SISTEMA DE ADMISION Y ESCAPE

SISTEMA DE ADMISION: La admisión de la mezcla en el cilindro suele empezar algo antes de que el cigüeñal pase por el punto muerto superior, se llama Adelanto a la Apertura de Admisión (AAA) al ángulo que gira el cigüeñal desde que se empieza a abrir la válvula de admisión hasta que pasa por el PMS. Termina algo después de que el cigüeñal pase por el PMI. Se llama Retardo al Cierre de Admisión (RCA) al ángulo que gira el cigüeñal desde que pasa por el PMI hasta que se cierra la válvula de admisión. Podemos decir que la admisión va desde α=-AAA hasta α=180º+RCA.
El sistema de admisión suministra aire limpio para la combustión del motor. Consiste de la caja de filtros (si se utiliza), filtro de aire, tubería y conexiones al múltiple de admisión o turbocargador. Un sistema de admisión efectivo provee al motor de aire limpio a una temperatura y restricción razonables. Remueve del aire los materiales finos como el polvo, arenas, etc. También permite la operación del motor por un periodo de tiempo razonable antes de requerir servicio. Un sistema de admisión ineficiente afectará de manera adversa el desempeño, las emisiones y la vida útil del motor.

SISTEMA DE ESCAPE: El sistema de escape hace salir los gases y el calor e impulsa el turbocargador. Este sistema conduce gases del motor al exterior. Es importante porque ayuda a la expulsión de los gases del motor, a mejorar la combustión y la potencia final obtenida.
Los gases producto de la combustión, son expulsados por el pistón en su carrera ascendente y salen a través de la válvula de escape al múltiple o conducto colector, de este, el sistema puede derivar en uno o varios catalizadores (motor vehicular) para disminuir las emisiones de los gases peligrosos y de allí al silenciador para disminuir el nivel sonoro del sistema. Pueden haber en el sistema uno o más censores de distinta índole en combinación con una unidad de control y actuadores para controlar o para medir algún parámetro de la combustión.
Este sistema funciona bien si el flujo de gases hacia el exterior es continuo, de caudal acorde al régimen de marcha del motor y con pérdidas de carga admisibles requeridas por el fabricante del motor. La calidad del combustible utilizado, es importante en los sistemas con catalizador, ya que éste puede contaminarse.
El control principal a realizar, es la medición de la pérdida total de carga del flujo de gases suma de las pérdidas parciales al atravesar cada componente del sistema y además un control de la calidad de los gases de escape (composición), especialmente en aquellos sistemas que tienen catalizador.
Las fallas más comunes de este sistema es el taponamiento de los conductos, por el depósito de partículas carbonosas, producto de una mala combustión, la obstrucción o contaminación de un catalizador o la rotura de un sensor.
Las reparaciones posibles son fundamentalmente la limpieza de los conductos, para extraer los depósitos de carbón, o el reemplazo de un componente como el catalizador si está contaminado, el silenciador si está roto, o un sensor si la señal es defectuosa.
Para disminuir emanaciones de gases nocivos al medio ambiente, deben controlarse los parámetros que intervienen en la combustión, y en los casos con catalizador, que no se encuentre obstruido ni contaminado.


EL TURBOCARGADOR es un compresor accionado gratuitamente por los gases de escape y que mete aire a presión en el motor aumentando de manera impresionante su rendimiento, fue inventado el 16 de noviembre de 1905.
El sistema de funcionamiento es el siguiente, Luego que se produce la combustión, los gases del escape penetran en la caja donde se encuentra la turbina, y aplican fuerza a las hélices de la misma. Son pues esos gases los que hacen girar la turbina, los gases del escape actúan sobre el mismo centro de la turbina, y después continúan su camino hacia el sistema convencional de escape.
En el lado opuesto del eje de la turbina es que se encuentra el compresor del turbo. El compresor absorbe aire a la presión atmosférica y lo comprime para aumentar esta presión. Seguidamente, el aire comprimido es enviado al múltiple de admisión y a los cilindros, de modo que, siempre que el motor se encuentre en funcionamiento, también la turbina estará girando. Sin embargo, a bajas revoluciones por minuto, el motor absorberá el aire con mayor rapidez que el compresor lo puede comprimir. Como resultado de esto, la presión en el múltiple será inferior a la presión atmosférica. Esto origina un vacío en el múltiple.
A medida que aumenta la velocidad del motor, también se incrementa el volumen de los gases del escape. Llegado cierto punto, el volumen de los gases del escape es tal que el compresor será capaz de bombearlo con mayor velocidad que el motor puede utilizarlo. Por lo tanto, el vacío existente en el múltiple desaparece y se presenta una condición de alta presión. Cuando en el múltiple de admisión se desarrolla esta presión, la condición se describe como la etapa de impulso.
Esta presión positiva contenida en el múltiple de admisión aporta ciertos beneficios para que el motor reciba un incremento de potencia.
A medida que el turbocargador comprime el aire, aumenta su temperatura. Es algo muy común, mientras el motor está en la etapa de impulso, que la temperatura del compresor aumente de 21° C (70° F) a tanto como 93.3° C (200° F). El calor producido por la compresión tiene sus ventajas, pero también ciertas desventajas. Mientras el incremento de la temperatura ayuda a una mayor vaporización del combustible, también aumenta la tendencia a detonaciones por parte de las bujías.

basicamente un motor de cuatro tiempos realiza una admision y escape .

llameremos tambien el sistema de admision sitema de alimentacion

Mecanismo de apertura y cierre de válvulas
Este mecanismo es de tipo mecánico y consta de un engranaje acoplado al cigüeñal del motor a través de un engrane, una cadena, o una correa dentada, que garantiza el adecuado sincronismo entre el movimiento del pistón y la apertura y cierre de la válvula de admisión. Este engrane está a su vez acoplado en un extremo a un árbol (eje) con levas llamado árbol de levas, en el árbol de levas existe una leva por cada válvula de admisión, esta leva acciona un empujador o pulsador en cuyo extremo se apoya la válvula, de manera que cuando gira, empuja la válvula y la abre, un resorte recuperador se ocupa de cerrar la válvula "siguiendo" el perfil de la leva. Vale aclarar que para el motor de cuatro tiempos, el árbol de levas gira la mitad de las vueltas que el cigüeñal debido a que el ciclo de trabajo se completa por cada dos vueltas de este.

Para mas claridad el vástago de la válvula ha sido cortado, observe que el árbol de levas al girar hará que la leva empuje el pulsador y este a su vez moverá hacia arriba la válvula venciendo la fuerza del resorte recuperador. El regulador (generalmente un tornillo roscado en el pulsador) es necesario para compensar el desgaste de las piezas en contacto por el uso y para regular una pequeña holgura que debe existir entre el pulsador y la válvula, debido al cambio de longitud del vástago entre frío y caliente.
En este caso el árbol de levas está acoplado al cigüeñal por medio de un engranaje y las válvulas son accionadas a través de unas varillas o empujadores que mueven unos balancines, que son a su vez los que accionan las válvulas. El mecanismo de regulación puede verse entre el empujador y el balancín.
Resulta importante aclarar que es muy necesario para un buen funcionamiento del motor acoplar el engranaje de mando del árbol de levas adecuadamente con el del cigüeñal para lograr el exacto tiempo de apertura y cierre de las válvulas de acuerdo a la posición del pistón. Los fabricantes de autos siempre proporcionan el modo de hacer este acople, lo mas común es el uso de marcas en las caras de los engranes.
Una vista mas real de como funciona el sistema de apertura y cierre de válvulas la tendrás si ves este video







Cuando el motor de combustión interna realiza la carrera de admisión puede hacer la aspiración de dos formas:

Aspiración natural donde la propia succión natural del pistón sirve para llenar el cilindro.Funcionamiento de motor 2.0 DCI


Aspiración forzada donde la succión del pistón es asistida por un compresor.

Esta aspiración forzada se conoce como sobrealimentación.
En los motores sobrealimentados, la presión dentro del cilindro al terminar la carrera de admisión es mayor que la presión atmosférica. Esta sobre-presión supone que hay mas aire dentro del cilindro que el que hubiera podido almacenarse en la aspiración natural, lo que significa a su vez, que la presión final del ciclo de compresión será también mayor. Como la eficiencia del proceso termo dinámico de conversión de energía térmica a mecánica del ciclo de trabajo del motor crece con el aumento de la presión final de la compresión, la sobrealimentación supone un incremento de la eficiencia del motor, es decir, un mejor aprovechamiento de la energía del combustible como trabajo útil.
Además de la ventaja del incremento de la eficiencia, la mayor cantidad de aire aspirada permite el quemado de mayor cantidad de combustible, por lo que para un mismo motor, la sobrealimentación supone la posibilidad de lograr un aumento notable de la potencia entregada por el motor.
Si nos atenemos al simple análisis de estas ventajas manifiestas de la sobrealimentación, podríamos pensar que mientras mas se sobrealimente un motor será mejor, pero en la realidad la sobrealimentación tiene un límite a partir del cual lejos de representar ventajas empieza a ser desventajoso en el funcionamiento del motor, veamos.
Hay dos factores que hay que tener en cuenta en este asunto:

Cargas sobre las piezas. A medida que se sobrealimenta mas el motor, y debido al incremento del combustible que puede quemarse y con ello las presiones de trabajo, la carga sobre las partes involucradas en el ciclo de trabajo (pistones, bielas y cigüeñal) se incrementan. Este incremento tiene un límite razonable a partir del cual la durabilidad de los mecanismos se reduce notablemente.
Consumo del compresor. El dispositivo que inyecta de manera forzada la carga al motor durante la carrera de admisión se mueve desde el motor consumiendo parte de la energía producida por este, la energía consumida por un compresor depende tanto del flujo de aire que induce así como de la presión a que lo hace. A partir de cierto grado de sobrealimentación, las ventajas en eficiencia energética que supone, serán consumidas por el propio compresor y el resultado final será nulo.

La sobrealimentación es realmente útil en los motores Diesel, donde la aspiración es solo de aire, mientras que su uso en los motores de gasolina, donde se aspira la mezcla de aire con combustible, no representa ventaja práctica debido a la elevada posibilidad de la auto inflamación de la mezcla durante el ciclo de compresión por la elevada presión y temperatura generadas. Solo en motores de gasolina de aplicaciones especiales como en los automóviles de competencia donde se usan combustibles de muy elevado octanaje se justifica tal práctica.

SISTEMA DE ADMISION

El sistema de admisión consiste de la caja de filtros (si se utiliza), filtro de aire, tubería y conexiones al múltiple de admisión o turbocargador. Un sistema de admisión efectivo provee al motor de aire limpio a una temperatura y restricción razonables. Remueve del aire los materiales finos como el polvo, arenas, etc. También permite la operación del motor por un periodo de tiempo razonable antes de requerir servicio.
Un sistema de admisión ineficiente afectará de manera adversa el desempeño, las emisiones y la vida útil del motor.
Restricción de aire
La restricción de un sistema de admisión con un solo filtro de aire nuevo (limpio) no debe de ser mayor a 12 in. H2O (3 kPa).
Valores de restricción de hasta 17 in.H2O (4.2 kPa) son aceptables únicamente para filtros con pre-limpiadores.
Las cajas de filtros y filtros en los motores a diesel deben de ser revisados y/o cambiados cuando la restricción en admisión alcanza 25 in.H2O (6.2 kPa)
Filtros de aire
Las cajas de filtros de aire de tipo seco son recomendados para los motores John Deere debido a su tamaño, eficiencia y periodos largos para el mantenimiento. Filtran el aire a través de un elemento reemplazable construido con un papel de alta calidad.
Las cajas de filtros son dimensionadas de acuerdo a los requerimientos de flujo de aire y periodos de mantenimiento deseados. El flujo de aire a máxima potencia y velocidad nominal para cada modelo de motor se debe de verificar en las Curvas de Desempeño del motor.
Para que el motor tenga una vida útil satisfactoria, el elemento filtrante debe de tener una efectividad del 99.9 % al remover las partículas de suciedad del aire.
Filtros del tipo húmedo tienen una efectividad del 95% y NO son recomendados por John Deere.
Nosotros recomendamos cajas de filtros de dos pasos con pre-limpiadores y elementos de seguridad para motores que se encuentran a la intemperie y/o en ambientes sucios.
Cajas de filtros con un solo elemento, sin elementos de seguridad o pre-limpiadores pueden usarse en motores instalados en un cuarto o en ambientes relativamente libres de polvo, como los motores marinos y algunas plantas de generación.
Todas las cajas de filtros usadas fuera de un cuarto deben de estar equipadas con mallas de protección para prevenir la entrada de roedores o insectos que pudieran dañar el papel de los filtros.
Prelimpiadores
Un prelimpiador incrementa la capacidad de tolerancia a ambientes adversos de un sistema de admisión mediante la remoción de un alto porcentaje del polvo antes de que éste entre al elemento filtrante. Un diseño común de pre-limpiador utiliza unas aletas o algún otro sistema para dirigir el aire y de manera centrífuga separar el polvo del aire de admisión antes de llegar al filtro primario. El polvo y contaminación recolectadas por el pre-limpiador generalmente son expulsadas de manera manual.
Algunos diseños de pre-limpiadores, más caros, expelen automáticamente el contaminante a través de un tubo aspirador conectado al sistema de escape.
Filtros de seguridad
Las cajas de filtros con dos elementos, que contienen un filtro se seguridad (filtro secundario) dentro del filtro principal (filtro primario), son recomendadas para la mayoría de las aplicaciones. El filtro de seguridad se mantiene sin cambiar durante varios cambios de filtros y asegura que el polvo no entre al múltiple de admisión.
Operación
La pre-limpieza del aire se logra dirigiendo el aire de admisión a través de un tubo de entrada forzándolo a que tenga un movimiento centrífugo a alta velocidad mediante unas aletas anguladas. Algunos filtros crean el movimiento centrífugo poniendo el tubo de entrada descentrado. Conforme el aire circula alrededor del filtro, el 80 ó 90% del polvo es llevado a través de una ranura en el bafle hasta la caja de polvos. En ese punto el polvo es removido a través de una válvula.
Periodo de mantenimiento
El periodo de mantenimiento depende del medio ambiente en el que opera el motor y de la capacidad de acarrear polvo del filtro de aire.
Indicadores de restricción

Existen en el mercado sensores de vacío para filtros secos diseñados para indicar la necesidad de mantenimiento al filtro de aire.
El indicador de restricción debe de estar localizado entre el filtro de aire y el múltiple de admisión. En un motor turbocargado, debe de estar localizado a una distancia mayor de 4 in. (102 mm) hacia arriba de la entrada de aire al turbocargador. Para los motores a diesel el indicador debe ser calibrado para dar una señal a 25 in.H2O (6.2 kPa). Los motores a gas natural tienen requerimientos especiales.
Servicio
Todos los sistemas de admisión requieren mantenimiento. Una capa de polvo y suciedad en el filtro de aire eventualmente ocasionará un colapso en el suministro de aire y por consecuencia ocasionar un pobre desempeño del motor y una cantidad humo excesiva en el escape. Dar servicio o mantenimiento al filtro de aire puede ser limpiarlo o reemplazarlo.
Los filtros deben de ser limpiados de acuerdo a las instrucciones que vienen en el manual del operador. Limpiar un sistema con un solo filtro de aire para ser re-utilizado no es recomendable. Los filtros secundarios deben ser únicamente reemplazados y por ningún motivo pueden ser limpiados para reutilizarlos.
John Deere no aceptará la responsabilidad por la falla de un motor que haya sido causada por un mantenimiento pobre o un diseño deficiente del sistema de admisión.
Temperatura del aire de admisión
El incremento máximo del aire en la entrada al filtro de aire con respecto a la temperatura ambiente debe de revisarse en la Curva de Desempeño para el motor en cuestión, generalmente no debe de ser mayor a 8 °C (15 °F).
Localización de la entrada de aire
La localización de la entrada de aire debe de prevenir la entrada de polvo, agua, aire caliente o gases de escape.
Es extremadamente importante evitar la entrada de aire a temperaturas muy altas para prevenir: a) que el motor no cumpla con las normas de emisiones, b) la reducción de la potencia, respuesta y confiabilidad.
Entre las áreas a considerar como fuentes de calor podemos mencionar: la salida del aire caliente del radiador, múltiples de escape, turbocargadores, tubería de escape. Cuando se utilizan ventiladores de succión o motores encerrados en un cuarto o en una cabina, generalmente se requiere que el aire para admisión sea obtenido de afuera del compartimiento.
Se recomienda utilizar tapas contra la lluvia o algún otro tipo de protección en el suministro de aire para prevenir la entrada de agua.
La recirculación de gases de escape tapará muy rápido los filtros de aire. Los gases de escape también desplazan el oxígeno del aire de admisión, dando como resultado una combustión pobre y una reducción de potencia. Los gases provenientes del tubo de ventilación del motor también tapan los filtros de aire por lo que deben ser dirigidos lejos del aire de admisión.
Tubería y abrazaderas de admisión
La tubería de admisión debe de ser tan corta como sea posible y tener la menor cantidad de restricciones para el flujo de aire. Codos muy pronunciados, tubería de diámetro pequeño o tuberías muy largas deben de ser evitadas. La caída de presión en la tubería más la restricción del filtro de aire no deben de exceder el máximo permitido de restricción de aire (Verificarlo en las Curvas de Desempeño para cada modelo). El diámetro de la tubería nunca debe de ser menor al diámetro de la entrada en el múltiple de admisión.
Conexiones defectuosas pueden introducir humedad y aire sin filtrar al motor, lo que reducirá la vida útil del motor.
La tubería utilizada desde el filtro hasta la entrada al turbo debe de ser de un material anticorrosivo y resistente a altas temperaturas [120 °C (248 °F). La tubería debe de ser diseñada para que dure toda la vida útil de la aplicación.
Se deben de utilizar abrazaderas de uso pesado, y el grueso de las paredes de la tubería utilizada debe ser suficientemente resistente para evitar que se deforme al apretar la abrazadera.

SISTEMA DE ESCAPE

Para cualquier y cada persona que maneja o es propietaria de un automóvil, el sistema de escape es una de las partes esenciales de un automóvil en la que se debería prestar atención para investigar y aprender. El mencionado sistema desempeña dos funciones vitales: primera, elimina los peligrosos gases de la combustión fuera del vehículo y segunda, reduce el ruido de los gases de escape.

El sistema de gases de escape es eventualmente considerado un dispositivo de seguridad porque transporta el monóxido de carbono hacia un extremo justo destrás del compartimiento de pasajeros para liberarse al aire libre. Entre los peligros de los gases de desecho de la combustión está el evento indeseable de su acumulación en el interior de la cabina, lo que produce dolores de cabeza, náuseas y también irritabilidad en los ocupantes.
El quedar expuesto a una gran cantidad de gases de escape puede resultar también en una pérdida de la conciencia y en ciertos casos hasta la muerte. Algo que deben recordar los propietarios de automóviles es que las fallas del sistema de escape afectan la combustión y es necesario recurrir al servicio mecánico cuando se detecta el mal funcionamiento.
En adición a sus dos funciones básicas, un sistema de escape que trabaja bien es optimizador del "sistema de control de emisión de gases", mejora el comportamiento de los dispositivos de control de emisión de gases.
Por suspuesto que cuando el sistema de escape falla, los problemas abundan. Por ejemplo la restricción en los conductos de escape o en el silenciador pueden resultar directamente en una pérdida de potencia para el motor y fallas del encendido.
Tales problemas, de retorno, tiene efectos nocivos sobre la calibración del sistema de control de emisión de gases, el que afecta otros sistemas del automóvil. Todo trabaja interconectado por lo que un desajuste, un pequeño problema en cualquier parte del sistema de escape involucra un problema mayor que podría causar el gasto de mucho dinero para su reparación. Es la razón para cuidar y mantener en buena condición las partes del escape.
Al mismo tiempo, en estos dias y en esta época, la importancia de tener al sistema de escape y sus partes trabajando sin problema, está vinculada a la mayor duración, más tiempo en servicio, algo bien sabido. Incluso se insiste con campañas publicitarias de paises desarrollados para prestar atención al sistema de escape y evitar malas consecuencias.
Los principales componentes del sistema incluyen: el múltiple de escape, los caños de escape, el silenciador y el resonador, la cola de escape y varios y diversos brazos y grampas para sostenerlo.
Los motores con cilindros en linea, comunmente tienen un múltiple simple con su correspondiente sistema de caños y silenciador que se orientan hacia la parte trasera del vehículo. Los que cuentan con motores de cilindros en V, tienen dos múltiples y la opción para funcionar con un caño o dos y con un silenciador o dos.

"Nunca debe ser desestimado el control y la inspección del sistema de escape".
Algunos problemas pueden tomar algunos minutos para corroborarlos y suelen ser simples de solucionar, pero siempre conviene recurrir al especialista por la reparación porque la hará de la mejor manera, antes que meter mano uno por su cuenta y con poca experiencia.
Al cambiar el sistema por uno de performance, se consigue una mayor rendimiento o potencia del motor y también se logra un sonido más deportivo. Paralelamente está probado que se controlan mejor los gases de polución emitidos al ambiente.