de mezcla consiste en añadir un surtidor más, como ocurre en los carburadores de la marca Zenith. Ademas del surtidor principal lleva otro surtidor auxiliar (2) alimentado directamente por la cuba (7), cuya caudal es controlado por un calibre de menor paso (4) y un pozo compensador intermedio (5) que se comunica con la

atmósfera a través de un calibre de aire (6).Ambos surtidores están calibrados, para que aporten en conjunto un caudal de combustible correspondiente a la dosificación teórica en marcha normal de funcionamiento. Estos surtidores no pueden intercambiarse entre sí.

FuncionamientoCuando la depresión en el difusor sobrepasa a la de funcionamiento normal, al ser la aportación de combustible inversamente proporcional a su diámetro para una misma succión, baja el nivel del pozo (5) y se suministra menor cantidad de combustible, al ser mayor el recorrido para salir del surtidor, con lo cual la mezcla se empobrece progresivamente.Cuando el pozo compensador se ha vaciado, se establece una corriente de aire que pasa por el calibre (6), arrastrando el combustible que sale por el calibre (4) para mezclarse con la mezcla del surtidor principal (1) y proporcionando a los cilindros una mezcla de máximo rendimiento en cuanto a la dosificación de la misma.

 

 

Economizadores La acción empobrecedora del sistema compensador puede ser reforzada en ciertos momentos mediante el empleo de economizadores, que actúan sobre la cantidad de combustible de la mezcla o sobre la cantidad de aire. El sistema compensador o corrector de mezclas no tiene en cuenta la apertura de la mariposa, enriqueciendo la mezcla para pequeñas aperturas de mariposa, pero para grandes aperturas la mezcla se empobrece demasiado al entrar gran cantidad de aire en los cilindros.Los economizadores de combustible actúan en los momentos en que no se necesita una gran potencia del motor y enriquecen la mezcla cuando se necesita esta potencia en la zona de máxima apertura de mariposa.Los sistemas empleados pueden ser de dos tipos:

Economizador por freno de combustible Eonomizador por regulación del aire de compensación

Economizadores por freno de combustible

Sistema de econostato simple : es uno de los mas utilizados, consiste en un tubo sobrealimentador de paso calibrado, sumergido directamente en la cuba y que desemboca en la entrada de aire principal del colector por encima del difusor.Funciona por succión directa del combustible cuando la velocidad del aire a su paso por el colector (grandes cargas) es lo suficientemente elevado para succionar el combustible por la boca del tubo.

Este sistema tiene la ventaja de que puede utilizar un surtidor principal de menor diámetro, capaz de suministrar un caudal de combustible adecuado y en combinación con el sistema compensador. Se emplea para dosificaciones de máximo rendimiento en el motor (1/18) y en los momentos de plena carga, cuando se solicita la máxima potencia del motor. El econostato suministra el caudal de combustible complementario para una dosificación de máxima potencia (1/12,5), con lo cual se consigue una economía de combustible a bajos regímenes de funcionamiento del motor y una mezcla rica en las máximas prestaciones de potencia.

Sistema de econostato comandado : consiste en un circuito sobrealimentador de combustible en el circuito principal, regulado por una válvula de membrana, controlada a su vez por un tubo de vacío situado por debajo de la mariposa de gases.- Para pequeñas y medianas aperturas de la mariposa de gases, la depresión existente por debajo de ella es grande. Dicha depresión se transmite por el tubo hasta la cámara de vacío de la válvula de membrana, venciendo la acción del muelle y tirando de la membrana que cierra la válvula. De esta forma se corta el suministro de combustible al conducto sobrealimentador. En estos casos el surtidor principal es solamente alimentada por su calibre de paso o chicleur y el que actua en la corrección de la mezcla es el sistema compensador, adecuandola al numero de revoluciones motor. - Para regimenes de máxima apertura de la mariposa de gases (solicitud de máxima potencia en el motor) la depresión por debajo de la mariposa es pobre e insuficiente para vencer la fuerza del muelle. Entonces la válvula abre el conducto sobrealimentador, que proporciona un caudal de combustible supletorio, controlado por el calibre que tiene el econostato. Esto hace subir el nivel en el surtidor principal y proporciona, para ese régimen de funcionamiento, una mezcla de dosificación máxima (1/12,5).En deceleración, la mariposa de gases vuelve a cerrarse y actúa nuevamente la depresión por debajo de ella sobre la válvula de membrana, que se cierra para frenar el gasto de combustible.

 

Economizador por regulación de aire de compensaciónEn este sistema se dispone en pozo del circuito compensador (1) con doble surtidor auxiliar de aire (2), una válvula (3) que controla la aportación de aire en la corrección de mezcla por compensación. Dicha válvula actua, como en el caso anterior, en función de la depresión existente por debajo de la mariposa de gases, según la apertura de la misma. El pozo compensador dispone de una doble entrada de aire (2) (dos calibres de aire).- Para pequeñas y medianas aperturas de mariposa de gases, la depresión existente por debajo de ella crea el vacío suficiente en el tubo (5) para vencer la acción del muelle (4) y atraer a la válvula de cierre (3), que deja libre los dos pasos de aire (2) al pozo compensador. En esta posición, la aportación del aire al circuito compensador entra por los dos calibres de aire y actúa el corrector de mezcla normalmente.- Para grandes aperturas de mariposa, proximas a la máxima solicitud de potencia, la depresión en el tubo (5) es insuficiente para atraer la válvula (3), por efecto de su muelle (4), cierra uno de sus pasos de aire, y al ser menor la aportación de aire en el circuito corrector de mezcla, esta se enriquece a la salida del surtidor auxiliar. Ambos pasos de aire (2) estan calculados para una dosificación conjunta de 1/15 y para que la dosificación individual alcance la de máxima potencia (1/12,5).

 

Bomba de aceleraciónCuando se pisa el pedal del acelerador con decisión para conseguir una aceleración rápida, por ejemplo: para hacer adelantamientos o subir cuestas, se precisa de un dispositivo en el carburador que enriquezca la mezcla de forma inmediata. Al acelerar de forma decidida, la mariposa de gases se abre de golpe, pero la mezcla no se enriquece de inmediato ya que, por efecto de inercia, el combustible tarda mas en llegar al surtidor y, como el aire reacciona al instante, la mezcla se empobrece momentáneamente. Para evitar este inconveniente se instala en el carburador un circuito de sobrealimentación, cuya misión es proporcionar una cantidad adicional de combustible al circuito principal, con objeto de enriquecer momentáneamente la mezcla y obtener la potencia máxima instantánea del motor, hasta el momento en que actúe el enriquecedor de mezcla.

Se diferencia varios tipos de bombas de aceleración:

Bomba de aceleración de membrana : esta constituida por un tubo inyector de combustible (8), con su boca de salida en el interior del colector de aire, comunicado con la cuba de donde toma combustible, a través de una válvula antirretorno (2). De aquí pasa al interior de la cámara de la bomba donde esta la membrana (1) que es accionada por la palanca articulada (6). La bomba aspira combustible de la cuba cuando es empujada hacia la derecha por el muelle (3). Cuando se pisa el acelerador se transmite el movimiento de apertura de la mariposa a través de la varilla de mando (4), está, a su vez, empuja la palanca articulada (6) hacia a la izquierda, moviendo también la membrana (1) que empuja bombeando el combustible a través de la válvula antirretorno (7) hacia el tubo inyector de combustible (8). Con esto se inyecta combustible extra en le colector de aire para enriquecer la mezcla en momentos en se solicita máxima potencia al motor.Como se puede observar, la inyección de combustible es momentánea, pues al pisar el acelerador solo se produce una inyección de combustible. Al dejar de acelerar, la membrana (1) retrocede y aspira combustible de la cuba para llenar nuevamente la cámara de la bomba. Así queda preparada para la próxima inyección de combustible.

Bomba de aceleración de émbolo : muy parecida a la anterior, en este caso utiliza un émbolo (4), que movido también por la mariposa de gases aspira combustible a través de una válvula antirretorno (5) para llenar su cilindro o cámara de bombeo, cuando el embolo (4) es empujado hacia abajo por la palanca de mando (1), se bombea el combustible a través de la válvula antirretorno de salida (6) hacia el tubo inyector situado en el colector de aire.

 

Dispositivos de arranque en fríoCuando el motor esta frío, el combustible que se suministra al motor por parte del carburador se condensa en las paredes de los colectores, por lo que el cilindro no le llega apenas

combustible. Si a esto se añade la escasa succión que provocan los pistones cuando el motor de explosión es movido por el de arranque, tendremos una gran dificultad para conseguir que el motor de explosión se ponga en marcha. Para asegurar el arranque en frío se dispone de un sistema que aumenta la riqueza de la mezcla lo suficiente (r = 1/4), compensando así las perdidas de combustible por condensación en las paredes. El sistema de arranque en frío se le llama comúnmente "estrangulador" o bien "starter".

ClasificaciónSe pueden diferenciar varios sistemas de arranque en frío, por su forma de accionamiento (manuales y automáticos) y por su forma constructiva (estrangulador, starter):

1. Manuales: - starter; bistarter                  - estrangulador El mando de puesta en funcionamiento y fuera de servicio es "manual".

2. Automáticos: - starter                      - estranguladorEl mando de puesta en funcionamiento y fuera de servicio es "automático".El elemento que abre o cierra el el starter o estrangulador puede ser un:- Lamina bimetálica- Elemento termodilatablePueden calefactarse mediante agua, resistencia eléctrica o aire caliente.

 

Estrangulador manual : uno de los dispositivos mas empleados, consiste en una segunda mariposa de gases (1), colocada por encima del difusor, la cual puede ser cerrada mecánicamente por medio de una varilla o cable unido a un mando situado en el interior del habitáculo (salpicadero) y al alcance del conductor.La mariposa del estrangulador va montada con su eje descentrado (5) y combinada por un sistema de varillas de unión con la mariposa de gases (6), de forma que, cuando se cierra la mariposa de estrangulación de aire, se abre un poco la mariposa de gases (abertura positiva), permitiendo un mayor numero de revoluciones del motor en su funcionamiento a ralentí y asegurando el funcionamiento del motor una vez arrancado.El enriquecimiento de la mezcla (r = 1/4) se produce debido a que, al estar cerrada la entrada de aire por encima del difusor, la depresión creada por los cilindros no puede transmitirse al exterior. Esto crea una gran depresión a la altura del surtidor de combustible, con lo cual la succión en el mismo es grande, aportando al poco aire que deja pasar la mariposa estranguladora gran cantidad de combustible, lo que proporciona a la mezcla una dosificación muy rica, necesaria para el arranque del motor en estas condiciones.Una vez arrancado el motor, cuando este aumenta de revoluciones, también aumenta la riqueza de la mezcla. Cuando disminuye la condensación (por calentamiento del motor), la succión de aire es mas fuerte, lo que hace que la mariposa estranguladora se abra parcialmente por efecto de su eje descentrado, permitiendo un mayor paso de aire que compensa el enriquecimiento de la mezcla, para que el motor no se ahogue por exceso de combustible.Cuando el motor ha alcanzado su temperatura de régimen, hay que abrir la mariposa de arranque en frío, con lo cual la mariposa de gases vuelve a su posición normal de funcionamiento a ralentí.En algunos carburadores se coloca sobre la mariposa estranguladora una "válvula empobrecedora" que controla la entrada de aire a medida que el motor toma revoluciones, permitiendo, a través de la misma, un mayor caudal de aire que compensa la riqueza de la mezcla a medida que el motor se calienta.

Starter manual : es el formado por un circuito auxiliar para arranque en frío. Se prescinde del la mariposa estranguladora y con un circuito auxiliar se alimenta directamente a los cilindros por debajo de la mariposa de gases. Para controlar este circuito se utiliza una válvula de cierre giratoria de mando manual que acciona el conductor desde el tablero de mandos.Cuando se quiere arrancar el motor se abre la válvula de paso (4) formada por un disco con unos orificios que cuando coinciden dejan pasar la mezcla aire-combustible que circula por el circuito auxiliar (1) y sale por debajo de la mariposa de gases (5) al colector de aire. La aspiración de mezcla a través del circuito auxiliar se efectúa por la

depresión que existe en el colector por debajo de la mariposa de gases (5). Cuando la mariposa esta cerrada, la depresión que se transmite por este circuito a la parte alta del carburador crea una corriente de aire auxiliar que entra por el conducto (3) y succiona combustible del surtidor auxiliar (2) calibrado para obtener gran riqueza en la mezcla) que se une con el aire que deja pasar la mariposa de gases, para alimentar los cilindros.A medida que el motor gira mas deprisa, la aspiración de aire por el colector es mayor. Así se regula la riqueza de la mezcla que llega a los cilindros y se frena en parte el aire que entra por el conducto (3), lo que hace que la succión de combustible sea menor. Cuando el motor alcanza su temperatura de régimen se cierra la válvula, quedando anulado el circuito de arranque en frío.

Estrangulador automático : en este dispositivo el accionamiento de la mariposa estranguladora se realiza de manera automática sin intervención del conductor. También dentro de la denominación "starter" esta el sistema que prescinde de la mariposa estranguladora y se sustituye por un circuito auxiliar de alimentación para arranque en frío.En los sistemas que utilizan válvula estranguladora se utiliza un muelle de lamina bimetalica que, al contraerse por el frío, cierra mas o menos la mariposa. Esta se abre por dilatación del muelle, cuando el motor ha alcanzado su temperatura de régimen.La mariposa estranguladora, a su vez, va unida a una válvula que actúa en función de la depresión creada por los cilindros debajo de la mariposa de gases. Esta válvula abre progresivamente la mariposa de arranque en frío, a medida que la depresión es mayor, y permite un mayor paso de aire para compensar la riqueza de la mezcla, cuando el motor se revoluciona.

Starter automático : Seria igual que el starter manual, la diferencia esta en el accionamiento que seria automático, por medio un elemento termodilatable, por ejemplo una lamina bimetálica en forma de espiral.

 

Nota: a lo largo del articulo se ha mencionado la palabra "calibre principal" como parte del carburador, a este elemento también se le denomina de varias formas como: chiclé, chicler, chicleur, gliceur, etc.

Tipos de carburadoresExisten muchas marcas y tipos de carburadores, entre las distintas marcas de carburadores están: Solex, Zenith, Weber, Stromberg, Carter, Irz, etc. Según la forma y disposición de sus elementos constructivos, se pueden clasificar en los siguientes grupos:

Carburadores de difusor fijo Carburadores de difusor variable Carburadores dobles Carburadores de doble cuerpo (escalonados).

Resumiendo lo explicado en le anterior capitulo podemos hacer un cuadro muy descriptivo de lo visto hasta ahora:

La mayoría de los carburadores actuales, además de la cuba a nivel constante, se compones de:

Elemento del carburador Tipo de carburador

Surtidor principalcon su calibre o chiclé

todos

Surtido de ralentícon su calibre o chiclé

todos

Compensador o correctores de mezcla

- Surtidor auxiliar de gasolina

- Soplador de aire

- Zenith, que en los ultimos modelos se une al principal en una sola boquilla.

- Solex, Weber, Stromberg, holley, Irz

Ecomomizador - Freno sobre la gasolina

- Solex, Stromberg, Cárter

- Aumento de aire - Zenith

Bomba de aceleraciónen los automóviles modernos

Todos

Dispositivo de arranque en frío

en los automóviles modernos

Todos

El único carburador que es distinto a los demás, es el S.U

 

Carburadores de difusor fijoEste tipo de carburador al que pertenecen la mayoría de los modelos de todas las marcas (excepto los carburadores S.U) se caracterizan por mantener constante el diámetro del difusor o venturi, con lo cual la velocidad del aire y la depresión creada a la altura del surtidor son siempre constantes para cada régimen del motor, en función de la mayor o menor apertura de la mariposa de gases.Los diferentes modelos o marcas de carburadores existentes en el mercado, basan su funcionamiento en los principios teóricos ya estudiados en capítulos anteriores, se diferencia esencialmente en la forma de realizar la regulación de la mezcla, empleando uno u otro dispositivo que ya iremos viendo. La toma de aire en todos los circuitos y la aireación de la cuba se realizan a través del colector principal, asegurando así en todos los pasos de aire, la purificación del mismo por medio del filtro.Estudiaremos cada marca de carburador por separado en capitulos posteriores del curso.

Se puede hacer otra clasificación dentro de los carburadores de difusor fijo y tiene que ver con la posición del colector de aire y su difusor:

vertical ascendente vertical descendente o invertido (el mas utilizado) horizontal o inclinado

 

Carburadores doblesEl carburador doble utilizado generalmente en vehículos de altas prestaciones y de competición, esta formado por dos carburadores simples, como los ya estudiados unidos en un cuerpo común. Lleva dos colectores de aire y cada uno de los carburadores tiene todos los circuitos correspondientes para la formación y dosificación de la mezcla. Cada uno de los colectores desemboca por separado en un colector de admisión independiente para alimentar con cada uno de los carburadores a la mitad de los cilindros del motor. De esta forma se consigue un mejor llenado de los mismos y un perfecto equilibrio en relación con la mezcla.

Se alimenta de una cuba "común" que suministra cantidades de combustible equivalentes a cada uno de los carburadores. El mando de los mismos se realiza con el acelerador del vehículo, que acciona simultáneamente las dos mariposas de gases, unidas por un eje común.Para el resto de circuitos (compensación, economizadores, bomba de aceleración y arranque en frío) se adopta el sistema correspondiente a cada tipo o marca de carburador.

Existen motores sobre todo de competición que utilizaban un carburador por cilindro, todos los carburadores sincronizados para abrir y cerrar la mariposa de gases al mismo tiempo. El inconveniente de estos carburadores es que tienen que estar perfectamente equilibrados para suministrar el mismo caudal de mezcla a cada uno de los cilindros del motor.

 

Carburadores de doble cuerpo o escalonadosCuando la cilindrada de un motor ronda los 1.5 L. el volumen de mezcla a suministrar para alimentar el motor es apreciable. Debido a esto, nos surgen varios inconvenientes, por una parte nos conviene que el diámetro del difusor sea estrecho para cuando se circula a bajas r.p.m., con objeto de que el aire se acelere y vaporice la gasolina que aspira del surtidor. Pero cuando se necesita potencia, si el difusor es muy estrecho limita el paso de aire por el colector. Para solucionar estos problemas están los carburadores de doble cuerpo, que tienen una sola entrada de aire por un filtro de aire único, también tienen una sola cuba de combustible. y un único sistema de arranque en frío, los demás elementos y circuitos que forman un carburador son independientes.

De los dos cuerpos que forman el carburador, uno es el llamado "principal" (se distingue por tener la mariposa de gases mas pequeña, diámetro menor), proporciona toda la mezcla necesaria al motor mientras el acelerador se pisa hasta un tercio o la mitad de su recorrido; mas a fondo empieza a abrirse ya rápidamente la mariposa del segundo cuerpo (secundario), con lo que se proporciona al motor gran volumen de mezcla para grandes cargas del motor (acelerador pisado al máximo). En este tipo de carburadores el estrangulador para arranque en

frío, va montado en el cuerpo principal, en algunos casos, en otros como en la figura superior, lleva mariposa estranguladora en los dos cuerpos..Estos carburadores, pueden tener los cuerpos de diferentes dimensiones y se aplican a motores de 4 y 6 cilindros.

Constitución y funcionamientoEste carburador esta formado por dos colectores de admisión unidos por un cuerpo común, con dos surtidores independientes alimentados por una cuba común. En el cuerpo principal, se dispone un difusor de menor diámetro que en un carburador normal, para conseguir, a bajas r.p.m. del motor, una mayor velocidad de aire y, por tanto, una mejor succión de combustible para formar la mezcla. En el segundo cuerpo del carburador (cuerpo secundario), que solo funciona a altos regímenes del motor, se dispone un difusor mas ancho para obtener un mejor llenado de los cilindros para grandes cargas del motor.Las mariposas de gases (5) y (6) en los dos cuerpos del carburador van sincronizadas en su apertura, de forma que, hasta un determinado régimen de funcionamiento, la mariposa del segundo cuerpo permanece cerrada, por lo que este cuerpo no proporciona mezcla. Pero cuando la mariposa de gases del cuerpo principal alcanza un determinado régimen de funcionamiento (aproximadamente los 2/3 del recorrido), comienza la apertura de la mariposa (6) en el cuerpo secundario. Este carburador empieza entonces su funcionamiento a ralentí, que aporta su mezcla a la del cuerpo principal. A partir de ese momento, se abre la mariposa de gases secundaria sincronizada con el cuerpo principal, pero mas rápidamente que esta, de forma que, con el acelerador pisado a fondo, ambas mariposas están totalmente abiertas.

Moviendo progresivamente el pedal del acelerador (figura inferior), se abre primero la mariposa de gases del cuerpo principal (A), accionada desde la palanca (1) unida a su eje. Llegada a un cierto ángulo de apertura, el tetón tope de arrastre (2) obliga al sector dentado a seguir en su movimiento a la mariposa (A), lo que a su vez implica el comienzo de la apertura de la mariposa del segundo cuerpo (B), cuyo sector engrana directamente con el del primero. A causa de la diferencia de radios de estos sectores, la velocidad con se que abren ambas mariposas es diferente.

Circuito de ralentíEste circuito con su calibre de mezcla y pasos de by-pass, va dispuesto en el cuerpo principal para la alimentación del motor en vacío. En el segundo cuerpo hay un circuito análogo, pero sin regulador de mezcla, que sirve como paso de transición desde que la mariposa de gases de este cuerpo comienza a abrirse hasta que entra en funcionamiento el surtidor principal del segundo cuerpo.

Sistema compensadorEste sistema para la regulación de la mezcla suele ser de tubo de emulsión. Se instala en cada uno de los surtidores de ambos cuerpos, los cuales regulan por separado la riqueza de la mezcla en cada uno de los circuitos .

Dispositivos especialesComo dispositivos de arranque en frío, econostato y bomba de aceleración se emplea uno de los sistemas ya estudiados. El de arranque en frío va montado sobre el cuerpo principal del carburador, ya que este es el que actúa en el momento de arranque. El econostato y la bomba de aceleración se disponen sobre el cuerpo secundario, ya que el enriquecimiento de la mezcla

debe realizarse a grandes cargas del motor, precisamente cuando entra en funcionamiento el segundo cuerpo.

 

Carburadores cuádruplesEs una combinación de los dos modelos de carburadores estudiados anteriormente, se trata de dos carburadores de doble cuerpo unidos para formar un carburador cuádruple. Estos carburadores se utilizan principalmente en motores en V de 8 cilindros. Esta formado por 4 cuerpos de carburador con cuba de combustible y filtro de aire únicos y comunes para todos. De los 4 cuerpos dos son principales, sirviendo cada uno para alimentar a 4 cilindros del motor y los otros dos cuerpos son secundarios de los principales. Los cuerpos principales tienen unidas físicamente las mariposas de gases para poder abrir y cerrar a la vez como si de un carburador doble se tratase. Las mariposas de gases de los cuerpos secundarios funcionan de manera dependiente de las primarias siempre por detrás de estas ultimas.

Para el mismo motor anterior, de 8 cilindros en V, se pueden utilizar dos carburadores cuádruples, con ello se mejora el llenado de los cilindros por lo tanto aumenta el rendimiento volumétrico del motor. El inconveniente de este montaje es la sincronización y puesta a punto de las mariposas de gases, requiere unas gran dosis de paciencia, destreza y la utilización de un equipo especifico de comprobación.

La suma de carburador o carburadores y colector admisión es indispensable a la hora del diseño de motores, para conseguir el máximo rendimiento. La utilización de un carburador por cada cilindro del motor, es lo mejor a la hora de conseguir el máximo rendimiento. Pero claro esta, que este diseño esta reservado a los coches de carreras, para vehículos de serie existen configuraciones mas sencillas, quetambién ofrecen muy buenas prestaciones, siempre buscando la forma de mejorar el rendimiento volumétrico del motor.

 

Carburadores de difusor variableEste tipo de carburador diferente a los estudiados hasta ahora, se emplea principalmente en motocicletas, aunque también ha sido usado por automóviles de origen britanico como: Rolls-Royce, Jaguar, grupo BMC, etc,. El nombre de una marca de estos carburadores es "S.U", cuyo nombre procede del apellido del inventor y la sociedad que lo fabrico (Skinner United). Se caracteriza por tener el difusor variable y suele colocarse de forma horizontal. La sección del difusor se controla por una válvula de vacío, la cual aumenta o disminuye el diámetro del dicho difusor, en función de las condiciones de funcionamiento del motor. De esta forma se regula en todo momento y de una forma automática, la riqueza de la mezcla.

ConstituciónTiene un cuerpo principal o colector de aire, sobre el que va instalado el surtidor, que se alimenta de la cuba. Este surtidor es desplazable en su alojamiento (17) por un sistema de

tirador (tirador-palanca de mando) situado al alcance del conductor, de forma que, cuando su boca desciende con relación a la aguja (2), el paso del combustible se hace mayor.

Sobre el colector de aire, y en la parte superior del mismo, va dispuesta la válvula de mando. Esta consiste en una campana de vacío (15), en cuyo interior se desplaza un embolo (6) unido al amortiguador hidráulico (7), cuyo desplazamiento es controlado por un muelle (11). El interior de la campana se comunica con el colector de aire a través del conducto (4), por el cual se efectúa el vacío interno para el desplazamiento del émbolo, que es compensado por el aire que entra del exterior por el conducto (5).En el interior del amortiguador hidráulico, lleno de aceite fluido, ajusta un pistón fijo (10) de compensación, el cual efectúa su acción amortiguadora al pasar el fluido de un lado al otro de la cámara por el orificio (16). La posición de este pistón se regula por medio de la tuerca (14).

Arranque en fríoSe desplaza hacia abajo el surtidor de combustible (17) por medio de del dispositivo mecánico (18) que, a su vez, abre un poco la mariposa de gases y hace que aumente el paso de salida de combustible, el cual puede afluir por el surtidor con mayor facilidad.Al no existir depresión en el colector por estar la mayoría de gases casi cerrada, el aire no se

transmite al interior al interior de la válvula. Por la acción del muelle (11) dicha válvula se mantiene en la posición mas baja, cortando casi por completo el paso del aire por el colector. En esta posición, al arrancar el motor, la corriente de aire alcanza gran velocidad a su paso por el difusor, succionando gran cantidad de combustible que enriquece la mezcla para el arranque del motor en estas condiciones.Cuando el motor va adquiriendo su temperatura de régimen, la riqueza de la mezcla que llega a los cilindros es mayor, ya que disminuye la condensación del combustible, con lo cual la aspiración es mas fuerte. En estas condiciones se aspira también el aire de la campana (15), cuyo vacío interno desplaza hacia arriba al embolo (6), aumentando la sección de paso en el difusor. Esto permite un mayor caudal de combustible, y al ser menor su velocidad, la succión de combustible es menor. De esta forma se compensa el enriquecimiento de la mezcla cuando el motor se caliente.

Funcionamiento a régimen normal y aceleración

Funcionamiento a ralentí y normal: funcionando el motor a ralentí y régimen normal, se desplaza el surtidor (17) a su posición normal de combustible. En esta posición, la aguja de la válvula cierra mas o menos la salida de combustible y proporciona el caudal preciso del mismo, en función de la aspiración de aire por los cilindros, regulado por la mariposa de gases.

Función compensadora y economizadora: esta función es el carburador se realiza automáticamente al variar la velocidad del aire a su paso por el difusor controlado por la válvula de vacío. Cuando el motor acelera por encima de su régimen normal de funcionamiento, la succión de aire en el colector es mas fuerte. En esta situación succiona también el aire de la campana a través del paso (4) y crea un vacío en el interior de la misma que hace subir el émbolo (6). De esta forma aumenta el diámetro del difusor, y con ello la velocidad y la depresión en el surtidor decrecen, succionando, por tanto, una menor cantidad de combustible y empobrecimiento la mezcla a medida que el motor gira a mayor velocidad.

Cuando se necesita una aceleración rápida y mayor potencia en el motor, se pisa el acelerador y, al abrirse la mariposa de gases, la depresión de los cilindros se transmite rápidamente a la zona del difusor, creando una fuerte corriente de aire a través del mismo y una fuerte succión en la válvula de vacío.Pero como el émbolo (6) no puede desplazarse a la misma velocidad, ya que es frenado su desplazamiento por el amortiguador, el paso rápido del aire se realiza por un pequeño espacio del difusor, con el cual la succión de combustible es mayor, enriqueciendo la mezcla. De esta forma actúa como bomba de aceleración y proporciona una dosificación momentánea de máxima potencia.

Carburadores Weber

Carburador muy utilizado en vehículos europeos (Citroen, Renault, Alfa-Romeo, Fiat, etc.). En la figura inferior se ve una representación esquemática de un modelo de carburador Weber, donde se distingue un centrador (11), al cual afloran el surtidor principal (10) y el surtidor del econostato (9).El combustible llega hasta la cuba a través del punzón (2), que movido por el flotador (19) mantiene constante el nivel. El punzón se fija a la boya en la lengüeta (20), unida a la palanca de mando que se articula en el eje (21).

En marcha normal, la gasolina necesaria es suministrada por el calibre principal (17), siendo dosificada en el tubo emulsionador (14) con aire que entra por el soplador (4). Esta mezcla es vertida en el centrador (11), donde se produce la carburación de la misma. Al mismo lugar se hace llegar también la mezcla aportada por el econostato, cuyo conducto (5) toma combustible directamente de la cuba a través del calibre (3), mezclandose con aire que entra por el soplador (6) y saliendo por (9) al centrador. Esta mezcla queda regulada por el calibre (8).El econostato permite ajustar el circuito principal a las riquezas mas débiles, compatibles con un funcionamiento económico. La mayor riqueza necesaria para las plenas cargas del motor será establecida gracias al complemento de mezcla aportada por el econostato, que solamente suministra en los altos regímenes con plenas aperturas de la mariposa de gases.

El circuito de ralentí (figura inferior) es igual en su funcionamiento a todo tipo de carburadores que emplean un difusor fijo. Toma el combustible del pozo (15) del surtidor principal, después del calibre principal (17).

La bomba de aceleración (figura inferior) es del tipo de membrana, accionada directamente desde el acelerador por un dispositivo de palancas. Cuando se cierra la mariposa de gases, la leva (31) unida a ella tira de la varilla (32) y palanca (34), que basculando en su eje de giro, se retira de la membrana (35), la cual, es desplazada hacia la izquierda por la acción del muelle (37), permitiendo la entrada de gasolina procedente de la cuba, a través de la válvula de bola (38). En estas condiciones, el cuerpo de bomba se llena de gasolina.

Cuando se abre la mariposa de gases, la membrana (35) es empujada hacia la derecha, impulsando la gasolina a través de conducto (30) y válvula (29), para salir por el surtidor (28) al conducto de admisión. A mariposa de gases completamente abierta, la membrana (35), bajo la acción del muelle (36), completa un posterior desplazamiento, obteniendose de este modo una inyección progresiva del combustible en el conducto de admisión.

Para el arranque en frío, este modelo de carburador (figura inferior) dispone de un estrangulador, cuya leva de mando (44) es accionada por un tirador desde el tablero de mandos. Activando el dispositivo (posición representada en la figura), la mariposa (42) del estrangulador obstruye la entrada de aire accionada por la leva (44), mientras se obliga a la mariposa de gases (13) a abrirse un poco, por medio de la varilla de mando (40) y la palanca (41). En estas condiciones, suministra el surtidor principal (10) una mezcla suficientemente rica, que facilita la puesta en marcha del motor Una vez conseguido el arranque, el aumento de la depresión abre parcialmente la mariposa del estrangulador (lo que permite el resalte de la leva de mando), venciendo la acción del muelle (43).La puesta en servicio del dispositivo de arranque en frío se logra accionando la leva (44) por medio del tirador, que a su vez, hace retroceder a la mariposa de gases hasta su posición de ralentí.

 

En la figura inferior se puede ver el despiece del carburador estudiado hasta ahora, en el se pueden ver todos los componentes que lo forman.

Carburador SolexEsta marca de carburadores muy utilizada en vehículos europeos emplea para la regulación de la mezcla un tubo compensador instalado en el surtidor principal y una bomba de aceleración de membrana, que aporta directamente un caudal de combustible auxiliar sobre el colector de aire por medio de un tubo inyector. El sistema de arranque en frío y el economizador, presenta variantes dependiendo de los modelos de carburador de la marca.

Carburador Solex F-32 BICSA: emplea como economizador un econostato simple, sumergido en la cuba, que desemboca en el colector de aire, proporcionando para grandes cargas una dosificación de máxima potencia.Para el arranque en frío dispone de una mariposa estranguladora (7) colocada encima del difusor, la cual lleva incorporada una válvula reguladora (8) provista de un resorte tarado, que mantiene cerrado el paso de aire durante el arranque. Cuando el motor se pone en funcionamiento, la succión de los cilindros provoca la apertura de la válvula y esta permite un mayor paso de aire para asegurar la dosificación correcta de la mezcla.El cuerpo del carburador lleva un "sistema calefactor" por medio de una derivación del agua de refrigeración del motor. Así se evita la condensación y la congelación del

combustible en las paredes y se favorece la evaporación del mismo durante la emulsión.

 

Carburador Solex F-32 PBIC: presenta como variante el sistema de arranque en frío, que utiliza la alimentación directa del motor por medio de un circuito auxiliar (starter). Los demás sistemas son idénticos a los ya estudiados para este tipo de carburadores.

Carburador Solex F-32 DITA-4: utiliza como economizador un econostato comandado (18) por una válvula de vacío, el cual aporta un caudal de combustible supletorio sobre el surtidor principal, lo que permite enriquecer la mezcla para las grandes cargas del motor. Para el arranque en frío utiliza una mariposa estranguladora (16), situada por encima del difusor y acoplada a un starter automático (9, 10, 11, 12). Para efectuar la apertura de la mariposa en función de la temperatura del motor, la lamina bimetálica del starter es calentada por una derivación del circuito del agua de refrigeración (6), regulando así la entrada de aire en el colector.

 

A continuación tenemos diferentes esquemas de los elementos mas importantes que conforman los carburadores de esta marca.

 

Un carburador bastante evolucionado es el que tenemos en la figura inferior, en el cual el combustible llega de la cuba por el calibre (1) y sigue al pozo (2). De aquí sale por el conducto (3) el suministro para el calibre (4) de ralentí, mezclandose con el aire que entra por el calibre de aire auxiliar (5) y llega al tornillo de riqueza de ralentí (8) a través del conducto interno (7).Funcionamiento

Marcha normal : El aire al pasar por el estrechamiento del difusor, arrastra por los orificios inclinados (9), el combustible del pozo (2), que sube rodeando el tubo emulsionador (10). A medida que baja el nivel se descubren los orificios laterales del tubo por los que sale el combustible emulsionado con el aire que entra por el soplador (11).

Bomba de aceleración : es de funcionamiento neumático por la fuerza del vacío, y actúa al mismo tiempo de economizador. La bomba tiene membrana simple o doble (12) (como en la figura), empujada hacia la derecha por el muelle (13). A la cámara de vacío

(14) llega la depresión que se crea por debajo de la mariposa de gases. Cuando la succión de los cilindros es fuerte, el vacío en la cámara (14) vence la fuerza del muelle y la membrana se mueve hacia la izquierda y llena la cámara de la bomba (15) con combustible que llega desde la cuba y pasa a través de una válvula antirretorno situada en la cámara (15). Durante este recorrido hacia la izquierda de la válvula de cierre (16) arrastrada por la membrana, hace un recorrido apreciable antes de obturar su asiento, durante este recorrido absorbe combustible del pozo (2), frenando así la salida de combustible por el surtidor principal: en este caso el funcionamiento de la membrana y su válvula haría las veces de "economizador".Si la membrana (12) se equilibra sin llegar a cerrarse la válvula (16), por el calibre (17) fluye al pozo parte de gasolina que llega desde la cuba; la alimentación del surtidor es normal, pues la alimentación que viene completada con la emulsión de aire que entra por (5) arrastra combustible del surtidor de ralentí (4) ya que el ralentí ahora no funciona. Cuando la válvula (16) cierra sobre su asiento, se corta el suministro por el calibre (17) y se obtiene el efecto economizador normal. Pero si se abre de golpe la mariposa de gases, baja notablemente el vacío en la cámara (14) y el muelle arrastra a la membrana hacia la derecha, haciendo que la válvula empuje el combustible hacia el pozo (2) enriqueciendo la mezcla a través del surtidor principal y sus orificios inclinados (9). Este seria el funcionamiento de la membrana y la válvula como "bomba de aceleración".

Regulador Solex : para limitar la velocidad máxima de giro de los motores, Solex incorporo a sus carburadores de un dispositivo regulador, primero lo utilizo para camiones pero mas tarde también lo hizo para automóviles. La mariposa de gases (20) tiene una forma especial con un chaflán (21) sobre el que incide la corriente de mezcla de alimentación al motor: cuando este gira de prisa, la presión que la velocidad de los gases hace sobre (21) gira en el sentido de las flechas a la mariposa, que tiende a cerrarse aunque el acelerador se mantenga pisado a fondo. El cierre de la mariposa (20) es dificultado cuando su saliente tropieza con el tetón (22) que forma parte de una pieza articulada en (23) a la propia mariposa, y que por (24) esta enganchada a un alambre enrollado en espiral, formando un muelle sujeto a la pieza (26). Si el muelle es débil, ofrece poca resistencia al cierre de la mariposa, pero si es fuerte, se necesitara

mas fuerza en el choque de la corriente de gases sobre el chaflán (21) para vencer su resistencia, o sea, que habrá de ser mayor la velocidad de giro del motor para que se cierre la mariposa y comience la limitación de la velocidad de giro. Para graduar la tensión del muelle se quita la capucha (27) y se da vuelta a la pieza (26), el eje (25) que lo atraviese toma o suelta espiras del muelle variando la tensión del mismo. Por tanto, la velocidad para la cual empieza a funcionar el cierre automático de la mariposa. Cada vez que el motor tiende a sobrepasarla, el cierre de la mariposa le corta gases y contiene su marcha, manteniendose constante la velocidad máxima por equilibrio entre el resorte y la presión de los gases en la cara (21). Cuando el conductor suelta el acelerador, la mariposa se cierra a pesar de la fuerza del muelle, ya que el del pedal es mucho mas fuerte.

 

Carburadores de doble cuerpo y apertura diferenciada de las mariposas (escalonados)Un carburador Solex de este tipo es el que tenemos en la figura inferior. Se puede observar, como los dos cuerpos presentan una estructura similar, estando alimentados ambos por una sola cuba de nivel constante.En marcha normal, la alimentación se realiza mediante los surtidores principales (1, 2), que afloran en sendos centradores (doble venturi). El combustible es regulada por los calibres principales sumergidos en la cuba. La automaticidad del dosado de la mezcla se realiza por medio de los tubos emulsionadores (5, 6) que toman el aire a través de los calibres de aire o sopladores (7, 8).Las mariposas de gases del 1º cuerpo y del 2º cuerpo están ensambladas mecánicamente de forma que la del 2º cuerpo no comienza su apertura, hasta que la mariposa del 1º cuerpo llega a 2/3 de su apertura total. De esta manera, en condiciones normales de utilización, solamente suministra el primer cuerpo, pues la mariposa (2º cuerpo) esta cerrada totalmente y la depresión no se manifiesta en el difusor del segundo cuerpo, funcionando entonces como un carburador de un solo cuerpo. A partir de cierta posición del acelerador, comienza la apertura de la mariposa del segundo cuerpo y el suministro por parte del sistema de ralentí de este. Cuando la apertura es mayor, se ceba el surtidor principal y comienza el suministro del mismo en paralelo con el primer cuerpo. A partir de aquí, la velocidad de apertura de la mariposa de gases del segundo cuerpo es mayor que la del primero, para llegar las dos al mismo tiempo a la plena apertura (apertura total).

La riqueza de la mezcla suministrada por los sistemas de marcha normal, es corregida en la plenas cargas para todos los regímenes del motor mediante un sistema enriquecedor de válvula y membrana. En función de la depresión reinante en el conducto de admisión y la acción del muelle (9), la posición de la membrana abre o cierra la válvula, a través de la cual y del calibre (10), puede llegar combustible adicional al surtidor del primer cuerpo, aumentando el nivel en el mismo y tapando los orificios del tubo de emulsión (5), con lo que disminuye la acción compensadora en este surtidor (1).

En los altos regímenes y a plena carga funcionan los enriquecedores dispuestos en ambos cuerpos . Los surtidores (11, 12), bajo la fuerte depresión alcanzada en estas condiciones de funcionamiento, suministran una mezcla de gasolina calibrada en (13, 14) y aire regulado por los sopladores (15, 16).

La bomba de aceleración es del tipo de membrana, accionada por una leva (17), que forma parte del eje de la mariposa de gases del primer cuerpo. En posición de ralentí, la membrana es mantenida en la posición representada por la acción del muelle (18), permitiendo la entrada de gasolina al cuerpo de bomba a través de la válvula antirretorno (19). La apertura de la mariposa de gases (1º cuerpo), entraña una rotación de la leva (17), que produce el desplazamiento de la palanca de mando (20), la cual empuja a la membrana (21) contra la acción de su muelle (18), impulsando la gasolina contenida en el cuerpo de la bomba a salir por el surtidor (28). El perfil de la leva (17) permite obtener un determinado caudal en función de la apertura de la mariposa de gases.

El funcionamiento en ralentí se obtiene en este carburador solamente con el primer cuerpo, dotado de un sistema de riqueza constante, como muestra la figura inferior. Para la posición de ralentí, la mariposa del segundo cuerpo esta totalmente cerrada, quedando en orificio de ralentí (2) por encima de ella, lo que impide el suministro en estas condiciones. Solamente cuando la mariposa del primer cuerpo alcanza aproximadamente los 2/3 de su recorrido, comienza la apertura de la segunda mariposa y el suministro de este circuito de ralentí, cuya gasolina es tomada en la cuba a través del calibre principal (4) y dosificada en el calibre (6) con aire que entrada por el soplador (8), que lo toma del conducto de admisión en dos zonas diferentes; una por encima del difusor y otra en este mismo, evitandose la "inversión" del funcionamiento de este sistema cuando funciona el surtidor principal de este cuerpo.

Con esta disposición se consigue mantener una riqueza adecuada desde el comienza de la apertura de la mariposa del segundo cuerpo, hasta que se produce el cebado del surtidor principal. De esta forma, en esos instantes se produciría un empobrecimiento de la mezcla con aire que dejaría pasar la mariposa (2º cuerpo), hasta el momento en que se cebara el surtidor principal.

El sistema de ralentí instalado en el primer cuerpo es del tipo de CO constante, como puede verse en la figura. Comprende un circuito principal, que aporta el nivel del orificio (1) controlado por el tornillo de riqueza (W), una mezcla de gasolina tomada después del calibre principal (3), calibrada en (5), y de aire (10) tomando del conducto de admisión en dos puntos diferentes, al igual que ocurre en el segundo cuerpo.

En paralelo con este circuito se dispone el circuito auxiliar, que suministra a través del orificio controlado por el tornillo de volumen (Va), una mezcla de gasolina calibrada en (9) y aire tomado a través de (10).Los dos circuitos descritos proporcionan una mezcla de riqueza constante, como ya se ha explicado.

 

En la figura inferior tenemos otro tipo de carburador de doble cuerpo escalonado de la marca.

 

En la figura inferior tenemos un carburador de la marca, con un estrangulador automático accionado por una lamina bimetal (B), encerrada en un cajetín de caldeo, por el que se hace circular el agua de refrigeración del motor (14).El sistema esta asistido por una cápsula neumática (11) que una vez arrancado el motor abre un poco la mariposa estranguladora. La lamina bimetal esta enlazada a la mariposa del estrangulador por medio de un conjunto de palancas y levas, de manera que, a motor frío, la bilamina desplaza a la palanca (4), que transmite este movimiento por medio del muelle (5) a la leva solidaria de la leva de mariposa estranguladora (6), la cual se cierra por este motivo. Al mismo tiempo actúa, a través del muelle (7) sobre la doble leva (3), que a su vez mueve la palanca (1) que provoca la apertura parcial de la mariposa de gases, quedando el dispositivo listo para para lograr el arranque en frío del motor. Ya con el motor en marcha, la depresión actuante en la membrana (11) de la cápsula neumática, la cual mueve a través del vástago de mando (12) la leva (6) para abrir ligeramente la mariposa estranguladora.

Carburadores ZenithLos carburadores Zenith monocuerpo también son muy utilizados, se trata de un carburador vertical invertido, cuyas características generales se ven en el esquema inferior. Para el funcionamiento en marcha normal, el combustible del surtidor principal es tomada a través del calibre (4) y dosificada en el tubo emulsionador (5), con aire que entra por los sopladores (6) escalonadamente, saliendo hacia el difusor, que en este carburador dispone de un centrador en el que desemboca el surtidor principal, que esta sometido así a la gran velocidad que toma el aire, como consecuencia del mayor estrechamiento que constituye el centrador.La corrección de riqueza esta asegurada en este carburador por dos sopladores (6) en vez de uno, a diferentes alturas del tubo emulsionador (5). Mientras la depresión reinante en el difusor no es grande, solamente entra aire, por el primero de ellos, ya que el nivel de combustible en el surtidor principal se mantiene alto; pero cuando aumenta la depresión, el nivel baja, destapando el segundo soplador, con lo que se aumenta la entrada de aire y, consiguientemente, la acción de frenado sobre la salida de combustible.El calibre principal (4) toma combustible de la cuba de nivel constante. La cuba esta comunicada directamente con la atmósfera, como puede verse en el gráfico, aunque en otros modelos se dispone una válvula, accionada por el propio acelerador que corta la comunicación cuando se acelera, restableciendola para la posición de acelerador suelto (ralentí o parada del motor).

En los altos regímenes y plenas cargas del motor, funciona el econostato (simple) (11), que toma combustible directamente de la cuba, en la que esta sumergido, desembocando por encima del difusor, donde la velocidad del aire de admisión solamente es elevada y suficiente para arrastrar gasolina del enriquecedor con el motor girando a elevados regímenes y plenas aperturas de la mariposa de gases.

Para el funcionamiento en ralentí, el combustible es tomado después del calibre principal (4) y regulada por el calibre de ralentí (7), a cuya altura se emulsiona con aire que suministra el tercer soplador (6). Finamente pulverizada desciende por el conducto de ralentí, a salir por el orificio del tornillo de riqueza (8). En este circuito se disponen los correspondientes taladros de progresión (bypass).En otros modelos de carburador de la marca, se dispone de un circuito un circuito en ralentí denominado de CO constante. Consiste en añadir al circuito convencional otro, como se ve en la figura inferior, que toma el combustible directamente de la cuba a través del calibre de ralentí (1) emulsionandola (mezclandola) en el conducto (3) con aire que aporta el soplador (2). La mezcla cuya riqueza es dosificada por el tornillo (4), toma aire nuevamente en el soplador (5) y su volumen es controlado por el tornillo de volumen (6), desembocando también por debajo de la mariposa de gases.Con esta disposición de dos circuitos de ralentí en paralelo se consigue que reglando la riqueza del circuito principal en fabrica, no varié ya mas, por lo cual, la mariposa de gases se mantiene con una apertura fija en ralentí sin tornillo de regulación. Para conseguir variar el régimen de ralentí se actúa sobre el tornillo (4) que modifica el volumen de mezcla de ralentí suministrada, haciendo aumentar o disminuir el giro del motor, manteniendo una riqueza constante.

 

La bomba de aceleración (figura inferior) en este carburador es del tipo de embolo, mandado por una palanca (2) directamente desde la mariposa de gases, al mismo tiempo la palanca acciona la válvula de aireación de la cuba. En las aceleraciones, la apertura de la mariposa de gases obliga a la varilla de mando (2) del embolo a descender, con lo que este es empujado progresivamente por su muelle, enviando la gasolina de la cámara al surtidor a través de la válvula de paso (3). El muelle interno de la bomba evita que la inyección sea demasiado brusca, distendiendose progresivamente durante el descenso de la varilla. Al cerrarse la mariposa de gases, el muelle queda comprimido y dispuesto para una nueva aceleración. El émbolo ha sido obligado a subir, llenandose el cuerpo de la bomba de combustible procedente de la cuba.

El sistema de arranque en frío dispone de una mariposa estranguladora accionada por una cápsula neumática que es controlada por un sistema particular. En la Figura inferior muestra esta disposición de mando y el esquema del circuito de conexionado neumático. La cápsula neumática de mando (2) está conectada a la depresión, por debajo de la mariposa de gases, a través del conducto (8). Esta misma depresión se transmite a la válvula de paso (3), que es

gobernada por la leva de mando del estrangulador (1), que cuando está accionado, al tiempo que se cierra la mariposa del mismo, el resalte (1) de la leva de mando empuja la bola (4), que abre la válvula de paso (3), poniendo el conducto de depresión en comunicación con el exterior por el orificio (5). En estas condiciones existe una fuga de la depresión que actúa sobre la cápsula (2), que es controlada por el calibre (7). Ello implica que la apertura de la mariposa del estrangulador será parcial con el motor ya en marcha. En el momento en que se cierre parcialmente el estrangulador, el resalte (1) de la leva deja de oprimir la bola (4), y la válvula de paso (3) se cierra por la acción del muelle (6), con lo que se permite que la depresión actuante en la cápsula neumática pueda abrir totalmente la mariposa del estrangulador.

Carburadores ElectrónicosEstos carburadores van equipados con sensores y actuadores que por medio de una unidad electrónica de control (ECU) se encargan de ajustar los valores de funcionamiento de forma muy precisa. Estos carburadores han sido el paso previo a los sistemas de inyección. Han permitido realizar unos ajustes más precisos en la dosificación de la mezcla y han conseguido unas menores emisiones contaminantes en los gases de escape, en comparación con los de tipo mecánico. En estos carburadores se aprovecha la precisión de control de la mariposa de gases, por parte de los actuadores electrónicos, para reducir el consumo al ralentí, en marcha lenta (circulación urbana), y en las retenciones del motor.Los actuadores reciben las señales de una unidad de control (centralita) que a su vez computa las señales eléctricas recibidas del motor, régimen de revoluciones, presión atmosférica, presión en el colector de admisión, posición del pedal acelerador, grado de apertura de la mariposa, etc. en función de las señales mandadas por estos transductores a la centralita, esta manda una señal eléctrica adecuada en valor, polaridad y tiempo a los actuadores electrónicos situados en el carburador, los cuales controlan las siguientes funciones: arranque en frío, ralentí, marcha económica, aceleración y una que consiste en cortar el suministro en el sistema, principalmente en el circuito de ralentí, cuando con acelerador suelto el vehículo arrastra el motor a mas de 1200 r.p.m..Ejemplo de modelos de automóvil que montan carburadores electrónicos son: el Austin Montego, Rover 216, BMW 316, BMW 518, etc.

Un tipo de carburador electrónico es el Pierburg 34/34 2BE también conocido por el sistema de gestión electrónica que lo controla: Ecotronic de Bosch. La centralita actúa sobre el carburador mediante dos electroválvulas que controlan los pasos de presión y vacío a una cámara con membrana que varia la posición de la mariposa, a su vez ésta mediante la propia varilla de mando envía señales a la centralita mediante un potenciometro que controla la posición del pedal del acelerador. Se trata de un carburador vertical invertido o descendente de doble cuerpo, con apertura diferenciada de las mariposas. La mariposa del cuerpo secundario esta accionada por una cápsula reumática. El eje de las mariposas esta hecho de acero igual que las mariposas, todos los calibres y tubos de emulsión están fabricados de latón. El dispositivo de arranque en frío es de accionamiento automático y actúa solamente sobre el primer cuerpo.

Este carburador (figura inferior) esta formado por tres cuerpos: el cuerpo superior (A), el cuerpo principal (B) y el cuerpo de la mariposa (C). Una junta aislante (20) se coloca entre el cuerpo principal y el cuerpo de mariposas para evitar que se transmita el calor del motor, al cuerpo principal del carburador.Esencialmente el funcionamiento de arranque en frío, aceleración, carga parcial, deceleración y corte de la alimentación al motor es controlada por una unidad de control ECU que se sirve de las informaciones que le transmite los distintos sensores colocados en el motor y en el propio carburador. El sistemas de control electrónico es conocido como: ECOTRONIC.

 

Control de combustibleEste carburador utiliza un doble flotador que están separados uno por cada cuba. Cada cuba

alimenta a un cuerpo del carburador.El combustible entra en el carburador a través de un pequeño filtro y a través de un único conducto que después se divide para alimentar las dos cubas. Cada cuba tiene una válvula de aguja que controla la entrada de combustible. Las cubas son aireadas internamente tomando el aire filtrado del colector de admisión del propio carburador.La cuba del cuerpo secundario del carburador tiene una válvula de corte (3), como se ve en la figura inferior, situada antes de la válvula de aguja (5) que es movida por el flotador (6). Con el motor funcionando a ralentí y pequeñas aperturas de la mariposa de gases, el vacío que tenemos por debajo de la mariposa de gases del cuerpo secundario se transmite por una canalización (1) hasta la cámara inferior donde esta la membrana (2) que mueve la válvula de corte de combustible (3), tirando de la membrana y por tanto de la válvula hacia abajo y cortando el suministro de combustible de entrada a la cuba. A medida que se abre la mariposa del cuerpo secundario (7), disminuye el vacío por debajo de la propia mariposa, por lo tanto, el vacío que actuaba sobre la membrana ya no es suficiente para vencer el muelle (4) que actúa sobre la membrana, por lo que la válvula de corte se abre dejando pasar combustible hacia la cuba.

 

Funcionamiento a ralentí, bajas r.p.m. y progresiónEl circuito de ralentí o de baja como se le llama en algunos manuales, esta formado por un pozo (figura inferior) donde entra el combustible por su parte inferior. En el pozo tenemos un tubo de emulsión y el surtidor de ralentí (26). El aire de ralentí es controlado por una aguja cónica (21) situada en el corrector de entrada de aire. La mezcla dependerá de los agujeros destapados del tubo de emulsión. Una vez hecha la mezcla, está es conducida por un conducto que desemboca por debajo de la mariposa (6). Un tornillo cónico (1) es usado para regular la mezcla de ralentí.Los orificios de progresión (3) contribuyen con aire a la mezcla de ralentí, cuando la mariposa de gases esta cerrada. Los orificios de progresión son destapados cuando se empieza a abrir la mariposa, el vacío que teníamos antes por debajo de la mariposa ahora lo tenemos a la altura de los orificios de progresión, por lo que se provoca el efecto contrario, ahora en vez de entrar aire por los orificios de progresión, estos suministran mezcla para alimentar el motor. Este suministro sirve para enriquecer en los inicios de la apertura de la mariposa de gases.El tornillo de regulación de mezcla de ralentí esta regulado de fabrica para cumplir con la normativa anticontaminación

 

Control de la velocidad de ralentíLa velocidad de ralentí del motor se mantiene constante, independientemente de las cargas del motor y su temperatura. La ECU compara la velocidad real del motor con un valor nominal que tiene programado. Como las condiciones de funcionamiento del motor a ralentí varían según la temperatura o la carga, la ECU a través del posicionador de mariposa corrige las desviaciones de la velocidad de ralentí. El regulador no actúa para variaciones de velocidad menores de 100 r.p.m..El tornillo bypass de la mariposa viene regulado de fabrica y sellado para no manipularlo. No se debe romper el precinto.

Sensor de posición de la mariposaCuando la mariposa abre o cierra, este movimiento giratorio es registrado por un potenciometro que es una resistencia variable, que traduce el valor del movimiento en un valor resistivo, que será interpretado por la ECU. En conjunto con el interruptor de mariposa se genera una tensión variable que se envía a la ECU.

DeceleraciónDurante la deceleración para regímenes por encima de 1400 r.p.m., la mariposa esta totalmente cerrada por el actuador y corta el suministro de combustible. Para que la mariposa no cierre rápidamente cuando se suelta el pedal del acelerador, el actuador hace de amortiguador. Cuando la velocidad cae por debajo de 1400 r.p.m. el actuador reabre la

mariposa hasta conseguir la velocidad nominal de ralentí.Cuando la mariposa esta totalmente cerrada un orificio situado por debajo de la misma, esta expuesto al vacío que provocan los pistones del motor en su funcionamiento, este vacío es conducido a una válvula neumática, La válvula actúa abriendo un conducto que comunica el colector de admisión del carburador con la caja del filtro de aire. El vacío (depresión) en el colector de admisión es aliviado durante la deceleración.

Parada del motorA veces el encendido del motor es desconectado y el actuador de mariposa de gases se comporta como en la fase de deceleración, la mariposa será totalmente cerrada para prevenir que el motor arranque cuando sigue girando empujado por su propia inercia. Unos pocos segundos después que el motor ha sido desconectado y por lo tanto se ha parado, el actuador abre la mariposa de nuevo para que este posicionada para el próximo arranque.

Aceleración y enriquecimiento a carga parcialDiferente al del carburador convencional, el sistema de enriquecimiento durante la aceleración es controlado por el movimiento momentáneo de la mariposa estranguladora cercana a la posición de cierre.La duración del movimiento es controlada por la ECU, de acuerdo con las informaciones que recibe de los sensores de: régimen motor, temperatura y posición de mariposa. La mariposa estranguladora es posicionada por un actuador que corrige la mezcla en condiciones de carga parcial del motor. La mariposa estranguladora esta conectada mecánicamente a la válvula de aguja que controla el aire de ralentí,Cuando la mariposa estranguladora se mueve para cerrarse, la aguja se inserta en el soplador (calibre de aire) y la mezcla de ralentí y de progresión se enriquecen.

Actuador del estranguladorEste dispositivo controla la mezcla durante el funcionamiento del motor a carga parcial, aceleración y fase de calentamiento mediante una mariposa estranguladora. Esta es accionada por un actuador que es controlado por la ECU.

Circuito principalEl combustible de la mezcla que se suministra en el colector de admisión del carburador es controlado por el calibre principal. El combustible de la cuba es conducido a través del calibre (10) situado en la parte inferior del pozo (ver figura superior) del cuerpo primario. Un tubo de emulsión combinado con un corrector de aire (soplador) que están en el pozo. El combustible se mezcla con el aire que entra por el soplador (25) y se emulsiona a través de los orificios del tubo de emulsión. El resultado es una mezcla de aire combustible que se descarga sobre el difusor (8) del carburador a través de un tubo inyector.

Cuerpo secundarioUn orificio esta situado en ambos difusores del cuerpo primario y secundario del carburador. El vacío que existe en los difusores debido al paso de aire hacia los cilindros del motor, se transmite a través de un conducto común, a una toma de vacío a la que se conecta una tubería que a su vez transmite el vació a la cápsula neumática (6, figura inferior) que mueve la mariposa de gases del cuerpo secundario del carburador. Durante el funcionamiento normal y a bajas r.p.m. del motor, solo funciona el cuerpo primario del carburador. Cuando la velocidad del aire crece debido a un aumento de r.p.m. del motor, la depresión aumenta en la toma de vació que se conecta a la cápsula neumática. Por lo tanto llega un momento que el vacío es lo suficientemente alto para actuar sobre la cápsula por lo que se abre la mariposa de gases del cuerpo secundario. Una vez que se abre esta mariposa, se refuerza la acción del vacío sobre la cápsula neumática, por lo que se ira abriendo cada vez mas la mariposa del segundo cuerpo.El mecanismo de accionamiento de la mariposa del cuerpo primario esta preparado para impedir que se abra la mariposa del cuerpo secundario, cuando la velocidad del aire que pasa por el carburador es alto, por ir el vehículo a altas velocidades pero con aperturas de mariposa pequeñas. La mariposa del cuerpo secundario no se abrirá hasta que la del cuerpo primario no alcance los 2/3 del total de su apertura.Un termocontacto (8, figura inferior) es conectado a la tubería de vacío que controla la cápsula

neumática. Esto sirve para mantener inactiva la mariposa de gases del cuerpo secundario durante la fase de calentamiento del motor. El termocontacto queda cerrado cuando el motor esta frío y abre a una temperatura predeterminada.Un circuito de progresión es utilizado para compensar la indecisión de la mariposa secundaria a la hora de empezar su apertura. El combustible se toma de la cuba secundaria (figura superior) y se conduce a través del circuito de progresión. Se dispone de un pozo vertical con un tubo de emulsión (13) en su interior, el combustible entra por un calibre (12) situado en la parte inferior del pozo y en la parte superior del pozo hay un calibre de aire (14) que se emulsiona con el combustible. El calibre de aire o soplador (15) se comunica al tubo de emulsión (13). En el tubo de emulsión se mezcla el combustible con aire, una vez que pasa al circuito de progresión, la mezcla se vuelve a mezclar con mas aire que entra por el orificio (14), para mas tarde desembocar por los orificios de progresión al colector del carburador cuando empieza a abrirse la mariposa del cuerpo secundario.

 

Enriquecimiento a plena cargaA plenas cargas y altas revoluciones del motor, la velocidad del aire que atraviesa el carburador crea la depresión suficiente que hace subir el combustible de la cuba a través de un conducto calibrado.(6 y 7). Este combustible se mezcla con el aire que entra por un orificio calibrado situado en la parte alta del carburador. La mezcla sale a través del inyector (4 y 5) del enriquecedor y se mezcla con el aire que pasa por el carburador hacia los cilindros. Hay un enriquecedor para cada uno de los cuerpos del carburador y su salida esta en la parte alta del mismo.

 

Sistema de arranque en fríoEl sistema de accionamiento del estrangulador es totalmente automático y actúa sobre una mariposa estranguladora (23) situada en el cuerpo primario del carburador, de acuerdo con la temperatura del colector de admisión y con las necesidades de alimentación del motor. La posición de la mariposa de gases tanto para funcionamiento en frío como a temperatura normal es determinada automáticamente.La preparación del sistema de arranque en frío presionando el pedal acelerador como se hace en los carburadores convencionales, no es necesario.La mariposa de gases esta colocada en la posición de arranque por el actuador de mariposa, un poco después de que el motor se pare. Una vez que el encendido es conectado, la mariposa estranguladora es posicionada de acuerdo con la temperatura. La timoneria de mando mueve la válvula de aguja (21), asegurando que la aguja interfiera en el corrector de aire de admisión por lo tanto la mezcla que se suministra al motor es enriquecida. Una vez que el motor esta arrancado, la posición de la mariposa de gases y de la válvula estranguladora, dependerá de la temperatura.Mientras que el motor se calienta, el actuador de la mariposa de gases reducirá el ángulo de apertura de la misma. Una vez que el motor alcanza la temperatura normal de funcionamiento la mariposa de gases es colocada en la posición de motor caliente. Igualmente la mariposa estranguladora abrirá durante el calentamiento del motor. Como siempre el enriquecimiento a carga parcial dependerá de la posición de la mariposa estranguladora una vez que el motor ya esta caliente.

Sensor de temperaturaEste sensor esta compuesto de una resistencia cuyo valor varia en función de la temperatura. El sensor es del tipo NTC y esta situado en el colector de admisión después del carburador.

 

 

Otro tipo de carburador electrónico es el que equipa el Austin Montego con un "S.U" con gestión electrónica del fabricante Lucas. El equipo electrónico se compone ademas de la "centralita" que recibe información de los elementos que enumeramos a continuación:

Temperatura ambiente a través de un sensor de temperatura. Temperatura del liquido refrigerante a través de un termistor o resistencia NTC. Posición del estrangulador (válvula abierta o cerrada) Revoluciones del motor.

Teniendo en cuenta estos valores se consigue un control muy preciso del estrangulador para el arranque en frío, así como un régimen de ralentí bajo (entre 600 y 700 r.p.m.) y constante, independientemente de las cargas adicionales. Así, si se conecta el aire acondicionado, la luneta térmica, etc., que harían caer las revoluciones, el sistema reacciona abriendo un poco mas la mariposa para que la mezcla adicional compense la mayor carga del motor.Este carburador, ademas, esta dotado de un sistema de corte de combustible mediante una válvula (2), que actúa siempre que el conductor levante el pie del acelerador y el motor gire por encima de 1200 r.p.m.. Por debajo de ellas, o si la temperatura ambiente es inferior a 0ºC, el sistema se conecta automáticamente. Para evitar que se pueda calar el motor, el corte de combustible no es constante, sino intermitente cada medio segundo.La centralita o ECU además del corte de combustible controla mediante un motor paso a paso: el arranque en frío, ralentí, aceleración, marcha normal y económica del motor.

El carburador en motores sobrealimentados (turbo)

El carburador de la marca SOLEX, modelo Solex 32 DIS, se utiliza para alimentar motores atmosféricos pero también para motores sobrealimentados (turbo). El carburador esta situado después de la salida del compresor del turbo, por lo que esta sometido a la presión de este, por lo tanto se trataría de un carburador "soplado". Las juntas de estanqueidad del carburador están sometidas a la presión del turbo por lo que están reforzadas.Las diferencias del carburador utilizado en motores sobrealimentados con respecto al carburador que alimenta a motores atmosféricos son:

El cuerpo superior del carburador esta hecho de magnesio. La junta de la cuba de combustible esta fabricada de caucho reforzado (0,6mm de

espesor). Los casquillos donde gira el eje de la mariposa de gases tienen una junta de

estanqueidad de labio. El surtidor de ralentí tiene una junta de sellado. Las membranas o diafragmas de la bomba de aceleración y econostato están

reforzadas. La superficie de contacto que existe entre el cuerpo superior y medio del carburador se

ve ampliado para poder soportar mejor la presión de soplado del turbo.

 

Regulador de presión de combustibleEste elemento (nº 5 en la figura inferior) aparece cuando hay que alimentar motores sobrealimentados (turbo). El combustible suministrado para alimentar el motor es

proporcionado por una bomba eléctrica que se acompaña con el regulador de presión, esté sirve para mantener constante la presión de combustible suministrado independiente del régimen de funcionamiento del motor. La bomba eléctrica puede suministrar 80 litros de combustible por hora a una presión de 2,5 bar.

Funcionamiento

A bajas r.p.m. del motor la membrana del regulador es empujada por el muelle, no dejando retornar combustible al depósito, por lo tanto, todo ira a la cuba del carburador. Una vez que la presión del combustible se incrementa, por que la bomba suministra mas combustible que la necesaria para alimentar el motor, empuja la membrana hacia la derecha contra el muelle y destapa el orificio del tubo de retorno de combustible al depósito.

A medida que aumenta el nº del r.p.m. del motor y una vez que entra en funcionamiento el turbo, la presión de este empuja la membrana del regulador hacia la izquierda sumandose a la fuerza del muelle. Ahora es mas difícil que la presión del combustible pueda mover la membrana y por lo tanto destapar el orificio de retorno, por lo tanto, se incrementa la presión de combustible y con ello el volumen de combustible que se suministra al carburador justo en el momento que el motor tiene un mayor consumo.

Con el regulador de presión se consigue que cuando el turbo funciona a pleno rendimiento, tenemos un incremento extra en el suministro de combustible al carburador y por lo tanto al motor.

 

Bomba de aceleraciónLa bomba de aceleración en los carburadores que alimentan motores sobrealimentados es similar a la de otros carburadores, simplemente tiene un tubo que se conecta a una de las cámaras de la membrana para que este sometida a la presión del turbo (T). esto asegura que la presión del turbo actúa por ambas caras de la membrana por igual.

 

Enriquecedor de sobrealimentación (turbo)Este sistema esta formado (ver figura inferior) por una cápsula neumática, que consta a su vez de una membrana (M2) que controla una válvula de bola (Z). La membrana esta accionada por una de sus caras por la fuerza del muelle (3) y de la presión atmosférica que le llega por el tubo (F). Por el otro lado de la membrana la presión del combustible que llega desde la cuba es la que la empuja contra el muelle.

Funcionamiento

A bajas r.p.m. y régimen de ralentí cuando el turbo no ha entrado en funcionamiento todavía, el suministro de gasolina por el circuito de alta o surtidor y el circuito de ralentí se hace de manera normal.

A medida que el motor aumenta de revoluciones y entra en funcionamiento el turbo, aumenta la presión en la cuba llegando el combustible al enriquecedor con presión y desplazando la membrana (M2) hacia la derecha contra el muelle, con lo que la válvula de bola (Z) se retira de su asiento, abriendo el paso de combustible a través de los calibres (CE1 y CE2) hacia el tubo de emulsión (circuito de alta), haciendo que suba el nivel de combustible en el mismo y por lo tanto aumentado el suministro de combustible al motor al mismo tiempo que aumenta también la entrada de aire al mismo.

A altos regímenes de motor y con una presión alta del turbo, la presión del combustible aumenta y empuja mas la membrana hacia la derecha que arrastra a su vez el émbolo (V), que al desplazarse de su asiento, deja pasar mayor cantidad de combustible a través del calibre (CE2).

 

Por debajo del enriquecedor (turbo) tenemos el enriquecedor convencional (el que llevan la mayoría de los carburadores) que funciona a plenas cargas es decir con la mariposa de gases totalmente abierta. El control de este segundo enriquecedor se hace por medio del vacío reinante por debajo de la mariposa de gases, a cuya altura se dispone de una toma (X) que se transmite hasta la membrana (M1) de la cápsula neumática del enriquecedor.

 

El carburador SOLEX 32 DIS ha sido utilizado entre otros automóviles por los conocidos:

Renault 5 GT Turbo (C405) año 87-89 Renault 5 GT Turbo (C405) año 87-92 Renault 11 Turbo (C375) año 85-86 Renault 9&11 Turbo (L425/C375) año 86-89 Renault 18 Turbo (R1345) año 80-83 Renault 18 Turbo (R1345) año 83-85 Renault Fuego Turbo (R1345) 83-86

 

Existen según la colocación en el motor dos tipos de carburadores: los "soplados" como el que hemos visto hasta ahora y los "aspirados" que se sitúan entre el filtro de aire y el turbocompresor. Los inconvenientes de esta disposición han sido siempre dos: mayor dificultad en el arranque (recorrido más largo desde el carburador al cilindro), y que el turbo trabaja con mezcla, constituyéndose en una potencial bomba. Recíprocamente, el trabajar con mezcla permite homogeneizarla a la perfección, pudiendo utilizarse un reglaje ligeramente menos rico; y a su vez, la gasolina al vaporizarse refrigera en parte al turbo. Por otra parte, el carburador puede estar como en un atmosférico, sin problemas de tener que presurizar la cuba, ni excesivas presiones sobre la mariposa.

Particularidades de los carburadores

Congelación y percolaciónSon dos fenómenos opuestos, pero su origen es común, la evaporación de gasolina. Las soluciones para remediar la congelación favorecen la percolación y viceversa. Se han diseñado nuevos carburadores para evitar estos fenómenos.

CongelaciónEs la formación de escarcha en las diferentes partes del carburador, debido a la congelación del vapor de agua que hay en el mismo.

Condiciones para que haya congelación

La temperatura ha de ser inferior a 0ºC. Es necesaria la presencia de humedad. Puede no haber congelación a temperaturas

inferiores a 0°C, si no hay humedad.

Por qué se produce la congelación.

El aire frió al pasar por una zona más estrecha disminuye algo su temperatura (causa no importante).

La evaporación de la gasolina. Al ser ésta un líquido muy volátil, se evapora con facilidad. Dicha evaporación provoca un descenso de temperatura en los conductos. El vapor de aire circulante choca contra los conductos, se congela debido a la baja temperatura y se deposita en forma de escarcha.

Zonas de formación de escarcha

Alrededor de la mariposa. En los orificios de ralentí. En los orificios de By-pass. En el brazo de la chimenea (en carburadores con chimenea). En la zona del starter.

Efectos de la congelación (La escarcha)

Si se deposita en el difusor reduce la sección. Pasa menos caudal de aire. La mezcla es más rica. Peligro de calado.

Si se deposita en los orificios de ralentí, se taponan los orificios. No funciona el circuito de ralentí. Calado de motor.

Si se deposita en la mariposa, la mariposa se «garrota. Irregularidades de funcionamiento.

Si se deposita en los orificios de By-pass, la "progresión" es defectuosa.

Hay mas facilidad de aparición de escarcha en los carburadores con "estrangulador" que con "starter", pues la gasolina del circuito del starter se vierte por debajo de la mariposa, no favoreciendo así el enfriamiento de los conductos.

Remedios

Carburantes anti-hielo: sería el mejor remedio, pues se actuaría sobre el origen del mal. Los carburantes anti-hielo son mezclas de gasolina, alcohol , benzol o productos semejantes, en las debidas proporciones. Debido a su elevado precio, han sido desechados.

Calentamiento: mediante la circulación de agua caliente procedente del circuito de refrigeración del motor, a través de tuberías de cobre alojadas en el cuerpo y cuba. Mediante este sistema se suele calentar perfectamente la zona de la mariposa.El agua es un buen fluido para calentamiento, dado su elevado calor específico y de que aporta inmediatamente las calorías.Calentamiento del aire de admisión mediante el filtro de aire.

Concepción del carburador: se ha ido eliminando progresivamente la chimenea clásica. Se ha sustituido por un simple tubo deferente o por el doble difusor. Se evita el brazo de chimenea y que la gasolina toque a las paredes. De esta manera se elimina prácticamente el peligro de formación de escarcha en el difusor.

Nota: Respecto al calentamiento del aire de admisión, será necesario que la temperatura de aire a la entrada del carburador sea superior por lo menos en 15"C. a la temperatura ambiente (pues se ha visto en ensayos que la temperatura puede ser, en algunos puntos del carburador

hasta 15ºC inferior a la temperatura ambiente. Ensayo de temperaturas internas en un carburador trabajando a una temperatura ambiente de +6ºC con una humedad relativa de 80%.

PercolaciónEs el conjunto de fenómenos que se producen debido a la evaporación de la gasolina en el carburador debido a la elevada temperatura existente en éste. Dicha evaporación provoca la formación de burbujas de gasolina en el carburador..No confundir con "vapor-lock" o tapón de vapor, que es una bolsa de vapor formada en la bomba de gasolina o en la tubería de gasolina de alimentación a el carburador por calentamiento excesivo del motor. La formación del tapón de vapor puede provocar el desencebe de la bomba de gasolina y el paro consecuente del motor por falta de alimentación del mismo. Este fenómeno se produce con mayor frecuencia en alta montaña (debido al calentamiento del motor y a la baja presión atmosférica, que se traduce en una pérdida de potencia).

Causas.

Volatilidad de los carburantes, (ha habido un aumento de la volatilidad de los combustibles en los últimos años).

Convección del aire caliente contenido bajo el capó.(se ha disminuido cada vez más el espacio libre bajo los capós)

Conductibilidad de la brida y de los espárragos de fijación que transmiten el calor del colector de admisión (generalmente muy caliente) al carburador. Es la principal causa de la percolación.

Radiación del tubo de escape (más acentuada cuanto más cerca del carburador este dicho colector de escape)

¿Cuándo se manifiesta?.

En marcha : poco marcada, (debido a la ventilación bajo el capó y el aporte de gasolina fresca a la cuba de nivel constante)

En ralentí : principalmente debido al escaso o nulo aporte de gasolina, así como a la disminución o no funcionamiento del sistema de refrigeración del motor.

En paro: aun con el motor parado el enorme calor que tenemos bajo el capo y debido a que no hay refrigeración por estar el motor parado, se forman burbujas de vapor de gasolina que hacen desbordarse el combustible por los surtidores.

Inconvenientes.

Circuito de ralentí: las burbujas aparecidas en el canal de ralentí provocan el empobrecimiento de la mezcla y por tanto, marcha irregular o calado de motor.

Circuito principal: en ralentí y parada, los vapores formados en el mismo provocan el desbordamiento de la gasolina (sifonado), que se vierte sobre la mariposa y colector de admisión, pudiendo producirse calados en ralentí por exceso de riqueza, así como el anegado del motor y mojado de las bujías. Dificultad de puesta en marcha.

Bomba de aceleración: si se forman vapores de gasolina en el circuito de la bomba de aceleración, la mezcla suministrada se empobrece. Funcionamiento irregular, sacudidas.

Cuba de nivel constante: en ralentí y parada, los vapores de gasolina salen por el tubo de aireación de la cuba y van colmatando el filtro de aire, provocando un exceso de riqueza en ralentí (calado) así como una dificultad de puesta en marcha en caliente.

Remedios

Convección: mejorando la ventilación bajo el capó, sin exagerar, para no favorecer la congelación.

Conductibilidad: adopción de una brida aislante entre carburador y colector de admisión.Estructura del carburador:- Cuerpo separado de la cuba y aislado de éste por una junta.- Tubo emulsión inclinado y taponado en la base.- Disminución superficie de contacto entre cuba de nivel constante y el resto del carburador.

Radiación: interposición de una pantalla entre el carburador y el tubo de escape (se ha observado una disminución de 6ºC en el carburador al interponer una pantalla aislante).

Desgaseado de los circuitos de ralentí y principal por orificios calibrados. Desgaseado de la cámara de la bomba de aceleración por la válvula evaporadora de la

bomba. Desgaseado y aireación dé la cuba de nivel constante por válvula de desgaseado y

orificios calibrados. Tubo aireación de la cuba:

- estancas (tubo aireación zona alta del difusor)- no estancas (orificios aireación al exterior).- mixtas (orificios de aireación a zona alta del difusor y al exterior).

Resumen de las consecuencias de estas temperaturas elevadas en el carburadorAparte de los ya mencionados, es de notar que a 90°C el 50% de la gasolina de la cuba destila (se evapora).En ensayos realizados con carburador montado sobre vehículo y en condiciones bastante desfavorables (temperatura ambiente + 30°C, orografía del terreno muy accidentada), se refleja que el 50% de la gasolina de la cuba se evapora.Efectuando un paro, se recogieron hasta 27 cm3 de gasolina en la admisión, gasolina proveniente o de vapores de la cuba o del sifonado de gasolina de los circuitos principales y bomba de aceleración. Todo ello provoca un arranque en caliente difícil, abriendo la mariposa de gases, o imposible en ralentí.

Los problemas de congelación y percolación son problemas derivados de la estructura del carburador, del motor y de los órganos anejos. Para solucionarlos, muchas veces es inútil el concurso de los talleres de reparación, ya que por dónde realmente deben ser solucionados dichos problemas es en el diseño y concepción del carburador, motor y demás órganos.

 

Posición de la cubaEsta en la parte delantera del carburador, según el sentido de la marcha.La aceleración y marcha en cuesta, que son los momentos en los que mas se precisa el aporte de gasolina, se asegura como mínimo el nivel de gasolina en el pozo de emulsión (pudiendo sobrepasarse sin peligro algo este nivel).La deceleración y pendiente, el nivel en el pozo de emulsión disminuye algo, debido a la inercia de la masa fluida. No tiene excesiva importancia, debido a que no es tan necesario el aporte continuo de gasolina. Se evita así el rebose de gasolina durante el frenado.El eje de simetría de la cuba debe estar lo mas cerca posible de los puntos de rebose del circuito principal y otros circuitos. Se asegurará así el aporte continuo de gasolina vas e inclinaciones laterales. El flotador así mismo debe estar en el centro de la cuba. Si fuese excéntrico, en deceleración el punzón no cerraría perfectamente, por lo que habría peligro de rebose y ahogo del motor.

Aireación de la cuba:

Cuba no estanca (o aireación exterior).La cuba está comunicada mediante un orificio directamente con el exterior.Se mejoran las condiciones para evitar la percolación. El ambiente de la cuba está a la presión atmosférica. A igualdad de condiciones respecto a un carburador estanco, enriquece más la mezcla, ya que la presión sobre la gasolina de la cuba es mayor (relativamente) que en el carburador estanco.Si el filtro de aire se ensucia, se tendrá una pérdida de carga adicional que se traducirá en un ligero aumento de la depresión en la zona alta del difusor, lo que provoca un mayor enriquecimiento de la mezcla que en el carburador estanco. Es decir, la riqueza de la mezcla en el carburador estanco, no es independiente del grado de saturación del

filtro. Otro inconveniente que podemos citar es que no existe estanqueidad alguna al polvo.

Cuba estanca El ambiente de la cuba estará a igual presión que la entrada de aire, gracias al tubo de comunicación cuba-zona alta del difusor. A estos carburadores se les llama "equilibrados".Hay mayores inconvenientes respecto a la percolación. En ralentí y en paro se tiende a enriquecer algo la «mezcla, gracias a la acción de las burbujas de vapor de gasolina formadas.Este carburador tiene como característica que cuando el grado de vacío es grande y hay tendencia al enriquecimiento de la mezcla, resulta que la depresión en la cuba es mayor, frenando un poco la salida de gasolina por le surtidor, lo que representa una ayuda al sistema de automaticidad (corrector de mezcla) del carburador.La riqueza de la mezcla es más independiente del grado de saturación (taponamiento) del filtro de aire.

Cuba mixta .Es una combinación de los dos sistemas precedentes, la aireación de la cuba se realiza mediante conducto de comunicación desde la entrada de aire y desde el exterior, mediante orificio calibrado o válvula de desgaseado. Es el mas utilizado en la actualidad. Se mejoran las condiciones frente a la percolación, sobre todo en marcha de ralentí.El carburador dispone de una válvula mandada por el acelerador, de manera que la cuba es aireada al "exterior" durante el funcionamiento del motor a ralentí y al "interior" cuando se abre la mariposa de gases. En la figura inferior se ve constitución de este sistema con una válvula 1 de aireación de la cuba, que es accionada por la varilla de mando de la propia "bomba de aceleración", de manera que para la posición de ralentí, la válvula destapa el orificio de aireación de la cuba, y en cuanto se acciona la mariposa de gases, dicha válvula tapona el orificio de aireación.

PunzónDebido al constante funcionamiento del mismo, para evitar un rápido deterioro, lleva un resorte incorporado para evitar las vibraciones.El diámetro de la entrada de la gasolina debe ser tal que permita el suministro del caudal para máximo consumo del motor más 15 + 20% más para tener en cuenta la posible existencia de vapores de gasolina.

Filtro de aireFunción: filtrar el aire de entrada, para evitar que el polvo, suciedad, pase al motor. Amortiguación del ruido provocado por la entrada de aire.Constituye una pérdida de carga, y por tanto un aumento de la depresión y del consumo.Si el filtro está sucio, se enriquece notablemente la mezcla en los carburadores no estancos.Es conveniente que el filtro esté lo más cerca posible del carburador (mejor incluso encima),

para evitar posibles irregularidades de funcionamiento: baches .....Tipos:

Filtro seco (cartucho). Filtro húmedo: aceite (mayor pérdida de carga)

 

Anticontaminación y carburadorEl objeto de la anticontaminación, es disminuir el tanto por ciento de los gases nocivos emitidos por el escape, por vehículos circulando por la ciudad.A tal efecto se ha establecido una legislación que controla las condiciones de funcionamiento, la cantidad y la naturaleza de los gases nocivos emitidos por el escape.Dada la mayor importancia que día a día se le daba a la lucha contra la contaminación, se tubo en cuenta a la hora del diseño de los nuevos carburadores.

Composición de los gases de escape

Gases de escape:- monóxido de carbono (CO)- carbono puro (C)- anhídrido carbónico (C02)- vapor de agua (H2O)- hidrógeno puro (H)- hidrocarburos (HC)- óxidos de nitrógeno (NOx)- anhídrido sulfuroso (S02)- plomo (Pb)

Gases contaminantes- monóxido de carbono- hidrocarburos- carburo puro- carbono- óxidos de nitrógeno- anhídrido sulfuroso- plomo

Causas de la contaminación

Calidad de la mezcla- Sólo mezclas 1/15,2 (r = 1). se queman totalmente.- Si la mezcla es rica: muchos gases no quemados; gran presencia de CO y HC. ej.; para conseguir la potencia máxima 1/12.5 (rica).- Si la mezcla es buena: productos de la combustión CO2 y vapor de agua, no contaminantes.- Si la mezcla es pobre: hidrocarburos sin quemar, presencia en el escape, ej.: para conseguir máximo rendimiento 1/18 (pobre).

Factores relativos al estado de la mezcla y a la combustión. En el proceso de la combustión se ha de lograr que la velocidad de combustión (velocidad de propagación de la llama) sea lo mayor posible, sin llegar por ello al régimen de detonación (cuando gran parte de la mezcla alcanza simultáneamente la temperatura de Inflamación y combustión.).Los factores que influyen favorablemente en la velocidad de combustión, harán que ésta sea más completa y por tanto, haya menos gases contaminantes en el escape.Entre otros factores, están:- naturaleza del combustible: cuanto menor sea la temperatura de inflamación del combustible, antes se quemará y más rápida será la combustión.- temperatura de la mezcla: aumenta la velocidad de la combustión. Por ello es

conveniente calentar la tubería de admisión.- presión de la mezcla: aumenta la velocidad de la combustión. Por ello cuanto mayor es la relación de compresión compatible con el buen funcionamiento, mejor es la combustión.- homogeneidad de la mezcla: aumenta la velocidad de la combustión.- turbulencia: aumenta la velocidad de la combustión.- calidad de la chispa y número de bujías: aumenta la velocidad si la chispa es caliente y cuantas mas bujías haya.- forma de la cámara de combustión.Por todo ello es prácticamente imposible conseguir una combustión completa de la mezcla combustible, ya que esta depende de un gran número de factores diversos.

MotorCombustión incompleta debido a la concepción actual de los motores.- En la cámara de combustión la llama se para a una distancia entre 0,05 y 0,4 mm. de las paredes, debido a la acción del sistema de refrigeración de las mismas. Ello provoca que parte de gasolina se condense en las mismas, tanto más cuanto menor sea la agitación de los gases, y luego salga por el escape en forma de hidrocarburos sin quemar.- Cierta cantidad de gases permanece siempre en el espacio muerto del motor, cualesquiera sean las condiciones de funcionamiento y la riqueza de la mezcla.

Condiciones de funcionamiento.Por ejemplo, en deceleración, la cantidad de aire por segundo aspirado por el motor está fijada, porque el aire, al pasar por la mariposa alcanza la velocidad del sonido, velocidad limite máxima de paso, por lo que ya no podrá pasar más aire.Debido a que el número de revoluciones es muy elevado, el volumen de gases quemado (igual al del espacio muerto) es superior al del aire admitido, por lo que se producen fallos en la combustión, aumentando así mucho el % de hidrocarburos sin quemar en el escape.Por ello, algunas marca de carburador como por ejemplo: SOLEX ha montado en ciertos carburadores el sistema "decel" para limitar el % de hidrocarburos en el escape durante las deceleraciones.

Fuentes de contaminación

gases del cárter: (20% del total) prácticamente se ha eliminado este foco contaminante con el tubo de recirculación de gases del cárter al filtro de aire y al tubo de blow-by..

vapores de gasolina: (15% del total) que se escapen del depósito de gasolina, del carburador, etc.

gases de escape: {65% del total, la causa más importante) para eliminarlos se han implantado diversas soluciones, unas referentes al motor, otras al colector de escape y otras al carburador.

 

Soluciones aportadas al carburadorPara cumplir con las normas anticontaminación, los carburadores han sido modificados, creándose una nueva gama de carburadores: los carburadores anticontaminaciónSoluciones aportadas:

disminución de las tolerancias, gracias a técnicas de fabricación mas precisas. circuito de ralentí: ralentí con circuito de aire y CO constante. progresión: control del caudal de los orificios de by-pass o de la ranura de progresión. circuito principal: sistema automaticidad "E" (compensador de mezcla) aceleración: bomba de aceleración con mando por leva. deceleración: el "decel".

Ralentí con circuito de airePara que la abertura de la mariposa en ralentí no tenga que ser variada para lograr un buen funcionamiento del motor se utiliza el circuito de aire para ralentí. Así, la distancia entre la

mariposa y orificios de by-pass siempre será constante.De esta manera la progresión y encebado del circuito principal, se realizará siempre para la misma abertura de mariposa (respecto a los carburadores de la misma serie) y se evitan peligros de exceso de riqueza en ralentí y progresiones defectuosas.Por ello, los tornillos de regulación tope de mariposa para estos carburadores no deben ser manipulados.

Características :- Circuito de aire: puente de aire entre zona alta (o baja) del difusor y zona baja mariposa- Tornillo de aire Va: regula el caudal de aire de dicho circuito y por tanto, la velocidad de giro del motor.- Circuito de mezcla: proporciona la mezcla (rica) necesaria para el funcionamiento en ralentí.- Tornillo de riqueza W : controla el caudal de mezcla (riqueza) suministrado. Fileteado de paso de rosca igual a 50 (en vez de 75) para mayor precisión. Incorporando una junta tórica para evitar fugas.

Reglaje - Actuar sobre Va para obtener las r.p.m. de ralentí.- Actuar sobre W para obtener la mayor velocidad de rotación posible (mejor dosificación).- Cerrar W hasta obtener % CO menor al 4,5% (analizador de gases). Aproximadamente 1/4 de vuelta, o hasta disminuir unas 20 r.p.m. el régimen de ralentí.- Caso de variarse las r.p.m. ralentí, volver a actuar sobre Va y W.

 

Ralentí con CO constanteEl sistema está formado por dos circuitos en derivación del circuito principal.

un circuito de ralentí clásico, con el caudal de mezcla regulado por el tomillo de riqueza W.

un circuito de ralentí de riqueza constante, conductor de una mezcla constante gracias a calibres de aire gasolina fijos a la zona bajo mariposa. El caudal está regulado por Va.

Reglaje.

Actuar sobre el tornillo de riqueza constante Va que controla un volumen de mezcla capaz de alcanzar las r.p.m. de ralentí preconizadas.

Actuar sobre el tomillo de riqueza W para obtener el CO deseado. Repetir estas operaciones si la velocidad de rotación ha variado.

ProgresiónPara cumplir con las normas anticontaminantes, es preciso que riqueza de la mezcla proporcionada al motor durante la progresión permita una combustión tan completa como sea posible.La progresión se consigue mediante los orificios o ranura de progresión (by-pass).

Circuito principal

Encebado del circuito principal : la precisión del encebado del circuito principal se consigue:- respeto riguroso a la cota de nivel de la cuba.- precisión en la cota de sumersión del tubo de emulsión.- orientación determinada de los orificios de emulsión respecto al orificio de salida del circuito principal.- estrella de guía, para conseguir el perfecto paralelismo entre el tubo y el pozo de emulsión.

Sistema de automaticidad "E" .- automatlcidad en el tubo de emulsión.- doble difusor.- inclinación del tubo de emulsión:permite la evacuación fácil de las burbujas de vapor de gasolina.- canalización tangencial, que comunica con la "cámara de desgaseado", a dónde van a parar los vapores de gasolina. La cámara de desgaseado está en comunicación con la entrada de aire del carburador.

Bomba de gasolina con mando por levaTiene la ventaja de que proporciona gracias al perfil de la leva al motor la cantidad exacta de gasolina que precisa, así como el momento exacto de la inyección.

 

DeceleraciónEn deceleración, la mariposa esta en posición de ralentí, mientras que la velocidad de rotación es muy superior a la de ralentí.La mezcla suministrada al motor es la de ralentí, pues se alcanzado la velocidad sónica en la tubería de admisión y por tanto el volumen suministrado permanece constante. Sin embargo, debido al alto régimen del motor, el número de admisiones es muy alto, por lo que la tasa de hidrocarburos no quemados es muy alta.Para evitar esta tasa de hidrocarburos en los gases de escape se suministra, mediante un circuito especial (decel) o mediante el cierre progresivo de la mariposa, un volumen de gases frescos suplementarios que nos compense la pobreza de la mezcla admitida por el motor, consiguiendo así que los productos de la combustión se encuentren dentro de los márgenes establecidos por las leyes en vigor.

Funcionamiento.En deceleración, la mariposa está en posición de ralentí. El aumento de la depresión, transmitido a través del canal (1). provoca la abertura de la válvula de bola al ser empujada por la cápsula (G). Dicha depresión actúa sobre la membrana (2) permitiendo un enriquecimiento de la mezcla combustible, enriquecimiento prereglado por los tornillos 3 (gasolina) y 4 (aire).

Comprobación y reglajes del carburador

Antes de desmontar y verificar el carburador, conviene asegurarse de comprobar que las fallas del motor provienen de este dispositivo, pueden venir las fallas también de otros dispositivos del motor como son la distribución o el encendido.Para realizar una comprobación previa del carburador antes de desmontarlo del motor, se desmonta el filtro de aire y, con la mariposa de gases totalmente abierta, se hace girar el motor con el arranque, se comprueba visualmente que sale combustible por el surtidor principal y también por el tubo inyector de la bomba de aceleración al accionar manualmente la misma.En estas condiciones el motor debe de arrancar con un funcionamiento bueno o malo (a tirones) que se corrige posteriormente con un reglaje de carburación. En caso de no arrancar el fallo esta en el encendido.

Si en la comprobación anterior nos damos cuenta de que no sale combustible por los surtidores, quiere decir que tenemos una avería en el carburador. Anteriormente se habrá comprobado la llegada de combustible al carburador, es decir que la bomba de combustible funciona correctamente. Una vez que tenemos que desmontar el carburador del motor, lo primero que tenemos que hacer es: una limpieza exterior y posterior soplado con aire a presión, realizando al mismo tiempo una inspección de todos sus mecanismos, tratando de localizar posibles agarrotamientos de las timonerias de mando de los diferentes componentes, roturas, deformaciones, etc. El buen estado general y la ausencia de desgaste en las palancas, levas, varillas, ejes, móviles, etc., es importante.

Para identificar un carburador, cosa importante si queremos consultar en un manual alguna de sus características, nos fijaremos en el código que tenemos impreso en el cuerpo del carburador. Puede venir impreso en el mismo cuerpo o en una placa indentificativa fijada al carburador. En esta identificación tendremos la marca del carburador y unos números y letras.

Ejemplo: Solex 32 DIS, un dato muy importante en los carburadores es el diámetro del cuerpo de la mariposa y en el caso del ejemplo seria 32 mm. Por lo tanto tenemos un carburador Solex simple (de un solo cuerpo) con un cuerpo de mariposa de 32 mm.Otro ejemplo diferente seria: Weber 32/34 TLDE, en este caso tenemos un carburador Weber de doble cuerpo o escalonado, este dato nos lo indica el 32/34. El numero 32 seria el diámetro del cuerpo de mariposa del 1º cuerpo y 34 seria el diámetro del cuerpo de mariposa del 2º cuerpo.

Otro dato importante a la hora de identificar el carburador es el diámetro de sus calibres o "chiclés". Los calibres vienen identificados con un numero impreso, ejemplo 232, esto quiere decir que el calibre tiene un orificio de diámetro de 2,3 mm.

Después de la inspección y limpieza exterior, se precederá al desarmado del carburador, teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

Cuidado de identificar todos sus componentes, para no tener problemas a la hora de volver a montarlo.

No utilizar destornilladores ni otros objetos punzantes para separar los cuerpos, las tapas y otros elementos que tengan superficies de contacto (generalmente donde van colocadas la juntas), que pueden provocar rayas y otras deformaciones que perjudiquen la estanqueidad del carburador.

En el desmontaje deberá seguirse un orden lógico, desmontando primero los componentes externos que van fijados al cuerpo del carburador, empezando por las tuberías de entrada de combustible a la cuba, siguiendo con los tubos de calentamiento de la base del carburador y del sistema de arranque en frío.¡¡Cuidado!! al soltar las tuberías ya que pueden derramar combustible sobre el motor y causar un incendio, si hay una chispa o toca una parte del motor que este caliente, como pueden ser los colectores. Es recomendable desconectar la batería para hacer trabajos en el carburador. Podemos encontrar también, sobre todo en carburadores mas modernos, cables eléctricos con su correspondientes conectores que se enchufan al carburador.

Seguiremos con el desarmado las timonerias del estrangulador, que lo enlazan a la mariposa de gases y pulmón corrector. Seguidamente se precederá a retirar la tapa, fijada al cuerpo con tornillos, así como la junta de estanqueidad y el mecanismo de cierre, filtro y flotador. A continuación se desmontaran la bomba de aceleración y el pulmón corrector del estrangulador, fijados ambos al cuerpo por tornillos. Seguidamente se retiraran los calibres de marcha normal, los sopladores y tubos de emulsión, así como el surtidor de la bomba de aceleración, el calibre de ralentí y el tornillo de riqueza de ralentí. Finalmente se desmontaran los ejes y timoneria de la mariposa de gases.

Una vez despiezado, se limpian todas sus piezas con gasolina o con otro producto adecuado para este fin (¡¡cuidado!! con estos productos que pueden deteriorar las juntas y membranas), después se procede al soplado para secar las piezas y para asegurarse de que no hay ningún calibre u otro orificio obstruido (no emplear nunca alambres ni alfileres para la limpieza de los "chiclés", ya que estos elementos vienen de fabrica rigurosamente calibrados para una dosificación correcta de la mezcla y podrían ser agrandados, produciendo un desajuste en el carburador). Se deberá verificar que estos calibres son de las medidas especificadas por el fabricante.

Después de efectuada la limpieza de los elementos que componen el carburador, se deberán hacer las siguientes comprobaciones:

Comprobar que no existen grietas y deformaciones en el cuerpo y en la tapa del carburador. Verificar la planitud de las superficies de contacto entre cuerpos, colector y las tapas de la bomba de aceleración y enriquecedor, para evitar las entrada de aire indebidas así como las fugas de combustible al exterior.

Comprobar que la boya de la cuba no esta perforada ni deformada, que se mueve libremente en la cuba y que el cierre de la válvula contra su asiento de entrada de combustible es hermético. También se comprobara que el filtro de entrada de combustible a la cuba, no presenta exceso de suciedad, esto indicara que tenemos problemas en la bomba de alimentación de combustible.

Comprobar que la mariposa de gases se abre y cierra libremente y que ajusta sobre su eje sin agarrotamientos ni holguras, ya que estas producirán desajustes en el reglaje a régimen de ralentí.

Comprobar que al tirar a fondo del mando mecánico que actúa sobre el cierre de la mariposa de arranque en frío (estrangulador), esta queda totalmente cerrada y con un juego de movimiento libre en su eje de 3 a 5 mm, aproximadamente. Con esta mariposa totalmente cerrada, la mariposa de gases debe quedar abierta por medio de las varillas de unión en una medida de aproximada de 0,5 mm (esta medida hay que consultarla en el manual de reparación).

En la bomba de aceleración, si es de membrana, comprobar que esta y el muelle de retención están en perfectas condiciones y, si es de embolo, que este se desliza suavemente en su alojamiento sin holguras ni agarrotamientos.

Comprobar el estado del tornillo de riqueza de ralentí, cuya punta cónica deberá encontrarse en perfecta condiciones. Si se ven huellas de desgaste o escalones se procederá a su sustitución.

Una vez hechas las comprobaciones se procederá al montaje del carburador. Siempre que se desmonta el carburador es conveniente sustituir las juntas de unión, para ello hay que conseguir el kit de mantenimiento (figura inferior) de ese modelo de carburador, donde ademas pueden venir también las membranas de la bomba de aceleración y econostato, aguja y válvula de entrada..

Kit de mantenimiento de un carburador de la marca Weber

 

Reglaje del nivel de la cubaEl nivel de combustible en la cuba es una característica muy importante a tener en cuenta en el funcionamiento del carburador. Para ello hay que comprobar el estado de funcionamiento de los elementos que mantienen el nivel constante de combustible. El flotador no debe presentar deformaciones que varíen su geometría original, tampoco debe estar agujereado lo que se comprueba agitandolo y verificando que no tiene combustible en su interior. Estas dos anomalías provocarían que el flotador se elevaría en el primer caso y se hundiría en el segundo, lo que falsea el nivel de combustible real en la cuba.También se comprobara la estanqueidad del cierre de la válvula de entrada de combustible a la cuba. Para ello el punzón o aguja debe asentarse perfectamente en su alojamiento de la válvula. Un desgaste excesivo en el cono del punzón nos indica que tenemos una estanqueidad deficiente. Para este caso será necesario sustituir el conjunto de punzón y asiento de válvula.En el caso de tener un comprobador de vacío, hacemos funcionar la bomba de vacío con el carburador montado y aplicamos un vacío de 100 mm Hg. Una vez aplicada la depresión, esta deberá mantenerse, si bajase de forma rápida, posiblemente tenemos una fuga en la válvula de entrada.

La verificación y reglaje del nivel de la cuba se hace (figura inferior) colocando la tapa del carburador en posición vertical con la válvula de cierre y flotador montados y en perfecto funcionamiento. El peso del flotador mantendrá cerrada la aguja o punzón sin que la bola (3) penetre en el interior de la cota "A", esta cota estar especificada por el fabricante (normalmente esta entre 5 y 7 mm). La carrera del flotador que esta limitada por la lengüeta (1), esta carrera debe estar dentro de los valores preconizados por el fabricante (normalmente entre 8 y 9 mm). Cuando los valores no estén dentro de los que preconiza el fabricante entonces se hace el reglaje del nivel de la cuba, actuando para no penetrar en la cota "A" sobre la lengüeta (4) y cuando se quiera reglar la carrera del flotador entonces actuaremos doblando la lengüeta (5), siempre cuidaremos que la lengüeta (2) quede perpendicular al eje de la válvula.

En otras ocasiones el reglaje del nivel de la cuba es incluso mas fácil, solo hay que medir la distancia que hay entre la tapa de la cuba (colocada en vertical como en el caso anterior) y el fondo del flotador, como se ve en la figura inferior. La medida resultante la comparamos con la preconizada con el fabricante. En caso de tener que realizar un reglaje actuaremos sobre la lengüeta de reglaje.

 

Reglaje de la mariposa de gasesLa mayor parte de los carburadores toman un valor fijo en la posición de la mariposa para funcionamiento en ralentí, pudiendose ajustar el régimen ralentí mediante un circuito anexo controlado por un tornillo. Estos carburadores son los llamados de CO constante y la posición de cierre de la mariposa de gases esta determinada por un tope regulable. Es muy importante mantener la posición de ralentí de la mariposa de gases en los valores marcados por el fabricante, por que de ello depende el buen funcionamiento de la "progresión" y el cebado del surtidor principal ("circuito de alta" se le llama en algunos manuales). Este reglaje es muy importante hacerlo, por que una vez que tenemos el carburador montado en el motor nos facilitara el posterior reglaje de ralentí, que se efectúa con el motor en marcha.Los carburadores de doble cuerpo escalonados, requieren de un reglaje de la posición de la mariposa de gases del segundo cuerpo y de la del primero si el circuito de ralentí es de CO constante.

Para ajustar la posición de la mariposa utilizaremos un útil medidor de ángulos, que se fija a la base del carburador. El carburador se pone de forma vertical y de forma invertida (mariposa de gases hacia arriba). El centrado del útil en la boca del carburador se hace mediante una arandela (s) apropiada al diámetro que tiene ese carburador. Desconectamos el varillaje de accionamiento que une el sistema de arranque en frío con la mariposa de gases. Mantenemos la mariposa de gases cerrada apoyando los palpadores del comparador sobre ella. En esta posición se ajusta a cero el comparador con uno de los palpadores y se fija la posición de este con el tornillo de bloqueo (D). A continuación se gira 180º el conjunto, de manera que el palpador del comparador se posicione en la parte baja de la mariposa, pudiendo así determinar la cota (H) por lectura directa en el comparador.

Si el valor obtenido por el útil medidor no es el preconizado por el fabricante, se corregirá por medio del tornillo que regula la apertura de la mariposa, se precederá de nuevo ha realizar la medición con el útil, finalizada la cual, se sellara o bloqueara el tornillo de reglaje para evitar alteraciones.

 

Reglaje de la bomba de aceleraciónSe deberá comprobar el volumen de combustible inyectado en una carrera completa de la bomba y la forma en que se orienta el chorro de inyección en el difusor.El volumen que inyecta la bomba de aceleración puede ser medido recogiendo en una probeta el combustible, suministrado por el inyector de bomba, para ello situaremos la probeta por debajo de la mariposa de gases, con un embudo para recoger el combustible. Con el carburador en posición de funcionamiento y estando la cuba llena de combustible, se accionara varias veces el dispositivo de mando de la mariposa de gases, abriendo esta, desde la posición de cerrada a su máxima apertura. Repitiendo esta operación un determinado numero de veces, se recogerá en la probeta el combustible suministrado, que debe corresponder con el preconizado por el fabricante (normalmente entre 5 y 8 cc, cada 10 emboladas.

Tendremos que verificar también que la orientación del chorro del inyector de la bomba de aceleración no se hace sobre las paredes internas del carburador. El combustible inyectado debe incidir sobre la mariposa de gases a una distancia (d) preconizada por el fabricante. Algunos fabricante determinan esta cota, que puede ser reglada deformando convenientemente la boca del inyector manteniendo siempre una altura determinada con respecto al difusor.

Para otros carburadores la medida de combustible inyectado, se hace teniendo en cuenta la medida de la carrera de la bomba o el inicio de la misma. Para hacer esta medida se desmonta la válvula de retención (1) y se procede a realizar la medida de la cota (C). El valor obtenido debe ser el preconizado por el fabricante. Si no coincide la medida, la regularemos mediante la tuerca de reglaje (2).

La cantidad de combustible inyectado por la bomba de aceleración se puede regular dando mas o menos recorrido a la membrana o embolo de la misma. Para conseguirlo se actúa sobre la varilla de mando (1) que une la palanca de accionamiento de la bomba con la mariposa de gases, acortando o alargando la longitud de la misma por medio de la tuerca de ajuste (2).Para efectuar el reglaje, se empuja la palanca de mando de la bomba hasta el final de su recorrido de la membrana, se producirá entonces el despegue de la varilla de mando (1) con respecto a la tuerca (2). En esta posición, la apertura a la que ha llegado al mariposa de gases debe ser la preconizada por el fabricante. Para realizar la medida utilizaremos una varilla calibrada o también podemos hacer uso de una broca de taladrar, ya que estas tienen medidas normalizadas que podemos utilizar; buscando la que tenga la medida adecuada. La verificación se hace midiendo la separación entre la mariposa de gases y la pared del colector de aire, la posición debe de ser perpendicular al eje de giro de la mariposa y por el lado donde esta situada la bomba.

 

Control y reglaje de la válvula de aireación de la cubaEl control de la válvula se hace teniendo la mariposa de gases en posición de ralentí o lo que es lo mismo cerrada. En esta posición es donde la válvula de aireación debe de estar completamente abierta y donde se debe medir la apertura de la válvula, cuya cota (X) deberá corresponderse con la preconizada por el fabricante. En caso contrario se precederá a regular la cota (X) bien ajustando mediante un tornillo o doblando la varilla que mueve la válvula.

Reglaje del sistema de arranque en fríoEn los sistemas de arranque en frío por mariposa estranguladora, cuando esta se acciona, se abre parcialmente la mariposa de gases. La medida de la apertura de la mariposa esta preconizada por el fabricante y oscila entre 0,7 y 1,2 mm, medida que se realiza introduciendo igual que en el caso anterior una varilla calibrada, entre la pared del conducto de admisión y el borde de la mariposa de gases.Para efectuar el reglaje se acciona el mecanismo de arranque en frío (1) hasta el fondo. En esta posición se verifica el reglaje introduciendo la varilla calibrada como se ve en la figura inferior. El reglaje al valor especificado por el fabricante se realiza por medio del tornillo (2), que fija la posición de la articulación de mando de la mariposa de gases.

Si el sistema de arranque en frío dispone de corrector neumático (cápsula de vacío) de posición de la mariposa estranguladora, deberá de comprobarse el valor de apertura que permite el dispositivo de esta mariposa, teniendo accionado el estrangulador. Se tira de la varilla de mando del pulmón hasta el tope como indican las flechas, con lo cual se producirá la apertura parcial de la mariposa del estrangulador. El valor de esta apertura se controla con la varilla calibrada, cuyo diámetro debe ser como el preconizado por el fabricante (aproximadamente entre 5 y 6,5 mm). El reglaje se efectuará por medio del tornillo de regulación (figura inferior).

 

Pre-reglaje de ralentíSiempre antes de montar el carburador sobre el motor, es muy recomendable ajustar los tornillos de reglaje de ralentí para que el motor sea capaz de arrancar aunque no se haya realizado todavía el reglaje de ralentí. Esto es debido a que si el carburador esta muy desajustado, nos puede pasar que una vez reparado el carburador y montado en el motor, este no arranque de ninguna manera.Para realizar el pre-reglaje deberemos posicionar el tornillo de régimen de giro de manera que la mariposa de gases quede ligeramente abierta. El tornillo de riqueza de ralentí lo apretaremos a tope y después lo aflojaremos 2 vueltas enteras.En los carburadores con circuito de riqueza de ralentí a CO constante, el tornillo de posición de mariposa se habrá reglado con anterioridad (con el útil medidor de ángulos) y, entonces, el tornillo de riqueza de ralentí se regula de manera similar al caso anterior. En cuanto al tornillo de volumen se cerrara a tope para aflojarlo después 3 vueltas enteras. Con esta operación queda asegurado el funcionamiento mas o menos regular del motor a ralentí. Posteriormente, y después del calentamiento del mismo, se procederá al reglaje definitivo del mismo.

 

Reglaje de ralentíUna vez que tenemos armado el carburador y montado sobre el motor, se procederá a la puesta en marcha del motor y posterior reglaje del ralentí al carburador. Consiste esta operación en dar al motor una velocidad de rotación adecuada (tornillo tope de mariposa o tornillo de volumen) y una riqueza de mezcla conveniente (tornillo de riqueza). El método de reglaje debe tener en cuenta estos dos parámetros ajustando los tornillos alternativamente hasta dar con el reglaje adecuado.

Antes de hacer el reglaje de ralentí hay que:

Si el motor tiene sistema de arranque en frío automático, no hay que olvidar armarlo pisando una vez el pedal del acelerador y soltarlo antes de la puesta en marcha.

Poner el motor a temperatura de régimen (aprox. 85º C), para lo cual se rodara el vehículo unos kilómetros.

El filtro de aire deberá estar montado al efectuar el reglaje y el sistema de encendido perfectamente a punto.

Los tornillos de reglaje de ralentí podrán localizarse en diferentes sitios dependiendo del tipo de carburador, pero son fácilmente localizables.

El reglaje de ralentí puede ser efectuado con la ayuda de un tacómetro siguiendo los siguientes pasos:

Actuar sobre el tornillo de velocidad (volumen o de tope de mariposa) para llevar el giro del motor hasta el valor preconizado por el fabricante.

Actuar sobre el tornillo de riqueza de manera que se obtenga un progresivo aumento del régimen de giro. Una vez alcanzado el máximo giro, cerrar el tornillo para que el régimen baje unas 50 rpm.

Actuar sobre el tornillo de velocidad para reajustar el giro al valor estipulado.

Actualmente y teniendo en cuenta la normativa de anticontaminación, se hace necesario ajustar el ralentí con ayuda de una analizador de gases de escape, capaz de medir el volumen de CO contenido en los mismos. Con este aparato, el procedimiento de reglaje anteriorqueda modificado a la hora de actuar sobre el tornillo de riqueza de ralentí. Ahora se actuara sobre el tornillo de riqueza de manera que el contenido de CO sea en todos los casos inferior al 3%

 

SincrometroSencillo dispositivo que permite sincronizar los carburadores múltiples, igualando la depresión en cada uno de ellos. Debido a los desgastes del motor (perdidas de compresión, reglaje de válvulas, etc.) con los kilómetros o a la configuración de las admisiones (colectores de admisión de distintas dimensiones) el volumen de mezcla no es el mismo para todos los cilindros, aunque la apertura de las mariposas estén sincronizadas en todos los carburadores. Sirve para cualquier tipo de carburador.

Para un máximo rendimiento del motor es importante que un similar volumen de mezcla pase a través de todos los carburadores que alimentan el motor. Esto se consigue sincronizando los ángulos de apertura de las válvulas de mariposa. Para hacer la sincronización de los carburadores:

Poner el motor a temperatura de funcionamiento (85-90ºC). Con el sincrometro medir la depresión en uno de los carburadores y anotar el valor

medido Hacer lo mismo en el otro carburador. Si las mediciones no son iguales en ambos carburadores, ajustar con el tornillo (3),

figura inferior, hasta obtener igual medida.

Si se dispone de un sincrometro doble podemos hacer la medida en los dos carburadores a la vez.Como alternativa, sino disponemos de un sincrometro, podemos usar una pieza de tubo para escuchar la depresión en cada carburador. Según el sonido podemos saber que carburador tiene una mayor depresión. Con este método se consiguen unos resultados aceptables.

 

 

Modificación de los carburadores

CentradorPara las utilizaciones deportivas se utilizan centradores (carburadores de doble difusor) de forma alargada para evitar turbulencias de combustible producidas por las pulsaciones del motor. Ademas del doble difusor, podemos encontrar hasta triple difusor como se ve en la figura inferior.

 

Problemas con la "Progresión"La progresión como se explico en el estudio teórico del funcionamiento de los carburadores, es

el instante en que la mariposa de gases empieza a abrirse, abandonando la posición de ralentí, en este pequeño espacio de tiempo entra una gran cantidad de aire al motor, que tiene que ser compensada con el combustible que suministra el circuito de progresión, hasta que entre en funcionamiento el circuito principal. Cuanto mas tiempo tarde en suministrar combustible el circuito de progresión, mas se empobrecerá la mezcla que entra al motor, esto puede causar tirones e incluso se puede llegar a calar (parar) el motor. Para evitar esto, una vez que tenemos hecho el reglaje de ralentí correctamente y comprobamos que cada vez que aceleramos desde ralentí, hay unos instantes en que el motor da tirones o se cala, esto nos indica que tenemos que mejorar el funcionamiento de la progresión.

Surtidor principalEl surtidor principal o calibre se puede encontrar en dos tipos de montaje en el carburador, colocados en un portasurtidor o en el mismo cuerpo del carburador. Se trata de una pieza calibrada con gran precisión, y su diámetro es escogido en función del difusor, del numero de cilindros a alimentar y del carburante utilizado. El marcado en centésimas de milímetro se realiza lateralmente en los utilizados en carburadores Weber y en la parte superior para los Solex. El diámetro del surtidor o calibre principal se expresa en números y oscila entre 80 y 220. Una variación de solamente 5 centésimas en el calibre puede provocar una falta de potencia en el motor o un exceso innecesario de consumo de combustible.En caso de modificaciones en el carburador que tengan que ver con el surtidor o calibre, hay que tener en cuenta que el caudal que pasa a través de los orificios calibrados del surtidor no depende solo de la sección de paso, sino también de la longitud y del cono de entrada, por lo que será siempre recomendable montar los surtidores recomendados por el fabricante para ese carburador.

Si queremos cambiar el surtidor principal para modificar las prestaciones del motor, tendremos que buscar un surtidor tomando como referencia el diámetro del difusor del carburador. Para ello utilizaremos un gráfico como el que se ve en la figura inferior. Con esta gráfica se puede elegir el calibre o surtidor principal a partir del diámetro del difusor. Hay que tener en cuenta que esta gráfica sirve partiendo de que disponemos un soplador o calibre de aire de 200 centésimas y que el motor es de 4 tiempos y 4 cilindros.La forma de utilizar la gráfica es sencilla sabiendo el diámetro del difusor marcamos una raya horizontal que se corte con la zona rayada, desde aquí marcamos una raya vertical que se cruce con la base. En la base tenemos la medida en mm (milímetros) del diámetro del calibre que tendrá un margen de elección que se corresponde con la zona rayada de la gráfica.Como ejemplo tomando dos medidas de diámetro de difusor (24 y 27mm). Tenemos un diámetro de calibre de 1,2 a 1,5 (120 a 150) para un difusor de 24. Para un difusor de 27 tendemos un calibre de 1,35 a 1,65 (135 a 165).Una vez que sabemos el valor del calibre, se puede elegir entre las distintas medidas de diámetro. Por ejemplo: para el caso de 1,35 a 165, sabemos que tenemos disponibles calibres de los siguientes medidas: 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165. Escogeremos el que mejor prestaciones ofrezca en el funcionamiento del motor.Como norma a seguir, decir que existe una relación practica entre el diámetro del difusor y el diámetro del calibre principal. Por cada milímetro de aumento del diámetro del difusor se requiere de un aumento de 0,05mm de diámetro de calibre. En caso contrario, disminución del diámetro del difusor, hay que disminuir el diámetro del calibre en la misma proporción.

Es posible conseguir algo más de potencia cambiando el calibre principal por el número siguiente (siempre usando piezas nuevas y originales); por el contrario, si se busca economía en el consumo y cuando no se pretenden aceleraciones brillantes, ni grandes velocidades, se puede cambiar por el del número inmediato inferior.

 

Sopladores (calibres de aire) y tubos de emulsiónLos sopladores pueden estar situados en la salida de cuba del circuito principal, fijo en el tubo de emulsión o en el interior del propio tubo de emulsión.Si se aumenta el diámetro de paso del soplador se empobrece la mezcla mientras que si aumentamos el diámetro del surtidor principal se enriquece la mezcla.Para los tubos de emulsión, el tipo y diámetro son determinados por el fabricante después de realizar estudios sobre bancos de prueba de motores. Será necesario, referirse siempre a las tablas del propio fabricante para cualquier modificación.

Si aumentamos el diámetro del calibre de aire, se empobrece la mezcla proporcionalmente mucho mas en lo altos regímenes de revoluciones que en los bajos regímenes (situación que no sucede en el calibre de combustible, ya que cuando éste lo reducimos empobrecemos por igual la mezcla a todos los regímenes).En la practica se puede considerar que un aumento de 15 centésimas en el calibre de aire equivale a una disminución de 5 centésimas en el diámetro del calibre principal de combustible. De aquí podemos deducir que se puede conseguir el mismo resultado tanto si modificamos el calibre de aire como el calibre de combustible.

 

 

Nota: a lo largo del articulo se ha mencionado la palabra "calibre principal" como parte del carburador, a este elemento también se le denomina de varias formas como: surtidor, chiclé, chicler, chicleur, gliceur, etc.

Dispositivos auxiliares del carburadorAdemas de los elementos imprescindibles que forman el carburador y que hemos estudiando en capitulos anteriores, se han ido incorporando otros dispositivos a medida que evolucionaba el carburador y se le exigia una mezcla mas precisa para cumplir por ejemplo con la normativa anticontaminación.

 

Electroválvula de corte de ralentíHay carburadores que tienen incorporado en el circuito de ralentí una electroválvula capaz de introducir una aguja conica en el calibre de ralentí, cortando el suministro combustible a ralentí cuando es activada la electroválvula. Cuando se acciona la llave de contacto del vehículo la electroválvula se activa haciendo que la aguja conica se retire del calibre de ralenti dejando paso al combustible y permitiendo que el motor funcione. Cuando se para el motor con la llave de contacto, la electroválvula se desactiva introduciendo la aguja conica dentro del calibre de ralentí, cortando el suministro de combustible, con esto se impide que se arrastre combustible mientras los pistones siguan moviendose dentro del motor por la inercia. Este combustible llegaria a los cilindros, donde se depositaria en forma de gotas, produciendo una accion de lavado de los cilindros, que se llevaria el aceite que los protege del desgaste en el proximo funcionamiento del motor.

 

Compensador de ralentíLos vehículo equipados con sistemas de aire acondicionado o direcciones asistidas, suponen una carga extra para el motor, y si a esto le sumamos que pueden entrar en funcionamiento en cualquier momento, el resultado es una perdida de potencia del motor que cuando se encuentra en régimen de ralentí, puede provocar el funcionamiento a tirones o el calado del motor. Para evitar este inconveniente necesitamos de un dispositivo que acelere el motor antes de que entren en funcionamiento los sistemas que suponen una carga adicional (aire acondicionado, dirección asistida) para el motorEl dispositivo que sirve para compensar el ralentí, esta formado por un pulmón corrector (figura inferior) que por medio de un sistema de palancas (4), actua sobre la leva de mando del acelerador para aumentar ligeramente el régimen de giro, mediante apertura parcial de la mariposa de gases.El compensador de ralentí esta formado por una capsula de vacío o pulmón que toma a través del conducto de entrada (3) el vacío que coje del propio carburador a través de la toma (5).

 

En la figura inferior se ve el esquema de conexionado de vacío que actua sobre el dispositivo compensador de ralentí.(1). A traves de la toma (2) del carburador se transmite el vacío que pasa a su vez por la electroválvula (3) que controlara el paso del mismo, cortando o dejando pasar el vacío al pulmón corrector del dispositivo compensador de ralentí. La electroválvula de ralentí sera activada por una señal electrica que es enviada por el sistema de control del aire acondicionado o de la dirección asistida cada vez que entre en funcionamiento.

 

Amortiguador para el cierre de la mariposa de gasesPara evitar que la mariposa de gases se cierre de golpe cuando se deja de pisar el acelerador, algunos carburadores disponen de un dispositivo que hace que la mariposa, una vez que se suelta el pedal del acelerador, se cierre lentamente. El no tener este dispositivo provoca que la mezcla se empobrezca repentinamente y teniendo en cuenta que el motor sigue girando a un numero alto de revoluciones, en estas circunstancias la tasa de hidrocarburos no quemados es muy alta por lo que el grado de contaminación del vehículo será elevado. El amortiguador para el cierre de la mariposa de gases es de funcionamiento hidroneumático.

 

Resistencia de calentamientoLa zona del carburador donde esta situada la mariposa de gases (cuerpo de mariposa) es proclive a la congelación, también se ve afectado el orificio de salida del circuito de ralentí. Para evitar el enfriamiento y el posible hielo que se puede formar en esta zona del carburador, se dispone en algunos modelos de carburador, una resistencia eléctrica de calentamiento que evita el enfriamiento excesivo de esta parte. frío

 

Sistema enriquecedor de mezcla durante el calentaimiento del motorAlgunos carburadores utilizan este sistema, que funciona solo durante el calentamiento del motor. La electroválvula (7) es activada por el termocontacto (8) que es sensible a la temperatura que le transmite el liquido de refrigeración del motor. Por debajo de la temperatura de 70ºC el termocontacto esta abierto, por lo que no se activa la electroválvula. El combustible entra en la cámara donde esta la membrana (4) y el émbolo (5). Por la otra cara de la membrana, el vacío que es transmitido desde debajo de la mariposa de gases, a través, del conducto de vacío (2), actua sobre la membrana atrayendola y comprimiendo el muelle (3).Para pequeñas aperturas de mariposa de gases, el vacio que existe por debajo de la misma es grande, el cual actua sobre la membrana comprimiendo el muelle. La membrana que a su vez mueve el émbolo (5) no actua sobre la válvula de bola (1), por lo que la bola es apretada contra su asiento por el otro muelle. Durante las aceleraciones o medias cargas del motor, el vacío por debajo de la mariposa de gases, decrece, por lo que este ya no actua atrayendo la membrana. Por el contrario la membrana se ve empujada por el muelle (3) haciendo que el émbolo presione sobre la bola despegandola de su asiento. En esta situación el combustible pasa a traves de la válvula de bola, entrando en el tubo de emulsión (6), con lo que se enriquece la mezcla en el circuito principal del carburador.

Para temperaturas del liquido de refrigeración del motor por encima de 70ºC, el termocontacto cierra activando la electroválvula, que a su vez hace retroceder el émbolo, por lo que la válvula de bola cierra sobre su asiento, el paso de combustible para enriquecer la mezcla. En esta situación el vacío que existe por debajo de la mariposa de gases, no sirve para actuar sobre la membrana ya que la fuerza que ejerce la electroválvula es mayor que la fuerza que ejerce el vacío..

 

Carburador con compensador de altitud (cápsula altimetrica)Algunos carburadores cuentan con un sistema corrector de mezcla según la altitud por donde se mueva el vehículo. Sabido es que a medida que se sube de altura (a partir de 1200-1500 metros), la presencia de oxigeno disminuye, por lo que la mezcla se enriquecería en exceso, en caso de no contar con un sistema que permita adaptar la cantidad de combustible a suministrar en función de la altitud. El sistema compensador de altitud consiste en una cápsula altímetrica (barométrica) que mueve una aguja cónica que se introduce mas o menos dentro del surtidor principal o gliceur, cerrando la salida de combustible en mayor o menor volumen hacia el tubo de emulsión. A mayor altitud mas se introduce la aguja cónica en el calibre, por lo tanto la cantidad de combustible que suministra el carburador disminuye, lo mismo que hace el aire (oxigeno) que entra en los cilindros del motor.

Distribución variable

IntroducciónFundamentalmente, cuanto mayor es la cantidad de aire que penetra en el cilindro, mayor será la potencia que desarrolla el motor, por eso es fundamental el sistema de distribución que es el encargado regular los tiempos del funcionamiento del motor. La distribución (respiración) del motor va estar controlada por el árbol de levas que es el elemento fundamental junto con las válvulas.

Cuanto más rápido gira un motor, más difícil resulta llenar los cilindros, puesto que las válvulas abren y cierran mucho más deprisa. Lo ideal es que la válvula de admisión se abra un poco antes del inicio de la carrera de admisión, y la de escape un poco antes de iniciarse la carrera de escape, para ayudar así al vaciado y llenado de los cilindros. El inconveniente proviene de que el momento óptimo de apertura de las válvulas es diferente para cada régimen del motor, por lo que resulta imprescindible sacrificar rendimiento en todos los regímenes de giro para obtener un resultado aceptable también en todos los regímenes de giro. Lo que hace la distribución variable es precisamente cambiar el momento de apertura y cierre de las válvulas en función del régimen del motor. Los sistemas más sofisticados también pueden controlar el tiempo durante el que la válvula permanece abiertaA la hora de cambiar los tiempos de distribución tenemos que hacer una serie de consideraciones sobre los sistemas de distribución en general:

Sincronización de las válvulasEn la figura inferior se ilustra un diagrama de distribución así como la apertura de las válvulas y el llamado "cruce de válvulas". Hay que destacar los siguientes puntos:

La válvula de admisión debe abrirse antes del P.M.S., es decir, antes de que el pistón empiece a descender en el tiempo de admisión.

La válvula de admisión permanece abierta mucho después del P.M.I., (en plena fase de compresión) para aprovechar la velocidad de los gases entrantes, lo cual ayuda a introducir una cantidad adicional de la mezcla de aire y combustible en el cilindro.

La válvula de admisión regula el rango de revoluciones del motor. Si esta se cierra mas tarde, entra mas combustible en el cilindro y, por lo tanto, las revoluciones aumentan.

El punto de cierre de la válvula de admisión también determina la relación de compresión efectiva, opuesto a lo que ocurre con la relación de compresión estática. Si la válvula se cierra mas tarde, la compresión real del motor será menor.

La válvula de escape debe abrirse mucho antes de que termine el tiempo de explosión para liberar la presión de los gases en expansión que están en el cilindro antes de que

el pistón suba en el tiempo de escape. La potencia del motor no se ve afectada por el hecho de que las válvulas de escape se abran en ese punto, ya que la mayor parte de la potencia de los gases en explosión ha sido transmitida al pistón durante el tiempo de explosión. La válvula de escape debe estar casi totalmente abierta en el momento en el que pistón alcance la velocidad máxima. De esta manera, no hay resistencia al movimiento causada por la presión del gas de admisión, la cual produciría una perdida de bombeo.

La leva mantiene abierta la válvula de escape pasado el P.M.S. En regímenes elevados, la inercia del gas que sale del cilindro crea un vacío tras de si, absorbiendo más mezcla de admisión. Al vaciar al máximo el cilindro de gases de escape, aumenta la capacidad para alojar la mezcla fresca de aire y combustible, aumentado así la potencia del motor.

 

Cruce de válvulasEl periodo de cruce de válvulas tiene lugar en el inicio del tiempo de admisión, cuando la válvula de admisión ya esta abierta y la de escape no se ha cerrado por completo. Los motores de serie tienen un cruce de válvulas de 15 a 30 grados de giro del cigüeñal. En el ejemplo de la figura superior la magnitud del cruce es de 20 grados. Los árboles de levas de los vehículos de carreras tienen cruces de válvulas que van de 60 a 100 grados. Un cruce adicional proporciona un llenado de cilindro mas eficaz a altas revoluciones, pero produce un vacío en el motor mas bajo, así como una mayor pobreza en el rendimiento en los bajos regímenes, en la calidad de marcha en ralentí y en la economía de combustible a baja velocidad.Si la válvula de admisión se abre demasiado pronto, la calidad de marcha en ralentí se deteriora, mientras que el rendimiento en regímenes elevados no mejora demasiado. La velocidad máxima del pistón en el tiempo de admisión se alcanza antes de la apertura máxima de válvula, por lo que si la válvula se abre antes, podría mejorar la respiración del motor. El factor del cruce de válvulas que afecta al rendimiento en regímenes elevados es el cierre de la válvula de escape. De hecho, aumentar el tamaño de la válvula de escape y su orificio correspondiente no suele considerarse demasiado adecuado para la obtención de mas potencia, ya que la válvula de escape limita en mayor medida el flujo procedente del cilindro a medida que se cierra.

Un cruce elevado de válvulas puede generar problemas de holguras entre la válvula y el pistón, es decir, que podrían llegar a tocarse. La elevada alzada de las válvulas no causa este problema, ya que el pistón esta en una posición baja dentro del cilindro cuando la válvula se abre al máximo.Un cruce válvulas mas reducido aumenta la presión en el cilindro a revoluciones mas bajas.Los diseñadores de árboles de levas intentan minimizar el cruce de válvulas al tiempo que procuran maximizar el rendimiento en regímenes elevados.

 

Forma de levasLas levas están formadas por un circulo base y una cresta que esta flanqueada por dos costados mas o menos rectos. Las levas tienen un contorno preciso. Su forma constituye una solución de compromiso, ya que el perfil de leva que mejora el rendimiento a altas revoluciones impide un funcionamiento optimo a bajas revoluciones. Esto se debe a la inercia de los gases. La inyección de aire mas grande tiene lugar cuando la velocidad del pistón alcanza su nivel máximo, que ocurre cuando el diferencial de presión entre el interior y el exterior llega a su máximo.Los dos factores que caracterizan el contorno de la leva son la alzada y el ángulo de apertura. La alzada es la altura a la que la leva eleva el taqué, mientras que el ángulo de apertura es el numero de grados del giro del cigüeñal durante los cuales la válvula esta fuera de su asiento.

La mayor parte de los árboles de levas están diseñados para dividir el cruce de válvulas, es decir, mantener la misma apertura de las válvulas de admisión y de escape en el P.M.S. Si la válvula de admisión está mas abierta en el P.M.S. que la de escape, se dice que el árbol de levas esta "adelantado", mientras que si esta ultima es la que esta mas abierta que la primera, el árbol de levas esta "retrasado". Un árbol de levas de patrón único tiene levas con la misma forma en ambos costados (flanco de cierre y flanco de apertura). Un diseñador de arboles de levas puede efectuar un ajuste fino en el funcionamiento del motor cambiando el punto en el que se abre o se cierra una válvula. Las levas cuyos flancos presentan formas distintas se consideran "asimétricas".

 

Arboles de levas de alto rendimientoSe instalan arboles de levas de alto rendimiento sin tener en cuenta que esto conlleva otras modificaciones necesarias. Estos árboles de levas deben ir acompañados de muelles mas fuertes para que los componentes de las válvulas se mantengan en contacto en regímenes elevados (para evitar el fenómeno de "válvula flotante"). Tenga cuidado de no llegar a la compresión total del muelle, en el caso de que el árbol de levas nuevo produzca una alzada de válvula demasiado elevada para la altura del muelle. En tal caso, lo mas conveniente será utilizar doble muelle (uno interno y otro externo). Cuando se alcanza al nivel máximo de la

alzada de válvula, debe haber una holgura mínima entre las espiras del muelle de 0,25 a 0,30 milímetros. Otro inconveniente que puede haber es que la alzada de la válvula esta limitada por la parte superior de la guía de válvula y la holgura entre las válvulas y la parte superior del pistón, hay que evitar que lleguen a tocarse, si se produce este hecho, habría que rectificar dichos elementos.

Nota: cuando instale calces para los muelles de válvula o un árbol de levas con alzada aumentada (alto rendimiento), verifique que los muelles no se comprimen al máximo..

El cambio del árbol de levas por otro de alto rendimiento suele ir acompañado de modificaciones o cambios en el colector de admisión, escape y sistema de alimentación de combustible (carburador, inyección).

Distribución variableSistema que permite modificar los ángulos de apertura de las válvulas para aumentar el tiempo de llenado y vaciado del cilindro cuando el motor gira alto de vueltas y el tiempo disponible para ello es menor. Estos sistemas permiten utilizar el tiempo óptimo de apertura y cierre de las válvulas a cualquier régimen de giro del motor. Según el fabricante del sistema se utilizan diferentes soluciones que modifican el calado de los árboles de levas, hacen actuar otra leva a altas revoluciones o modifican por medio de excéntricas la posición del árbol de levas sobre sus apoyos. Hay dos sistemas fundamentales a la hora de variar la distribución.1.- Variación de la alzada de válvula, con ello se consigue modificar simultáneamente el avance y cierre de la válvula, además de disminuir el área de paso de los gases frescos.2.- Desplazamiento del árbol de levas con respecto al cigüeñal.De la combinación de estos dos movimientos es posible ajustar cada uno de los ángulos de manera independiente al valor deseado.

 

Convertidores de fase Es posible adaptar el diagrama de distribución de un motor para conseguir un buen compromiso entre las exigencias de empuje a bajos regímenes y elevado rendimiento volumétrico (buen llenado de la cámara) a altos regímenes utilizando un variador de fase. Los hay de varios tipos, pero el más utilizado es el que controla la admisión variando la posición angular del árbol de levas respecto al engranaje que lo arrastra. Esta variación se controla a través de un accionador electromagnético comandado por la centralita del motor, de forma que la presión del aceite en el mecanismo variador de fase permite ese desacoplamiento de unos grados en el árbol. Los perfiles de las levas (alzada) propiamente dichos y, con ello, también la carrera de la válvula no se modifican. Para un rendimiento eficaz de este sistema basta con modificar los tiempos de distribución de las válvulas de admisión. Los ensayos realizados han demostrado que una modificación de los tiempos de distribución de las válvulas de escape no aportan una mejora significativa.

La utilización de convertidores de fase, normalmente, solo se hace en motores con dos árboles de levas en cabeza (DOCH), tal y como los encontramos en motores multivalvulas. Sin embargo. la primera regulación de árboles de este tipo, fabricada en serie, se introdujo en un motor de 2 válvulas por cilindro de Alfa Romeo en el modelo Twin Spark de 2,0 litros, el cual también dispone de 2 árboles de levas en cabeza. Este motor gracias al convertidor de fase y a un doble encendido, da unos valores de rendimiento de 150 CV que, normalmente, solo los alcanzan motores multiválvulas y, por tanto, demuestra como a pesar de usar un motor de 2 válvulas se consigue unos valores de potencia elevados.

El elemento mas importante del "variador de fase"es el actuador electro-hidráulico acoplado al engranaje que arrastra en rotación al árbol de levas de las válvulas de admisión. Este actuador permite dar al mismo árbol dos posiciones angulares diversas y, por lo tanto, variar los tiempos de apertura de las válvulas de admisión. Su regulación está dirigida por el microprocesador del sistema electrónico de gestión del motor y que en este caso es la centralita que gestiona tanto el sistema de inyección como de encendido BOSCH Motronic. La lógica de actuación de la variación de fase se establece de antemano, de manera tal que el cruce de válvulas -es decir, esa fracción del ciclo de funcionamiento del motor durante la cual están abiertas de manera simultánea las válvulas de admisión y de escape- se reduzca a los regímenes bajos y con poca carga, y aumente en los regímenes altos y en caso de fuerte solicitación de potencia. De ese modo se obtienen los siguientes resultados: - En los regímenes altos y medio-altos y en caso de fuerte demanda de potencia (puesta en fase normal), llenado óptimo de los cilindros y, por lo tanto, máximo de la potencia y del par. - En los regímenes bajos y medio-bajos y con reducidas cargas (puesta en fase atrasada), regularidad óptima de funcionamiento y reducción de los consumos específicos. - En todos los regímenes, reducción al mínimo de las emisiones que contaminan.

En el convertidor de fase normalmente se regulan hacia adelante o hacia atrás los árboles de levas de admisión durante el funcionamiento alrededor de 10º a 20º con respecto al ángulo entre árboles de levas (que corresponde a 20 - 40º del ángulo de calado respecto al cigüeñal). Para la construcción de tales mecanismos de regulación solo son adecuados aquellos mandos del árbol de levas en los que las cadenas de distribución (o correa de distribución) discurra a lo largo de los 2 árboles de levas o bien solo se accione el árbol de levas de escape. Entre la rueda de propulsión de accionamiento del árbol de levas y el árbol de levas de admisión se instala un mecanismo electrohidráulico de torsión, que lleva a cabo la torsión relativa deseada y que es gestionada electrónicamente.Durante la torsión del árbol de levas de admisión se modifican simultáneamente 4 parámetros importantes del diagrama de distribución.- El cruce de válvulas- El inicio de la apertura de admisión- El fin del cierre de la válvula de admisiónEstos parámetros tienen una influencia esencial sobre la potencia y el par motor, pero también sobre la calidad de la marcha en vacío, del comportamiento de los gases de escape y del consumo.Hay dos procedimientos de regulación que se utilizan hoy en día en los convertidores de fase que dependen de la carga y del numero de revoluciones. Vamos a explicar todo esto tomando el ejemplo del motor V6 de 24 válvulas de Mercedes.- En la marcha en vacío y para la zona inferir de la carga parcial, el árbol de levas de admisión esta atrasado, lo cual da como resultado una calidad elevada de la marcha en vacío y un buen comportamiento de respuesta.- Como muy tarde a 2000 r.p.m. se produce la posición adelantada del árbol de levas de admisión a 34º del ángulo de calado respecto al cigüeñal, para conseguir el incremento deseado del par motor.- Algo por encima de 5000 r.p.m. se produce la posición atrasada del árbol de levas de admisión, para mantener la potencia elevada hasta el régimen de revoluciones máximo (7000).

En el motor V8 de 5 litros de Mercedes se utiliza la regulación del árbol de levas, incluso, para la limitación de la potencia, dependiendo de la velocidad de conducción: a una velocidad de 250 km/h pasan ambos arboles de levas de admisión de nuevo a la posición adelantada.

La desventaja que muestran los convertidores de fase sencillos es que los perfiles de levas y, por tanto, las curvas de elevación de las válvulas se mantienen. Se han realizado diferentes ensayos para tratar de eliminar este defecto por medio de perfiles cónicos de levas (figura inferior). La utilización de levas cónicas en el árbol de levas requieren debido a la forma de las levas, de un segmento de ajuste entre el fondo del empujador y la leva. La torsión del árbol de levas se produce por medio de un dentado helicoidal entre el árbol de levas y su corona de

arrastre. La distribución de la presión del aceite para el desplazamiento del árbol de levas la proporciona un regulador que actúa debido a la fuerza centrifuga.

 

Sistema VANOSEste sistema no deja de ser un convertidor de fase aunque tenga una denominación distinta. VANOS son las siglas de Variable Nockenwellen Steuerung (separación variable del árbol de levas) que es un sistema de distribución variable empleado por la marca BMW. Consiste en desplazar el calado del árbol de levas utilizando la presión del aceite del sistema de engrase. El sistema aumenta el cruce de válvulas cuando el motor gira a altas revoluciones. El adelanto o retraso del árbol de levas con respecto al cigüeñal dependerá de las condiciones de funcionamiento del motor (carga, r.p.m. y temperatura).Por medio de una gestión electrónica del motor y también de un electroimán se conecta una válvula distribuidora 4-2 (4 vías, 2 posiciones), para lo cual un pistón hidráulico admite alternativamente presión del aceite del motor y se mantiene en sus dos posiciones iniciales posibles por medio de topes mecánicos. En el pistón se encuentra un eje dentado montado sobre rodamientos de baja fricción, que transforma la carrera del pistón por medio de un dentado helicoidal en un giro del árbol de levas con relación a la rueda dentada accionadora. El margen de ajuste es de 25º del ángulo de calado con respecto al cigüeñal. Gracias al sistema VANOS se ha logrado reducir el tiempo de apertura de las levas de admisión de 240º a 228º, sin reducir por eso el rendimiento máximo del motor. Esta medida tiene, ante todo una ventaja con respecto a la calidad en marcha en vacío.

Un sistema mas complejo utilizado por BMW para motores de 3 litros de cilindrada, es el que permite cualquier posición intermedia del árbol de levas de admisión dentro de un ámbito total de regulación de 42º. La regulación del vehículo para una velocidad máxima de 250 km/h también se produce por medio de este sistema.El sistema de accionamiento que utiliza el aceite a presión para su funcionamiento cuenta con un sistema propio que trabaja con una presión de 100 bar y también dispone de un depósito de aceite. La bomba de aceite de alta presión esta integrada en la unidad de regulación y se acciona por medio del árbol de levas de escape. La presión elevada del aceite es necesaria, para mantener el pistón regulador, que realiza la torsión de la rueda dentada hacia el árbol de levas de admisión por medio de un dentado helicoidal, en cualquier posición intermedia con seguridad. Para ello se requieren también 2 válvulas de mando electromagnéticas, así como 2 ruedas con marcas para la posición de los árboles de levas con sus correspondientes indicadores de posición. La información necesaria para la regulación procede de un mecanismo de mando propio del motor.

 

Con el paso del tiempo BMW incorpora la tecnología del sistema de decalador variable a los dos arboles de levas, es decir, al de admisión y también al de escape. Se regulan en continuo los árboles de levas de admisión y de escape dentro de un campo amplio, lo que provoca una elevada potencia especifica y al desarrollo homogéneo del par motor. El sistema VANOS doble o también denominado Bi-VANOS es la denominación que se da al sistema que acabamos de explicar con regulación en ambos arboles de levas (admisión, escape).

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Porsche: utilizo en sus modelos 968 y en las primeras series del 996 Carrera un sistema (Variocam) para variar los tiempos de distribución un tanto peculiar. El mecanismo hidráulico controlado por la unidad electrónica de control según el régimen de vueltas del motor empuja con dos patines y abre la cadena, que mueve los árboles de levas, provocando su desplazamiento y por lo tanto se produce un reajuste del los tiempos de apertura y cierre de las válvulas de admisión. Al reducir el número de vueltas del motor los muelles repliegan el mecanismo de empuje de la cadena a su posición inicial. Este dispositivo se monta sobre una distribución de 4 válvulas por cilindro y se complementa con un sistema de distribución variable.

Si quieres ver una animación de este sistema haz clic aqui

Este sistema de distribución variable es controlado por una señal eléctrica que envia la centralita de inyección (ECU) hacia un actuador que empuja unos patines que tensan la cadena de distribución. La regulación de la distribución se hace siguiendo unos parametros:

Para regimenes inferiores a 1500 rpm, las válvulas de admisión abren 7º despues del PMS y cierra 52º después del PMI. Con estos parametros, el motor funciona con un giro uniforme a bajas rpm, y la emisión gases sin quemar es muy baja debido a que no existe cruce de válvulas.

Para regimenes comprendidos entre 1500 y 5500 rpm, el árbol de levas de admisión recibe un avance de 9º respecto al de escape. Esto significa que las válvulas de admisión abre 8º antes del PMS y cierran 37º después del PMI. Con este diagrama se consigue un buen llenado de los cilindros y un aumento del par motor.

A partir de 5500 rpm, el árbol de admisión vuelve a la posición inicial, es decir, apertura 7º después del PMS y cierra 52º despues del PMI. Como vemos esto es una contrariedad, pero es debido a que la alta velocidad de entrada de los gases de la mezcla necesitan un mayor retraso al cierre de admisión. para aprovechar su inercia y lograr que entre mas cantidad de mezcla en los cilindros.

Este sistema de distribución cambia el momento en que abren y cierran las válvulas de admisión pero el ángulo total de apertura permanece invariable. Las valvulas de escape cuyos tiempos de distribucion permanecen constantes, tienen un adelanta a la apertura de escape (AAE) de 31º y un retraso al cierre de escape (RCE) de 1º.

 

 

Audi A3 1.8l 5V y 2.8 V6: este motor utiliza un sistema parecido al anterior donde se varian los tiempos de distribución actuando sobre el árbol de levas de admisión.

En la posición de reposo la "linea de control A" esta abierta y el aceite a presión actua sobre el "pistón actuador" por debajo del "pistón actuador", por lo tanto no hay variacion en la apertura de las válvulas de admisión..

Por encima de las 1300 rpm la "linea de control B" esta abierta y el aceite a presión actua por encima del "pistón actuador" que empuja los patines hacia abajo, con lo que se adelanta la apertura de las válvulas de admisión.

A partir de 5000 rpm, el árbol de admisión vuelve a la posición inicial, es decir se retrasa la apertura de las válvulas de admisión. Esto se debe a que la alta velocidad de entrada de los gases necesita de un mayor retraso al cierre de admisión, para aprovechar su inercia y lograr que entre mas cantidad de mezcla en los cilindros. Este variador de los tiempos de distribución cambia el momento de apertura y cierre de las válvulas de admisión pero el ángulo total de apertura permanece invariable.

 

Sistema VTEC de Honda

Siglas de Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System. Honda presento en el año 1989 un sistema para la variación de los tiempos de distribución, en el cual los arboles de levas no se torsionan. No solo se regula la fase de apertura, sino el también el tiempo y la sección de la misma. El objetivo de esta medida son leyes creadas a medida para la apertura de la válvulas para regímenes de revoluciones diferentes. Para un numero de revoluciones medio, los tiempos de apertura mas cortos y una carrera de válvula menor elevan la velocidad de gas y, por tanto, también el llenado y el par motor dentro de este margen. Para un numero de revoluciones superior, los tiempos de apertura mas largos y una carrera de válvula mas grande intensifican la respiración del motor, lo cual, a su vez, tiene un efecto sobre la potencia.

El método por el cual puede conseguirse este efecto, requiere para 4 válvulas por cilindro, 6 levas y 6 balancines de palanca. Las levas externas, que están asignadas directamente a las válvulas, portan perfiles suaves y la leva central tiene los tiempos de distribución mas largos y la carrera de la leva mas grande. En el régimen de revoluciones bajo, solo están activas las levas externas, mientras que la leva central se acciona, por decirlo de alguna forma, en vacío, es decir, no tiene efecto alguno sobre las válvulas de los balancines de palanca centrales. Un muelle adicional evita que se pierda el contacto entre la leva y el balancín de palanca. Existen unos pasadores que se pueden desplazar de forma hidráulica y que entre 5000 y 6000 r.p.m. realizan una conexión mecánica entre los 3 balancines de palanca. Desde ese momento es la leva central mas grande la que señala la apertura de la válvula. La presión de distribución necesaria para el desplazamiento la proporciona el circuito de aceite lubricante del motor. Para que el acoplamiento de los balancines de palanca funcione bien, es necesario que los círculos de base de todas las levas sean igual, de modo que cuando las válvulas estén cerradas los alojamientos y los pasadores estén alineados.Honda ha demostrado la capacidad de rendimiento del sistema VTEC (DOCH) que tiene dos árboles de levas situados en la parte superior

Resumiendo el sistema de distribución variable empleado por Honda en sus automóviles se basa en una tercera leva en cada cilindro que entra en funcionamiento a altas revoluciones. El balancín de esta leva no actúa a bajas revoluciones, mientras que al acelerar, la presión del aceite desplaza un vástago entre los balancines de las otras levas y el de la leva central, quedando todo el conjunto unido. En este momento los balancines son abiertos por la leva con mayor perfil (que es la central) y se incrementa el alzado de las válvulas y su momento de apertura y de cierre. Cuando el motor reduce el régimen de giro, el vástago se recoge y el balancín central queda suelto. El perfil que ahora actúa es el de las levas exteriores. Este sistema se acopla a las válvulas de admisión y escape en los motores de doble árbol de levas (DOCH) y solamente a las válvulas de admisión en los motores de un árbol de levas (SOCH).

Dependiendo del enclavamiento de los pernos o bulones se pueden obtener los siguientes estados de funcionamiento.

Estado 1. Por debajo de las 2500 rpm y con el motor con poca carga, los tres bulones están desenclavados con lo que los balancines pueden girar unos con respecto a los otros. El de más a la izquierda está apoyado sobre un anillo mecanizado en el árbol de levas, con lo que la alzada de la válvula correspondiente será nula, permaneciendo cerrada. El motor pues, estará funcionando en modo 12 válvulas (3 válvulas por cilindro). El balancín intermedio por no estar enclavado no acciona ninguna válvula.El balancín de la derecha es accionado por la leva de perfil más suavizado, accionando su correspondiente válvula, con lo que se obtiene un diagrama de distribución propio de un motor elástico con un rendimiento de la combustión alto.

Estado 2. Al sobrepasar las 2500 r.p.m. o acelerar, se introduce presión al bulón superior, enclavándolo, con lo que los balancines extremos se hacen solidarios. Con ello las dos válvulas de admisión son accionadas por el perfil de leva más suave, funcionando el motor en modo 16 válvulas. El motor opera en este estado desde alrededor de la 2500 r.p.m. hasta las 6000.

Estado 3. Cuando el motor sobrepasa las 6000 r.p.m. se manda presión al bulón inferior, haciendo solidarios los tres balancines, con lo que pasan a ser accionados por el perfil de leva de mayor alzada. Con ello se consigue una mayor potencia, propia de un motor rápido.

 

 

 

Una variante del VTEC es el VTEC-E, la "E" viene de "Econony", este sistema se adapta al funcionamiento de un motor con mezcla pobre. El objetivo de este motor esta en la reducción del consumo de combustible y de las emisiones de los gases de escape. Para el primer VTEC-E Honda utilizo como base el conocido motor Civic de 4 cilindros y 1,5 litros. Para la desconexión de las válvulas se utiliza el VTEC-SOCH desarrollado con tan solo un árbol de levas situado en la parte superior.

El VTEC-E no actúa sobre las válvulas de escape teniendo estas una distribución fija. El sistema solo actúa sobre las válvulas de admisión, a bajas r.p.m. solo abre una de las válvulas y altas r.p.m. abren las dos. De esta manera se aprovechan las ventajas de los motores de dos

válvulas por cilindro en unos momentos determinados y en otros momentos las ventajas de los motores de 4 válvulas por cilindro.

El funcionamiento de este sistema se puede dividir en dos estados:

Balancines sin acoplar : por debajo de de 2500 r.p.m. las balancines primario y secundario actúan independientemente y son movidos por las levas (1), de 8 mm de alzada, y (2), de 0,65 mm de alzada. Esta pequeña abertura evita la acumulación no deseable de la mezcla en el segundo conducto de admisión. El uso de una sola entrada para la mezcla provoca un fuerte turbulencia dentro del cilindro que permite realizar una combustión mas eficaz, incluso con mezclas pobres. Con la apertura de una sola válvula el llenado del cilindro mejora a bajas r.p.m. por lo que aumenta el par motor. La válvula de admisión que se mantiene inactiva se acciona durante esta fase, también por motivos de refrigeración, por medio de una leva muy plana con una carrera de tan solo 0,65 mm, mientras que la válvula que trabaja realiza toda la carrera de la válvula que es de 8 mm.

Balancines acoplados : a partir de 2500 r.p.m., el calculador de la inyección envía una señal al actuador hidráulico que da paso a la presión que desplaza los pistones que acoplan los balancines. Es la leva de mas alzada (8 mm) la que mueve las dos válvulas de admisión con la misma elevación y los mismo tiempos de distribución. En estas condiciones aumenta la potencia al aumentar el numero de r.p.m..

El colector de admisión dispone ademas de un sistema de admisión variable, que selecciona el conducto de admisión mas favorable teniendo en cuenta el numero de r.p.m. del motor.

Valvetronic

El sistema Valvetronic de BMW combina la regulación de los tiempos de distribución (VANOS doble) con una regulación continua de la carrera de las válvulas de admisión. El árbol de levas no actúa directamente sobre la palanca de arrastre que, por su parte acciona la válvula, sino que actúa sobre una palanca intermedia. Sin embargo, esta palanca intermedia no se encuentra en posición horizontal debajo del árbol de levas sino que está ubicada en posición vertical junto a dicho árbol. La palanca intermedia está dotada en el centro de un rodillo que está en contacto con la leva (árbol de levas). El extremo inferior de la palanca intermedia está apoyado sobre el rodillo de la palanca de arrastre, mientras que en la parte superior está apoyada en un eje excéntrico dotado a su vez de un segundo rodillo.

Cuando gira el árbol de levas, la palanca intermedia ejecuta un movimiento pendular. Para conseguir que este movimiento horizontal se transforme en un movimiento vertical, la palanca intermedia tiene en su parte inferior un perfil sumamente complejo que, a primera vista, tiene forma de bumerang, ya que la mitad del perfil transcurre casi paralelamente a la palanca de arrastre, mientras que la otra mitad tiene un ligero ángulo. Sólo cuando la parte en ángulo actúa sobre el rodillo de la palanca de arrastre presionándola hacia abajo, se abre la válvula.

La relación de la palanca ha sido definida de tal modo que tan sólo aproximadamente la mitad de todo el perfil que tiene forma de bumerang actúa sobre la palanca de arrastre. El principio y el final de esa mitad son determinados por el fulcro de la palanca de desviación. Es aquí donde interviene el árbol de excéntrica accionado por un motor eléctrico: si aplica presión sobre el rodillo superior de la palanca de desviación en dirección del árbol de levas, cambia el fulcro de la palanca y, en consecuencia, cambia también la parte efectiva del perfil en forma de bumerang. De esta manera es posible variar de modo continuo la carrera de la válvula de admisión, teóricamente desde las posiciones completamente cerrada hasta completamente abierta. Este es el principio de funcionamiento del sistema VALVETRONIC.

Cuando el motor ha de entregar su máxima potencia, la alzada de las válvulas es alta de modo que descubren una mayor sección de paso al aire, facilitando su entrada a los cilindros. Si se le hace funcionar a cargas bajas, la alzada se reduce, de forma que la sección de paso es menor, limitando de este modo la entrada de aire. La alzada de las válvulas puede variar desde los 0,0 a los 9,7 milímetros, en función del aire necesario para la combustión.

Si el llenado de los cilindros del motor no se controla por medio de una válvula mariposa, sino por medio de una carrera variable de las válvulas, se puede mejorar el rendimiento del motor otto en aproximadamente un 10%, porque ya no es necesario aspirar en contra de la depresión existente en el multiple de admisión. Para la fabricación del sistema valvetronic de BMW se utilizan unos valores de tolerancias muy reducidos. Para garantizar que todas las válvulas de admisión tengan siempre el mismo grado de apertura, se funden, durante el montaje de la culata, cada uno de los conductos por separado. Si se producen desviaciones, deben sustituirse las piezas mecánicas de accionamiento. Cuantos mas cilindros (bancadas de cilindros) tenga un motor, mas dificil resultara esa tarea. Ademas de la complejidad del montaje es considerable, por lo cual se trata de un sistema de distribución muy caro.

El sistema Valvetronic de BMW combina la regulación de los tiempos de distribución (VANOS doble) con una regulación continua de la carrera de las válvulas de admisión. Un servomotor eléctrico torsiona el árbol de excéntricas que forma la base de apoyo para la palanca intermedia, que actuan sobre las palancas de arrastre.Un procesador de 32 bits, físicamente independiente de la centralita del motor (ECU), controla el movimiento del motor eléctrico (8), que coloca estos actuadores intermedios, en la posición requerida. El tiempo necesario para cambiar la carrera de las válvulas desde la mínima a la máxima alzada es de 300 ms, el mismo que necesita el sistema de distribución variable Bi-VANOS, en ajustar los tiempos de apertura.La regulación del caudal de aire de entrada se sigue consiguiendo a costa de introducir una restricción a su paso por las válvulas de admisión, y por tanto, de unas ciertas pérdidas por bombeo, pero las pérdidas a través de las válvulas de admisión del motor Valvetronic son menores que la suma de las que se producen en la válvula del acelerador y las de admisión de un motor convencional.

 

 

Únicamente para funciones de diagnóstico y en caso de avería del sistema, el motor Valvetronic de BMW sigue equipando una válvula de mariposa convencional a la entrada del conducto de admisión, que en condiciones normales permanece completamente abierta,

ofreciendo una resistencia despreciable a la entrada del aire.Con este sistema BMW asegura una reducción de consumos, menos emisiones contaminantes sin necesidad de recurrir a catalizadores especiales y una notable mejoria en el agrado de cuducción.

VarioCam Plus

Porsche adopto un sistema de distribución variable cambiando la alzada de las válvulas por medio de empujadores de vaso invertido cambiables. Este sistema lo utilizo por primera vez para el Carrera turbo del año 2000 y, posteriormente, también para los motores por aspiración. Para la marcha en vacío y para una carga reducida son los empujadores de vaso invertido dobles (concentricos) los que funcionan sobre una leva plana con una carrera de la válvula de solo 3 mm. Si la carga es superior, el sistema cambia a 2 levas mas inclinadas con una carrera de válvual de 10 mm. Simultaneamente, la marca Porsche aprovecha la posibilidad de la regulación de fases (variación de los tiempos de distribución) del árbol de levas de admisión (de ahí la palabra -PLUS- de la denominación del sistema), para optimizar la separación y el solapamiento. Porsche utiliza la abreviatura CVCP para el regulador continuo del árbol de levas que funciona con pistones de desplazamiento axial (turbo) o reguladores equipados con alabes.

El sistema de control de la carrera de válvulas consta de empujadores de vaso invertido cambiables controlados por una electroválvula de 3 vías . Los árboles de levas cuentan con levas de diferentes tamaños. Según las necesidades del motor, el sistema se adaptará proporcionando la carrera de las válvulas más adecuada a esta situación. Se utilizan dos empujadores concéntricos, que pueden bloquearse por medio de un pequeño bulón. El interior tiene contacto con la leva pequeña y el exterior con la leva grande. En el mecanismo va integrado además un sistema para el reglaje hidráulico del juego de válvulas. Los empujadores de vaso invertido cambiables son una obra maestra de la mecánica de precisión. La regulación de la carrera de la válvula funciona como sigue: para la transmisión de 2 carreras diferentes de las válvulas se ha subdividido el empujador de vaso invertido en una carcasa externa y en otra interna situada concentricamente en el interior de la externa. El mecanismo de cierre que se localiza en la zona del empujador de vaso invertido propio de la leva permite el acoplamiento de control hidraulico de la carcasa interna y de la externa por medio de la presión del aceite del motor. Una válvula de inversión electrohidráulica da admisión a los pistones de bloqueo, que dan lugar a un acoplamiento de las 2 piezas del empujador al alcanzar una presión de aceite de, como minimo de 1,2 bar.Carrera pequeña de la válvula: Los empujadores funcionan sin acoplamiento. El empujador interno y la leva central (plana) son determinantes para la carrera. El empujador interno tambien soporta el elemento para la compensación hidráulica de juego de las válvulas. El

empujador externo se mueve con relación al empujador interno y dependiendo de la curva de elevación de la válvula de las dos levas externas (altas). Realiza, por así decirlo, un movimiento en vacío, es decir, no acciona la válvula. Además existe un muelle debil de la carrera del pistón diferenciadora que es el que garantiza el contacto con las levas.Carrera grande de la válvula: El empujador interno y el empujador externo estan acoplados. Pero es el empujador externo el que determina la carrera del pistón y el que sigue las curvas de elevación de las 2 levas externas. La disposición doble de las 2 levas altas también sirve para reducir la presión superficial y para evitar el momento basculante.

El sistema de distribución denominado "VarioCam Plus" consta de cuatro válvulas por cilindro, elementos de regulación de los árboles de levas (convertidores de fase) y empujadores de vaso invertido. Las cuatro válvulas de cada cilindro están dispuestas en forma de "V" con un ángulo de 27,4 grados . Para reducir las masas oscilantes en el mecanismo, los vástagos de las válvulas tienen un diámetro de seis milímetros. A diferencia del 996 Carrera , dispone de dos muelles por válvula. Este sistema optimiza la potencia y el par en todos los regímenes, ayuda a reducir el consumo y las emisiones y a mejorar el confort de marcha del motor.

 

El sistema VarioCam Plus está formado en realidad por dos mecanismos que se complementan: la distribución variable mejora el funcionamiento del motor al ralentí al accionar la leva pequeña (carrera de 3 mm) y ajustar un pequeño cruce de válvulas. En función de la longitud de la carrera de válvulas disminuyen los rozamientos internos en el mecanismo de distribución. Los tiempos cortos de apertura permiten además una combustión de la mezcla en los cilindros más homogénea y eficaz. Los niveles de consumo y emisiones son hasta un diez por ciento más favorables, mejorando al mismo tiempo la estabilidad de giro del motor al ralentí. Para mejorar los niveles de consumo en carga parcial, es conveniente aprovechar la recirculación interna de gases de escape. El sistema de distribución variable conecta en este caso un cruce de válvulas más amplio, con carrera corta de las válvulas de admisión, con lo que se alarga el tiempo disponible para aspirar gases desde el colector de escape.

En condiciones de plena carga, el conductor del 996 Turbo deberá alcanzar los máximos niveles de par y potencia. La carrera de válvulas es en este caso de diez milímetros, con tiempos de apertura y cierre adaptados. Pero el sistema Porsche VarioCam Plus ofrece otras propiedades, notables en el momento del arranque: con bajas temperaturas, la fase de calentamiento es más rápida y las emisiones contaminantes, por lo tanto, más limpias.

Tanto la distribución variable como el control de la carrera de válvulas están controlados por la unidad de mando del Motronic ME7.8 , que ha sido diseñada específicamente con una capacidad de proceso más alta. El sistema VarioCam Plus requiere numerosos parámetros para su control, como por ejemplo el régimen del motor, la posición del acelerador, temperatura de aceite y agua y detección de la marcha acoplada. El sistema compara los deseos del conductor en cuanto a potencia y par en un momento dado con los contenidos de su memoria. En milésimas de segundo, el ordenador decide si debe intervenir el VarioCam Plus . En caso afirmativo, las operaciones de regulación y ajuste son efectuadas de forma imperceptible.

Las ventajas de este metodo (VarioCam Plus) para el control variable de la alzada de las válvulas las encontramos en los costes relativamente bajos del sistema, en el peso reducido y en una estabilidad superior del numero de revoluciones (en comparación con el sistema Valvetronic de BMW). Si bien tampoco se consigue con este sistema el objetivo de un control de la carga completamente libre de estrangulaciones, si que se aprovecha una gran parte de las ventajas que tiene. Además se puede realizar una desconexión total de las válvulas por medio del empujador de vaso invertido (carrera de la válvula cero), lo cual puede aprovecharse para la desconexión del cilindro o la anulación del conducto. Sin embargo, ha de tenerse en cuenta que, en tal caso, solo se dispone de un perfil de leva.

Sistema VVTl-i (Variable Valve Timing & Lift - Intelligent) de Toyota

El sistema VVTl-i controla las siguientes funciones- Control de los tiempos de distribución- Control mediante dos estados de funcionamiento de la alzada de la leva- Control tanto en el árbol de levas de admisión como en el de escape

El mecanismo consta de un solo balancín, el cual acciona las dos válvulas de admisión a la vez. Dicho balancín es accionado por dos levas de diferente perfil, uno más suave que el otro.El apoyo del perfil de leva agresivo es un bulón al cual se le permite un cierto desplazamiento mientras no actúe un tope que se acciona hidráulicamente.

Cuando el motor funciona a bajas y medias vueltas el tope no está accionado, con lo que el bulón sube y baja, de manera que el perfil de leva agresivo no acciona el balancín, siendo las válvulas accionadas por el perfil de leva suave.

A altas r.p.m., la unidad de control electrónica acciona la válvula hidráulica, con lo que enclavamiento se acciona bloqueando el bulón, de manera que es ahora el perfil de leva agresivo el que acciona a las válvulas consiguiéndose así un diagrama de distribución propio de un motor rápido.

 

 

 

Escape AdmisiónApertur

aAAE

Cierre

RCE

Duracion

centro de

leva

Alzada de leva (mm)

AperturaAAA

CierreRCA

Duración

centro de leva

Alzada de leva (mm)

Bajas R.P.M.

34° 14° 228° 110° 7.6 -10 a 33° 58 a 15° 228° 124 - 81° 7.6

Altas R.P.M.

56° 40° 276° 108° 10.0 15 a 58° 97 a 54° 292° 131 - 88° 11.2