El automóvil ha estado con nosotros desde hace 100 años. No obstante que el auto moderno es mucho más sofisticado que sus antecesores, los componentes básicos permanecen iguales. Este capítulo describe brevemente las funciones de varios sistemas y componentes y la manera de como trabajan.

EL MOTOR

El motor funciona al quemar un combustible de manera controlada mezclando el aire y el combustible en la proporción correcta e incendiándolo, causa una rápida liberación de energía. Si la mezcla aire combustible se incendia en un cilindro cerrado y uno de sus extremos se puede mover, la expansión de los gases incrementa la presión en el cilindro moviéndolo y provocando trabajo útil. Esto es la base de los motores de combustión interna. El extremo del cilindro que se mueve se le llama pistón.

CICLO DE 4 TIEMPOS

Cada movimiento de ascenso y descenso del pistón se le llama carrera. Casi todos los motores de automóvil requieren de 4 movimientos del pistón para completar un ciclo. Estas 4 carreras ocurren cada 2 revoluciones del cigüeñal. El ciclo es como sigue:

ADMISIÓN

La válvula de admisión se abre permitiendo al combustible y al aire entrar al cilindro mientras, la válvula de escape permanece cerrada. La rotación del cigüeñal hace descender el pistón permitiendo la admisión del aire y el combustible.

COMPRESIÓN

Estando el pistón en la parte baja de la etapa de admisión (PMI), el cigüeñal forza al pistón a subir. En esta carrera las válvulas, tanto las de admisión como las de escape, se encuentran cerradas y el pistón actúa como un compresor, comprimiendo la mezcla aire combustible.

EXPANSIÓN (CARRERA DE POTENCIA)

En la parte alta de la etapa de compresión, un instante antes de que el cigüeñal cause que el cilindro descienda nuevamente, la mezcla aire-combustible se incendia al producirse una chispa en la bujía y arde muy rápido.

Debido a que no existe mucho espacio entre el pistón y la cabeza del cilindro, la presión en el cilindro se incrementa.

El pistón, el cual es el único elemento móvil, es presionado hacia abajo con gran fuerza. Ésta actúa sobre el pistón y se traslada a través de la barra conectora (biela) al cigüeñal provocando un torque (fuerza giratoria).

Este torque suministra la potencia para mover la llanta motriz.

ESCAPE

Al final de la carrera de expansión el pistón se encuentra en la parte baja del cilindro. Dentro del cual se encuentran gases producto de la combustión, los cuales deben ser removidos. El pistón se mueve hacia arriba debido al movimiento del cigüeñal, pero esta vez en lugar de permitir que los gases sean comprimidos, las válvulas de escape se abren y los gases son expulsados del cilindro. Al final de la etapa de escape, el pistón se encuentra en la parte superior, los gases han sido expulsados y el cilindro esta listo para iniciar el ciclo nuevamente. Conforme el pistón inicia su movimiento hacia abajo, la válvula de escape se cierra, la válvula de admisión se abre y el ciclo de 4 tiempos empieza nuevamente.

MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA

SISTEMA DE COMBUSTIBLE

Una bomba mueve el combustible del tanque a través de conductos llamados líneas de combustible y lo reparte al sistema de inyección o a un carburador. Un filtro de combustible se localiza generalmente "aguas arriba" (frase que significa "antes de") del sistema de inyección o del carburador para asegurar que alguna basura y otras impurezas no entren a este delicado componente.

La función del sistema de inyección o del carburador es la de repartir a los cilindros la correcta cantidad de combustible para la cantidad de aire que se suministra al interior del motor. En ambos casos el pedal del acelerador controla la válvula de mariposa, regula el combustible y el flujo de aire al motor.

Con los controles de computadora actuales, el acelerador puede dar una señal a la computadora, la cual acciona controles de operación del motor tales como abrir la mariposa.

Cuando la mariposa esta completamente abierta, no hay restricción en el sistema de admisión la máquina introducirá todo el aire y el combustible que pueda. Cuando la mariposa está cerrada, la cantidad de aire en la admisión es restringida y la cantidad de aire suministrada al motor es muy pequeña.

La mezcla aire-combustible es distribuida a los cilindros por el múltiple de admisión.

Los sistemas de inyección de combustible son ahora los sistemas dominantes debido a que mejoran en muchos aspectos a los carburadores.

Un sistema de inyección de combustible generalmente se controla electrónicamente y puede sensar el peso de aire suministrado al motor para cualquier condición, por lo tanto la mezcla aire combustible repartida a los cilindros puede ser la óptima para un amplio rango de velocidad y carga del motor.

Hay esencialmente 2 sistemas de inyección. El de monopunto o inyección al cuerpo del acelerador (Throtle body injection) TBI y el multipunto (Multi point fuel injection) MPFI.

El sistema TBI tiene generalmente un inyector montado en el dispositivo que controla la entrada de aire al motor.

El MPI por otra parte tiene un inyector individual para cada cilindro. Los inyectores son montados en el múltiple de admisión dirigidos hacia la válvula de admisión. El MPI ofrece mejor control del motor, más prestaciones y menos emisiones que el TBI.

IGNICIÓN POR COMPRESIÓN

SISTEMA DE COMBUSTIBLE

En motores diésel, el pedal del acelerador controla la cantidad de combustible inyectado a los cilindros. Un motor diésel opera sin restricción (válvula de mariposa) y la explosión en la combustión es limitada por la cantidad de combustible en el cilindro en lugar de la cantidad de aire.

Cuando una máquina es restringida (por ejemplo con una válvula de mariposa) una cierta cantidad de trabajo disponible en el cigüeñal es absorbido al succionar el aire dentro del motor a través de la restricción. Debido a que los motores a diésel no tienen estas restricciones no tienen las llamadas pérdidas por bombeo. Su economía en combustible es excelente. El aire admitido es distribuido a los cilindros por el múltiple de admisión.

SISTEMA DE IGNICIÓN

Los motores diésel no requieren una fuente externa de ignición (bujías) para iniciar la combustión. El combustible es inyectado al interior del cilindro cerca del final de la etapa de compresión, cuando la presión y temperatura son suficientes para espontáneamente encender el combustible. Esta es la razón de que a los motores a diésel son conocidos como motores de encendido por compresión.

Muchos fabricantes de motores diésel incorporan sistemas de ayuda para el arranque en frío (calentadores eléctricos) conocidos como bujías de preignición. Durante el arranque en frío la temperatura del aire es frecuentemente no tan alta para la autoignición del combustible. Las bujías de preignición suministran el calor extra requerido para asegurar que las condiciones críticas para la ignición sean obtenidas. Una vez que el motor enciende el proceso de combustión se sostiene por si mismo (tanto como el combustible y el aire sean disponibles) y las bujías de preignición automáticamente se desconectan. Los motores diésel se detienen al cortar el suministro de combustible al motor (usualmente en la bomba de inyección de combustible).

CONTROL DE EMISIONES

Los fabricantes de vehículos han desarrollado tecnologías para el control de emisiones como el convertidor catalítico, el control de combustible y las prestaciones se ven afectadas.

Los sistemas de control de emisiones han sido desarrollados para tener eficiencia de combustible y un nivel mayor de desempeño (performance). Los equipos y controles de emisiones son ahora una parte integral del diseño de la máquina. Removiendo o desacoplando estos componentes incrementará la cantidad de contaminantes que su vehículo emite a la atmósfera y puede empobrecer el desempeño. Por lo tanto debe recordarse cual es la razón de estos sistemas y los beneficios de controlar las emisiones es asegurar un aire limpio.

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

Con válvulas abriendo y cerrando, pistones moviéndose hacia arriba y hacia abajo, el cigüeñal y el árbol de levas girando, las bujías generando chispas y específicamente el encendido del combustible. La energía calorífica generada en el motor es considerable. La temperatura dentro de la cámara de combustión es de aproximadamente 1100 °C. Puesto que esta alta temperatura puede crear problemas para los materiales de los que esta hecha la máquina, es clara la necesidad de remover este calor, lo cual es trabajo del sistema de enfriamiento.

Cuando la máquina es sobrecargada, se quema más combustible y consecuentemente se necesita extraer más calor a través del sistema de enfriamiento. Un termostato detecta el incremento de temperatura del refrigerante que entra al cilindro y responde al abrir la válvula que controla la cantidad de refrigerante al radiador. El sistema de enfriamiento está presurizado de tal manera que el punto de evaporación del refrigerante se eleve, permitiendo que el motor opere ligeramente más caliente y más eficiente. Parte del refrigerante es desviado del sistema principal y dirigido a pequeños radiadores los cuales proveen calor a la cabina.

Rara vez el agua sola puede ser utilizada como refrigerante ya que tiene 3 desventajas: se congela, se evapora y produce corrosión. Adicionando un volumen igual de glicol anticongelante a el agua ayuda a vencer estas desventajas. La mezcla agua-glicol tiene un alto punto de ebullición, contiene inhibidores de corrosión y bajo punto de congelación.

SISTEMA DE LUBRICACIÓN

El aceite en su motor reduce el desgaste causado por la fricción en las partes móviles de la máquina y dispersa los ácidos, gomas y lodos. Ayuda a refrigerar el motor, provee un sello entre las paredes del cilindro y los pistones y protege al motor contra corrosión.

Además, el aceite del motor realiza estas funciones en un ambiente hostil con una gran variedad de temperaturas y contaminantes activos químicamente.

A pesar de que el aceite mismo no se use, puede contaminarse y el comportamiento de sus aditivos cambia. Por tal razón es muy importante que el aceite se cambie periódicamente. La frecuencia especificada en muchos manuales de propietario esta basada en condiciones ideales de manejo, pero si su vehículo esta sujeto a viajes cortos en tiempo frío, frecuentes embotellamientos y manejo en ciudad, se recomienda hacer cambios más frecuentes. El filtro de aceite se debe cambiar en cada cambio de aceite o al menos cada segundo cambio.

Hay dos elementos esenciales en la lubricación del motor, primero: los bujes del cigüeñal y el árbol de levas son lubricados al forzar al aceite para que penetre a los bujes y que llegue al árbol de levas, por la acción de la bomba de aceite. Segundo: las partes más bajas del cigüeñal (los contrapesos) salpicando el aceite dentro de las paredes del cilindro y de los pistones. La combinación del movimiento y la alta temperatura en el cigüeñal produce una neblina de aceite la cual lubrica esas partes no directamente lubricadas por la bomba de aceite.

La varilla de aceite mide la cantidad de aceite en el cárter. Los niveles deben ser checados regularmente cuando el motor esta apagado, siempre deben mantenerse entre las marcas "add" (agregar) y "full" (lleno).

La viscosidad es la resistencia al flujo y se debe a la fricción interna del fluido. Es una de las más importantes propiedades de un aceite para motor. La viscosidad de un aceite de motor debe ser suficientemente alta para mantener la separación entre las partes móviles, incluso en altas temperaturas obtenidas manejando a velocidades altas y tan baja como para facilitar los arranques en frío. Muchos aceites son multigrados. Un aceite 10W30 tiene la máxima viscosidad de un 10W a -20°C y la mínima viscosidad de un aceite grado 30 a 100°C. Un 5W30 tiene un comportamiento mejor a bajas temperaturas que uno de grado 10W30.

Otros factores de comportamiento crítico además de la viscosidad, deben estar relacionados al tipo de uso para el cual el aceite esta propuesto. El Instituto Americano del Petróleo (API) clasifica a los aceites de acuerdo al propósito de uso. Cheque su manual del propietario para el índice correcto de viscosidad y categoría de servicio del lubricante.

Los otros requerimientos de lubricación de su vehículo tales como transmisión y diferenciales, son también importantes y deben ser atendidos regularmente como se recomienda en el manual del propietario.

Algunos aceites pueden ser denominados como ahorradores de combustible. Estos aceites al usar aditivos antifriccionantes y reductores de la viscosidad pueden mejorar la economía de combustible arriba del 3% comparado con aceites estándar.

Los aceites sintéticos son fabricados de compuestos orgánicos realmente puros. Aunque los aceites sintéticos pueden tener más propiedades deseables que los aceites a base de petróleo, son generalmente más costosos. Por esta razón generalmente se usan sólo cuando un requerimiento particular no puede ser cumplido con aceites de base de petróleo.

SISTEMA ELÉCTRICO

El sistema eléctrico está compuesto de una batería, un regulador de voltaje, alternador, marcha y ciertos accesorios como luces, etc.

La batería suministra la energía eléctrica requerida para mover el motor de arranque. Una vez que el motor gira, el alternador suministra la energía para luces y otros componentes eléctricos del vehículo. El alternador también carga la batería, la cual es descargada al arrancar el motor y por otras demandas de energía eléctrica. Al variar la velocidad de rotación del motor, el potencial eléctrico generado por el alternador también varía, por lo tanto también se requiere un regulador de voltaje para mantener el voltaje constante a pesar de la velocidad del motor.

SISTEMA DE IGNICIÓN

La determinación del instante en el cual se realiza la combustión en el cilindro es crucial para la eficiente operación de la máquina. Una chispa producida por un arco eléctrico a través de la separación de los electrodos de la bujía, incendia la mezcla aire combustible.

La bobina incrementa el voltaje de la batería, de tal manera que la chispa es suficientemente poderosa para encender el combustible, el distribuidor reparte este alto voltaje a los cables de las bujías.

La mezcla aire combustible se incendia en el cilindro por una chispa generada en la bujía. La energía para esta chispa es proporcionada por el sistema de ignición, el cual consta de: una bobina, el distribuidor y las bujías. La bobina transforma el bajo voltaje del sistema eléctrico a un alto voltaje, adecuado para la generación de una chispa.

El distribuidor manda este voltaje a cada bujía en el momento preciso para la ignición del combustible.

Hay dos tipos de distribuidores: los de platinos y los de encendido electrónico. Actualmente todos los vehículos se venden con encendido electrónico. En el sistemas de platinos se incluye un condensador para prevenir el arco eléctrico en el platino y aumentar su vida útil.

El tiempo de cada chispa debe ser el correcto para prevenir pérdida de potencia y eficiencia de combustible. También es importante que los cables de las bujías puedan repartir el voltaje de la bobina al distribuidor y de allí a las bujías y que éstas se encuentren en buen estado. Roturas o daños en el aislante de los cables, puede provocar pérdidas del voltaje hacia las bujías y resultar en falla de motor, particularmente en tiempo húmedo.

En el circuito primario, la electricidad fluye de la batería a la bobina y a los platinos dentro del distribuidor.

La bobina incrementa el voltaje de 12 volts suministrados por la batería a 20 000 volts o más.

El flujo en el circuito secundario es similar, pasando de la sección de salida de la bobina a través de un alambre al centro del distribuidor, donde hace contacto con un rotor. El rotor se mueve por la flecha del distribuidor, el cual está acoplado a un engrane del árbol de levas. Las terminales metálicas (una por cada cilindro) forman un círculo alrededor de la tapa del distribuidor con un conector para el cable de bujías. Conforme el rotor gira, el circuito se cierra y la energía se suministra a las bujías. En ellas la electricidad viaja hacia el centro, a la separación entre los electrodos la cual cruza creando una chispa que incendia la mezcla aire combustible.

ENCENDIDO ELECTRÓNICO

Muchos vehículos construidos después de 1975 están equipados con un sistema de encendido electrónico.

Este sistema tiene un circuito interruptor de corriente, el cual permite un reparto más preciso de la energía a las bujías y no tiene platinos los cuales pueden desajustarse o "picarse". El circuito se abre o se cierra como un encendido estándar pero por medio de transistores. Estos sistemas rara vez causan problemas y no deben ser manipulados a menos que haya evidencia de un mal funcionamiento. Sin embargo, los cables, rotores, bujías, requieren reemplazo en intervalos definidos.

SISTEMA DE ESCAPE

El sistema de escape transporta los gases productos de la combustión en el motor y los libera en la parte posterior del vehículo. Estos gases incluyen el letal monóxido de carbono y por lo tanto nunca mantenga encendido un motor en un espacio cerrado (como un garaje) por más de 10 minutos. El sistema de escape incluye un silenciador, el cual disminuye el ruido del proceso de combustión.

TREN MOTRIZ

En un vehículo con tracción trasera, esto se realiza usando tres componentes:

1.- La transmisión o caja de velocidades puede tener de 3 a 5 velocidades, permite obtener la velocidad de viaje deseada y a la máquina girar dentro del rango óptimo.

2.- El cardán, que transfiere el movimiento de rotación de la transmisión al diferencial.

3.- El diferencial divide el movimiento entre cada par de ruedas compensando automáticamente la mayor distancia que recorre la rueda exterior cuando el vehículo da vuelta en una esquina.

LA TRACCIÓN DELANTERA

Emplea componentes similares a la tracción trasera, pero la transmisión y el diferencial son combinados en un componente sencillo en la parte frontal del vehículo (transeje). Muchos de los sistemas de tracción delantera colocan el motor transversalmente de tal manera que la dirección de rotación del motor no necesita ser cambiada. Este diseño reduce, peso y pérdida de potencia. Además reduce el tamaño de la joroba a lo largo de la mitad del piso del vehículo, lo cual produce un compartimiento más cómodo para los pasajeros.

SISTEMA DE SUSPENSIÓN

El sistema de suspensión consiste de resortes y amortiguadores y su estructura de conexión. Los resortes amortiguan los efectos de una carretera no lisa y los amortiguadores absorben los golpes y las vibraciones de los resortes.

Muchos vehículos modernos tienen suspensión independiente en la parte delantera.

Cada rueda delantera está acoplada a la estructura y esto permite que reaccionen de manera independiente a la superficie de la carretera.

Cuando una rueda sube un tope, el golpe no es transferido a la rueda opuesta, consecuentemente la conducción es más confortable y el manejo se mejora. Mientras la carga transportada por las ruedas delanteras es prácticamente constante, las llantas traseras deben transportar una carga variable como: pasajeros, equipaje, mercancías, etc.

La alineación de la rueda se refiere a la posición de las llantas a la correcta relación entre la dirección , estructura y suspensión del vehículo.

La alineación de la tracción delantera depende de 3 factores: el camber, el caster y el toe-out.

El caster se refiere al ángulo que resulta de dibujar una línea a través del eje de dirección de la rueda y otra línea a través del centro de la llanta y el punto donde hace contacto con el piso.

El camber también es importante. Un camber ligeramente negativo puede proveer un manejo estable en las vueltas. Generalmente con los vehículos nuevos, ni el camber ni el caster son ajustables.

El ajuste incorrecto del Toe-out (en vehículo con tracción delantera o Toe-in en vehículos con tracción trasera causará un desgaste excesivo en los neumaticos y una pobre maniobrabilidad); (vea llantas, zonas de desgaste, capitulo 6).

FRENOS

Los frenos son activados por un fluido que se mueve bajo la presión a través del sistema de tuberías. Este fluido empuja las pastillas de frenos contra un disco o tambor para producir la fricción la cual detiene al vehículo.

NEUMATICOS

El usar neumaticos correctos en su vehículo es muy importante. Los neumaticos proveen la tracción y por lo tanto juegan un papel crucial en el frenado seguro del vehículo. Ellos cargan el peso total del vehículo, absorben los impactos de la calle y representan el paso final en la conversión de la energía del combustible en movimiento del vehículo. Si usted está familiarizado con los diferentes tipos de neumaticos que se encuentran disponibles, usted deberá escoger la más eficiente para ahorrar combustible en su vehículo.

1.- NEUMATICOS RADIALES

Son los más avanzadas y los más populares. Las capas están dispuestas en forma radial, esto es paralelas las unas a las otras, en un ángulo de 90 grados a la circunferencia de la llanta. Los cinturones de soporte son colocados sobre las capas a lo largo de la periferia del neumatico.

Estos cinturones de soporte pueden ser fabricados de acero (como en las neumaticos radiales con cinturones de acero).

Los neumaticos radiales son la opción más común, ellos tienen menor resistencia al rodamiento que otros tipos de neumaticos y por lo tanto mejoran el rendimiento de combustible, la maniobrabilidad del vehículo y el diseño de la banda de rodamiento debido a la construcción radial, ofrece mejor comportamiento bajo condiciones adversas de manejo.

2.- NEUMATICOS CONVENCIONALES Y NEUMATICOS CON CINTURÓN

Aún están disponibles. Se deben tomar precauciones para no mezclar llantas de diferentes tipos de construcción. Debido a la gran diferencia de comportamiento entre radiales y otros tipos de construcción, colocar dos tipos diferentes de neumaticos en el mismo extremo del vehículo puede ser peligroso.

3.- NEUMATICOS RADIALES AHORRADORAS DE COMBUSTIBLE

Están diseñadas para ser infladas considerablemente más que las neumaticos radiales comunes. Este incremento de presión hace a al neumaticos más duro y por lo tanto reduce la resistencia al rodamiento y el consumo de combustible. Muchos vehículos nuevos son equipados con este nuevo tipo de neumatico (como equipo de serie) que le ahorran combustible .

4.- NEUMATICOS RADIALES PARA TODA TEMPORADA.

Ofrecen lo último en tecnología en neumaticos. Son diseñados para comportarse adecuadamente bajo todas las condiciones de manejo y son generalmente del tipo ahorradoras de combustible. Los neumaticos radiales para toda temporada son una buena inversión para mucha gente, porque no es necesario cambiarlas en invierno o en verano. Sin embargo debido a que el diseño del piso de las neumaticos radiales para toda temporada es un compromiso entre un diseño para verano y para invierno, el comportamiento bajo condiciones adversas de manejo será ligeramente más pobre que aquellos neumaticos diseñados para esas condiciones.

5.- LNEUMATICOS PARA INVIERNO

Usan un diseño de dibujo especial y son fabricadas de hule blando. Esto mejora la tracción en nieve o sobre hielo. Recuerde cambiar los neumaticos para invierno cuando llega la primavera ya que éstas incrementan el consumo de combustible.

Nota: La presión en el neumatico es crítica. La baja presión reduce la vida de un neumatico considerablemente, incrementa el consumo de combustible debido a la mayor resistencia al rodamiento y puede ser peligrosa. Compre un medidor de presión y asegúrese de checar la presión de los neumaticos al menos 2 veces al mes. No olvide checar también la presión de la neumatico de repuesto.

DIBUJOS DE DESGASTE EN NEUMATICOS

Los neumaticos con zonas lisas transversales son inseguras y en algunos países son ilegales. Cuando el dibujo es menor de 1.5 mm. reemplace los neumaticos inmediatamente.

La mayoría de los neumaticos nuevos tienen indicadores de uso
en el piso y usted debe identificarlos en sus neumaticos.

Desgaste en los "hombros" del neumatico indica baja presión de inflado. Adicione aire, al nivel máximo recomendado por el fabricante del vehículo.

Un incorrecto camber de la rueda significa que la alineación debe ser checada.

Desgaste en el centro del piso indica sobrepresión. Ajuste la presión del neumatico a la recomendada por el fabricante.

Huellas de desgaste (huecos) en el piso del naumatico son causados por un desbalanceo de la llanta o por falla en la suspensión, lleve a balancear sus llantas.

"Plumas o escamas" en el piso del neumatico son causadas por un excesivo Toe-in o Toe-out. La alineación de las ruedas debe ser checada.

ROTACIÓN DE LAS RUEDAS

Debido a que los neumaticos delanteros y traseros tienen diferentes funciones en su vehículo, se desgastan de manera diferente, usted puede aumentar la vida de sus neumaticos si los rota.

Principal Guia de ahorro Capitulo 7