1. Conceptos Fundamentales del Motor
1. Explica por qué los motores diésel no pueden funcionar a los mismos regímenes que los motores de gasolina.
La combustión diésel es más lenta y progresiva, y el proceso de combustión necesita un mayor recorrido.
2. ¿Qué motores tienen una mayor relación L/D (longitud/diámetro), los diésel o los de gasolina? ¿Por qué?
Los motores diésel tienen una mayor relación L/D. Esto se debe a que la explosión es menos violenta, por lo que el diámetro puede ser menor. Sin embargo, necesitan una mayor longitud de trabajo, debido a que la inflamación de los gases es más progresiva y a las presiones y desgastes involucrados.
3. Explica qué es el cárter seco y en qué motores se usa.
El sistema de cárter seco consiste en reducir el tamaño del cárter e instalar un depósito auxiliar externo que siempre está lleno. Cuando hay una fluctuación del nivel de aceite debido a las altas prestaciones del vehículo, siempre se garantiza la lubricación del motor. Dispone de dos bombas de aceite.
- Vehículos: Todoterreno y de competición.
- Tipos de cárter: Mixto (lateral de aluminio, fondo de acero), húmedo (aluminio o fundición), seco.
4. ¿Qué tipos de bloques necesitan llevar un semicárter de bancada? ¿Por qué?
Los bloques de aluminio, porque este material tiene menos dureza y necesitan un soporte adicional para el cigüeñal.
5. Indica en qué caso la cabeza de biela se fabrica de una sola pieza y no se secciona en dos partes.
Se usan en motores pequeños. Se fabrican de una sola pieza para evitar la unión mediante tornillos, ya que esta quedaría muy debilitada.
6. ¿Por qué motivo el refrigerante debe entrar al motor por el bloque y salir por la culata y no al revés?
Debe entrar por el bloque motor porque la temperatura del bloque es menor, lo que permite una diferencia de temperatura suficiente para enfriar la culata. Si se hiciera al revés, se provocaría el recalentamiento del bloque motor y su avería. En este proceso se produce el efecto sifón.
7. Escribe dos ventajas de las cámaras hemisféricas con respecto a las antiguas cámaras de bañera y explica por qué.
- La bujía centrada disminuye la longitud del frente de llama. Al estar centrada y ser una semiesfera, permite que el frente de llama se propague de forma uniforme a todos los lados.
- Crean una buena turbulencia, disminuyendo la detonación. Esto se debe a que las antiguas cámaras de bañera, al tener una forma casi plana, no favorecían la turbulencia.
8. Indica el lugar del motor en el que se coloca el sensor de temperatura del refrigerante y el lugar en el que se coloca el sensor de nivel de aceite.
El sensor de temperatura del refrigerante se coloca en el termostato de la culata, ya que es el lugar que indica la temperatura de los cuatro cilindros. El sensor de nivel de aceite se coloca en el cárter, porque es donde el aceite regresa después de lubricar el motor.
9. En un motor diésel, ¿puede producirse el picado antes de que el pistón llegue al punto muerto superior? ¿Por qué?
No, porque lo que se comprime es solo aire, ya que el combustible se inyecta en el último momento.
10. ¿De qué manera se protege el bloque del motor de la sobrepresión producida por la posible congelación del líquido refrigerante a bajas temperaturas?
Con tapones fusibles en el bloque motor que se rompen al expandirse el líquido.
11. ¿Cuál es la misión de las precámaras en los motores diésel de inyección indirecta? ¿Cómo lo consiguen?
El diésel necesita altas temperaturas para autoencenderse. Las precámaras aumentan la temperatura y facilitan este autoencendido.
12. Si planificamos la superficie del bloque, ¿la relación de compresión aumenta o disminuye? ¿Por qué?
La relación de compresión aumenta, ya que se comprimiría la misma cantidad de aire y combustible en un volumen más pequeño. En este caso, disminuyen el volumen máximo (Vmax) y el volumen mínimo (Vmin).
13. ¿A qué regímenes se mide la presión del aceite?
Comúnmente, la presión del aceite se mide en ralentí. Sin embargo, es el fabricante quien indica las revoluciones a las que se debe mantener el vehículo, y la presión se toma a diferentes RPM, ya que al aumentar las revoluciones, la presión también aumenta.
14. En un motor donde no hay muescas ni chavetas para calar, ¿dónde se calará el árbol de levas? ¿En la polea o en el árbol? ¿Por qué?
Si no hay muescas, se calará el árbol de levas directamente, porque de esta forma se asegura que la posición de las válvulas sea la correcta y que haya sincronización.
15. Si se mide la presión del aceite en marcha y esta es elevada, ¿por qué ocurre?
Se produce porque el motor está frío o hay un taponamiento en el circuito. La presión nunca subirá por desgaste.
16. ¿Qué es el picado diésel?
Se produce por un tiempo de retardo de la ignición muy elevado. Los factores que influyen son la presión, la turbulencia, la pulverización y la temperatura. Los inyectores se abren, solo pasa el combustible y, al comprimirse, se produce una detonación brutal.
2. Ciclos, Distribución e Inyección
1. Dibuja el diagrama P-V correspondiente al ciclo teórico Otto.
En el diagrama debe indicarse el comienzo y final de todas las fases del ciclo: E-A admisión, A-B compresión, C-D expansión, D-A escape espontáneo, A-E escape.
2. Para un motor de cuatro tiempos con las siguientes cotas de distribución: AAA: 13°, RCA: 43°, AAE: 39°, RCE: 15°, calcula los grados que corresponden a los tiempos de admisión, escape, compresión, expansión y el cruce de válvulas.
- Admisión: 180 + 13 + 43 = 236°
- Escape: 180 + 39 + 15 = 234°
- Cruce: 13 + 15 = 28°
- Compresión: 180 – 43 = 137°
- Expansión: 180 – 39 = 141°
3. En la siguiente figura, marca los siguientes puntos: par máximo, revoluciones a par máximo, máxima potencia, revoluciones a máxima potencia, consumo específico mínimo y par a la máxima potencia.
4. A igualdad de cilindrada, ¿qué motor da más potencia, uno de ciclo Otto o uno de ciclo Atkinson? ¿Por qué?
Un motor de ciclo Otto da más potencia. En el ciclo Atkinson, el cierre de la admisión es siempre más tarde, por lo que la cilindrada efectiva es más pequeña, ya que al cerrar más tarde, parte del volumen del cilindro se expulsa hacia afuera. Por lo tanto, tiene mejor rendimiento, pero da menos potencia que uno de ciclo Otto, porque la potencia depende directamente de la cantidad de mezcla que se comprima y queme.
5. Calcula el coeficiente de elasticidad correspondiente a un motor con las siguientes características:
- Potencia: 130 kW a 4.500 RPM.
- Par motor: 360 Nm a 2.100 RPM.
(Referencia: Tema 11, páginas 11 y 15).
6. En los sistemas VTEC-E, ¿en qué regímenes una válvula abre 8 mm y la otra 0,65 mm? ¿Qué sentido tiene hacer esto?
Esto ocurre en regímenes bajos o medio-bajos. Una válvula se abre 8 mm para disminuir la sección de entrada y darle más inercia a los gases de admisión, mientras que la otra se abre 0,65 mm para evitar el sobrecalentamiento y la acumulación de carbonilla en esta válvula.
7. ¿Puede ir colocada la válvula de descarga de un turbocompresor en el lado del compresor? ¿Por qué?
No, porque esta válvula tiene dos funciones: proteger al motor, evitando que la presión de sobrealimentación sea excesiva, y proteger al turbocompresor, impidiendo que gire a regímenes excesivos. Si se coloca la válvula en el lado del compresor, se protege al motor en cuanto a la presión de alimentación, pero no al turbocompresor, que giraría a regímenes muy superiores a los que puede soportar.
8. ¿Es posible instalar un variador de fase tipo Variocam en ambos árboles de levas? ¿Por qué?
No, porque el árbol de escape va calado con el cigüeñal. Si se rotara el árbol de levas de escape, también tendría que rotar el cigüeñal. En cambio, el árbol de admisión no está unido directamente al cigüeñal y puede rotar su posición de forma independiente.
9. En motores con distribución variable, ¿la estrategia de avances y retrasos a bajas vueltas es similar a la estrategia de altas vueltas o diferente? ¿Por qué?
La estrategia es similar, pero los motivos son diferentes. Sin embargo, aplicando la misma estrategia se consigue un mejor llenado.
3. Inyección de Combustible y Emisiones
1. Verdadero o Falso:
- a) F
- b) V
- c) F
- d) V
- e) F
- f) F
- g) F
- h) V
- i) F
- j) F
2. ¿En qué método de funcionamiento del sistema de inyección directa de gasolina se genera una gran cantidad de NOx? ¿Por qué?
La mayor cantidad de NOx se genera en el modo estratificado, ya que al trabajar con mezclas tan pobres, la temperatura en la cámara de combustión se incrementa, y en consecuencia, los NOx. Por ello, es necesario recircular una gran cantidad de gases de escape para enfriar la cámara y reducir estos óxidos.
3. En un sistema de inyección directa de gasolina trabajando en modo homogéneo, ¿tiene sentido hacer una postinyección en la carrera de escape? ¿Por qué?
No, porque si se trabaja en modo homogéneo, la mezcla es ideal y en la fase de trabajo se quemaría todo el combustible, no quedando oxígeno suficiente para una postinyección. Esta solo se utiliza en el modo estratificado para el calentamiento rápido del catalizador.
4. En diésel por Common Rail, ¿qué ventajas tiene la regulación de caudal?
La principal ventaja es que la bomba solo comprime el combustible necesario, lo que disminuye el consumo. Además, ya no es necesario un refrigerador, porque la temperatura del combustible se reduce.
5. ¿Cómo se enriquece automáticamente la mezcla en un motor de inyección mecánica de gasolina cuando el motor está funcionando en frío?
Al arrancar el motor en frío, se aplica una presión de control que permite que el émbolo de control se eleve más fácilmente. Esto aumenta la cantidad de combustible y provoca una mayor elevación del plato sonda con un menor caudal de aire.
6. ¿Para qué sirven las preinyecciones en los motores diésel?
Las preinyecciones sirven para aumentar la temperatura y presión en la cámara de combustión y así lograr un mayor rendimiento.
7. Explica la misión del modo homogéneo-estratificado y cómo se realiza la entrada de aire al cilindro y la inyección de gasolina.
Este modo se utiliza solo para la transición del modo estratificado al modo homogéneo pobre. Consiste en dos inyecciones: una en la carrera de admisión (aproximadamente el 75%) y la segunda en la fase de compresión (aproximadamente el 25%). La entrada de aire se realiza solo por el conducto superior para incrementar su velocidad y turbulencia.
8. En el depósito de combustible, ¿se encuentra solo la electrobomba o también una mecánica? ¿Por qué?
Se encuentra solo la electrobomba, ya que sería muy complicado instalar una bomba mecánica. Además, al dar el arranque, no se tendría presión de combustible, lo que dificultaría o retrasaría el encendido del motor.
9. En los sistemas electrónicos de inyección indirecta de gasolina, la toma de vacío que comunica el regulador de presión con el colector de admisión hace que, a ralentí, suba o baje la presión en la rampa. ¿Qué sentido tiene hacer esto?
La presión de la rampa baja porque no hay carga y no es necesario tener más presión.
10. En la inyección directa de gasolina, ¿cómo se gestiona la aspiración a ralentí y a través de qué?
El regulador de presión tiene una toma de vacío del colector de admisión. De esta manera, el regulador varía la presión en la misma medida en que lo hace la depresión del colector.