UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA AMÉRICA FACULTAD FACULTAD DE CIENCIAS CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
PREPARACIÓN DE UN MOTOR SUZUKI FORSA 1.0 PARA P ARA COMPETENCIA
Proyecto profesional de grado previo a la obtención del Título de Ingeniero Ingeniero Mecánico, especialidad Mecánica Automotriz. Automotriz.
Autores:
Cóndor Pinto César Césa r Daniel Ordóñez Delgado Kléber Eduardo Reyes Campaña Gorky Guillermo
Asesor:
Ing. Jaime Antamba
D.M. Quito, Abril del 2009
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente Proyecto Profesional de Grado Titulado “Preparación de “Preparación de un Motor Suzuki Forsa 1.0 para Competencia” Competencia” es realizado en forma íntegra e inédita por los egresados de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Tecnológica América; señores: Gorky Guillermo Reyes Campaña, Kléber Eduardo Ordóñez Delgado, César Daniel Cóndor Pinto. Bajo mi supervisión.
Ing. Jaime Antamba. DIRECTOR DEL PROYECTO
D.M. Quito Marzo 2009
-2-
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente Proyecto Profesional de Grado Titulado “Preparación de “Preparación de un Motor Suzuki Forsa 1.0 para Competencia” Competencia” es realizado en forma íntegra e inédita por los egresados de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Tecnológica América; señores: Gorky Guillermo Reyes Campaña, Kléber Eduardo Ordóñez Delgado, César Daniel Cóndor Pinto. Bajo mi supervisión.
Ing. Jaime Antamba. DIRECTOR DEL PROYECTO
D.M. Quito Marzo 2009
-2-
DECLARACIÓN
Nosotros, Reyes Gorky, Cóndor César y Ordóñez Kléber, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí escrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. A través de la presente declaración cedemos cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondiente a este trabajo, a la Universidad Tecnológica América, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su reglamento y por la normatividad institucional vigente.
Cóndor P. César D.
Reyes C. Gorky G.
Ordóñez D. Kléber E.
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AGRADECIMIENTO A Dios por cuidarme y protegerme siempre, por haber puesto en mi vida v ida a grandes personas que con su apoyo me han ayudado mucho para alcanzar alcan zar mis metas. Mi más sincero agradecimiento a mi familia entera por creer en mí, brindarme su apoyo incondicional y por la unión que existe entre nosotros, a mis compañeros Gorky Reyes y Kléber Ordoñez por permitirme formar parte del presente proyecto, a los ingenieros Jaime Antamba e Ignacio Enríquez por su acertada dirección durante el desarrollo de este proyecto, a todos los ingenieros quienes fueron mis profesores en la Facultad De Ciencias De La Ingeniería por compartir sus conocimientos, en especial a los ingenieros: Luis Ibujes, Servando Espín y Juan Carlos Parra por inculcar en mí, no solo so lo conocimientos técnicos si no también valores personales. A los señores: Antonio Guamán, George Reyes, Roberto Campaña, Telmo Ospina, Luis Paredes, Cristian Proaño, Patricio Chávez, Alex Sánchez, Roberto Zambrano, Víctor Erazo, Luis Patiño, Enrique Ramos, quienes en algún momento de mi carrera universitaria compartieron el aula conmigo, por compartir sus conocimientos, brindarme su apoyo, y porque más que ser mis compañeros, llegaron a ser mis amigos. A Patricio Ramos por p or la ayuda incondicional, por compartir sus conocimientos y por sus sabios consejos, por ser un gran ejemplo ejemplo de superación. A todos mis amigos por por ser mi apoyo en los momentos momentos difíciles de mi vida. A cada uno de d e ellos, por ser directa o indirectamente parte de un escalón más en mi vida…… GRACIAS
C. Daniel Cóndor P. -4-
AGRADECIMIENTO
Primeramente a Dios, por permitirme compartir mis alegrías y penas con mis compañeros de clase. Al personal docente, por brindarme su confianza en mi nueva faceta universitaria, en especial al Msc. Segundo Chicaiza, por confiar plenamente en mis capacidades dándome una gran oportunidad en la Facultad De Ciencias de la ingeniería y brindarme su apoyo en la culminación de mi carrera, a los Ing. Jaime Antamba e Ing. Ignacio Enríquez, quienes me han guiado en la culminación de este proyecto final. A Patricio Ramos por su apoyo incondicional en mi carrera universitaria, siendo no solo mi jefe, sino un amigo, una persona de admiración por todas las cosas que ha logrado, sabiendo guiarme como un discípulo enseñándome sus conocimientos para ser una persona de bien en la sociedad. A Agustín Chuncho (TORTUGUITA), un gran compañero de trabajo quien nunca se ha negado en colaborarme en perfeccionar el proyecto final
A todos ellos muchas gracias…
Gorky G. Reyes C.
-5-
AGRADECIMIENTO
A mi adorada esposa, por haberme dado todo su apoyo en los momentos buenos y en los malos, pero sobre todo por enseñarme con su ejemplo que en la vida no es difícil triunfar cuando se lo has entregado todo a Dios. A mis padres, por haber sacrificado parte de su vida en amarme y cuidarme, por darme el apoyo que siempre necesité. A mis apreciados profesores, Ignacio Enríquez, Jaime Antamba, Luis Ibujés, Juan Carlos Parra, Servando Espín, Francisco Pazmiño, Alfonso Delgado, Fabio Obando, Segundo Chicaiza, que supieron guiarme en el camino y enseñarme con paciencia y con mucho empeño.
Kléber E. Ordóñez Delgado.
-6-
DEDICATORIA
A mis padres: Gonzalo Cóndor , por el sacrificio hecho para sacar adelante nuestro hogar. Esperanza Pinto, por todo el amor que me brinda, por estar conmigo siempre apoyándome, por respetar mis decisiones aunque a veces me equivoque, por sus consejos, por ser un ejemplo de fortaleza y perseverancia para mí.
A mis hermanos: Jenny, por ser un ejemplo de amor y rectitud, por cuidar de mis hermanos y de mí, y por ser mi segunda mamá.
Patricio, por brindarme su apoyo y creer en mí. Dorys, por ser un gran ser humano, por estar siempre a mi lado en las buenas y en las malas, por creer en mí siempre y porque se merece lo mejor del mundo.
Christian, por todo su cariño y por ser un ejemplo de madurez aunque sea el chiquito de la casa.
C. Daniel Cóndor P.
-7-
DEDICATORIA
A mi adorable esposa por ser mi guía, no solo en el campo profesional sino familiar, brindándome valor, comprensión y lo más importante amor en los momentos más difíciles de mi vida. A mis queridos padres Guillermo Reyes, por educarnos, y preocuparse plenamente en que seamos profesionales de bien, mi madre bella Elsa Campaña mi principal admiración, quien me ha enseñado a valorar entre lo malo y lo bueno, mi gran escudo no solo de mío sino de mis 2 hermanos, demostrándonos su perseverancia, dejando atrás incluso su salud por tenernos a nosotros, sus hijos en lo más alto de su ser A mis hermanos Alex mi gran amigo, por confiar completamente en mi, a mi Angelito Gerson Ricardito (†), a ti todo mi esfuerzo y sacrificio, mi vida, tú que me has enseñado a tan corta edad como realmente se tiene que luchar por ser un ganador, tú que con tus ojitos me has demostrado la pureza de tu ser, mi Ángel aunque no estás físicamente, siempre estás en mi corazón a ti te debo lo que hoy soy y seré en un futuro.
Gorky G. Reyes C.
-8-
DEDICATORIA
A la razón de mi existir, al que alumbra mi camino, cual lámpara a mis pies, al que sin pedirme nada a cambio murió para darme la vida, al que amo con todas mis fuerzas, al que siempre me acompaña y me sustenta, aquel que me dio la vida y ahora Yo vivo para Él….. Mi amado Jesús. Al ser más importante en mi vida, la que supo ser instrumento para que Dios renueve mi vivir, la que desinteresadamente me ha dado su amor incondicional, la que ha sabido marcar una sonrisa en mi rostro con solo mirarle, mi mejor amiga y compañera, el amor de mi vida……….. Mi amada esposa.
Kléber E. Ordóñez Delgado.
-9-
INDICE GENERAL CONTENIDO
Pág.
CERTIFICACIÓN
III
DECLARACIÓN
IV
AGRADECIMIENTOS
V
DEDICATORIAS
VIII
ÍNDICE GENERAL
XI
ÍNDICE DE FIGURAS
XVII
ÍNDICE DE TABLAS
XXI
RESUMEN
XXII
INTRODUCCIÓN
XXIII
CAPÍTULO I TEORÍA DE MOTORES 1.1
Concepto de motor.
1
1.2
Clasificación de los motores.
2
1.3
Motores de combustión interna.
2
1.3.1
Funcionamiento.
2
1.3.2
Ciclos reales de los motores de combustión interna.
3
1.4
Preparación del motor.
6
1.4.1
Relación de compresión.
7
1.4.2
Formas de aumentar la potencia de un motor
9
1.4.2.1
Aumento de la cilindrada
10
1.4.2.2
Aumento de la presión efectiva.
11
1.4.2.3
Aumento del régimen de giro.
11
1.5
Elementos fijos.
12
1.5.1
Modificación del bloque motor.
12
1.5.1.1
Limpieza y desincrustación del bloque.
13
1.5.1.2
Pulido del interior del bloque.
14 - 10 -
1.5.1.3
Reforzado de la línea de bancada.
14
1.5.1.4
Rectificado del plano de la superficie del bloque.
14
1.5.1.5
Rectificado de cilindros.
15
1.5.1.6
Trabajos en la lubricación.
15
1.5.2
Modificación del cabezote.
16
1.5.2.1
Preparación de la cámara de combustión.
18
1.5.2.2
Válvulas, sus asientos y guías.
18
1.5.2.3
Conductos de admisión y escape.
19
1.5.3
Modificación del cárter.
19
1.5.4
Modificación del colector de admisión.
21
1.5.5
Modificación del colector de escape.
22
1.6
Elementos móviles o motrices.
24
1.6.1
Pistón.
24
1.6.1.1
Temperatura y dilatación.
25
1.6.1.2
Reducción de peso en los pistones.
26
1.6.3
Biela.
27
1.6.3.1
Aligeramiento del peso de la biela.
28
1.6.3.2
Equilibrado de la biela.
28
1.6.4
Cigüeñal
28
1.6.4.1
Redimensionamiento del cigüeñal.
30
1.6.4.2
Aligeramiento del cigüeñal.
30
1.6.4.3
Balanceo del cigüeñal.
30
1.6.5
Volante de inercia
31
1.6.6
Válvulas.
31
1.6.6.1
Aumento del diámetro.
32
1.6.6.2
Modificación del ángulo de apoyo
32
1.6.6.3
Modificación del peso.
33
1.6.7
Árbol de levas y elementos de mando.
34
1.6.7.1
Modificación del perfil de las levas.
35
1.6.7.2
Modificación de la altura de empuje.
36
1.6.7.3
Sincronización variable de válvulas.
36 - 11 -
1.6.8
Balancines.
36
1.6.9
Elementos de la distribución.
37
1.6.9.1
Por rueda dentada
37
1.6.9.2
Por cadena
38
1.6.9.3
Por correa dentada.
38
1.6.10
Mejoramiento de la carburación.
39
1.7
Tipos de competición.
40
1.7.1
Rally
40
1.7.2
Trepada de montaña y piques
41
CAPÍTULO II PARAMETROS DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS 2.1
Viabilidad de rediseño.
42
2.1.1
Sistema de alimentación.
42
2.1.2
Sistema de escape.
44
2.1.3
Sistema de distribución.
45
2.1.3.1
Árbol de levas
45
2.1.3.2
Válvulas.
46
2.1.3.3
Cabezote
47
2.1.4
Elementos móviles.
48
2.1.4.1
Pistón.
48
2.1.4.2
Biela.
49
2.1.4.3
Cigüeñal
50
2.2
Parámetros de competición deportiva.
50
2.2.1
Cilindrada del motor
50
2.2.2
Aplicación del motor
51
2.2.3
Relación peso potencia del vehículo.
51
2.2.4
Disponibilidad de partes y repuestos.
52
2.2.5
Potencia absorbida.
52
2.3
Parámetros económicos.
52 - 12 -
2.4
Selección de alternativas.
53
2.4.1
Preparación de un motor Suzuki Forsa 1.0
54
2.4.1.1
Viabilidad de rediseño.
54
2.4.1.2
Parámetros de competición deportiva.
55
2.4.1.3
Parámetros económicos.
56
2.4.2
Preparación de motor Chevrolet Corsa 1.3
56
2.4.2.1
Viabilidad de rediseño.
56
2.4.2.2
Parámetros de competición deportiva.
57
2.4.2.3
Parámetros económicos.
58
2.4.3
Preparación de motor Peugeot 206 1.4
58
2.4.3.1
Viabilidad de rediseño.
58
2.4.3.2
Parámetros de competición deportiva.
59
2.4.3.3
Parámetros económicos.
59
2.4.4
Selección de alternativas.
60
2.4.5
Selección de la alternativa.
60
2.4.6
Análisis de la selección
61
2.4.6.1
Viabilidad del rediseño.
61
2.4.6.2
Parámetros de competición deportiva.
62
2.4.6.3
Parámetros económicos.
62
CAPÍTULO III REDISEÑO DE LOS ELEMENTOS DEL MOTOR 3.1
Parámetros iniciales para la modificación.
63
3.2
Factores externos del motor
64
3.2.1
Tipos de combustible
64
3.2.2
Presión atmosférica
64
3.2.3
Temperatura ambiente del aire
64
3.3
Preparación de elementos fijos
65
3.3.1
Modificación del bloque motor
65
3.3.1.1
Refuerzos de la línea de bancada
65 - 13 -
3.3.1.2
Rectificado de cilindros
66
3.3.1.3
Rectificado del plano de la superficie superior
68
3.3.2
Modificación del cabezote
71
3.3.2.1
Preparación de la cámara de combustión
71
3.3.2.2
Conductos de admisión y escape
74
3.3.3
Modificación del cárter
75
3.3.3.1
Mejora de la estanqueidad del aceite
75
3.3.4
Modificación del colector de escape
76
3.4
Preparación de elementos móviles
79
3.4.1
Modificación del pistón
79
3.4.1.1
Velocidad media del pistón
79
3.4.1.2
Cálculo de la dilatación de la cabeza del pistón
81
3.4.1.3
El tiempo de ignición y el avance de encendido
82
3.4.1.4
Presión media efectiva según el número de octano
84
3.4.1.5
Fuerza sobre el pistón
85
3.4.2
Modificación de las válvulas
86
3.4.3
Modificación de la biela
94
3.4.4
Cigüeñal y volante de inercia
95
3.4.4.1
Cálculo del par motor
96
3.4.4.2
Potencia indicada
100
3.4.4.3
Potencia efectiva
100
3.4.5
Cálculos para la distribución
101
3.4.6
Eficiencia del ciclo termodinámico
107
3.4.7
Cálculo de presiones y temperaturas del ciclo termodinámico
108
3.4.8
Consumo de combustible
111
3.4.9
Resultados comparativos
112
CAPÍTULO IV ENSAMBLAJE Y PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 4.1
Condiciones de Armado
114 - 14 -
4.2
Ensamblaje del motor
115
4.2.1
Ensamblaje del bloque motor
115
4.2.2
Ensamblaje de piezas móviles del bloque
118
4.2.3
Ensamblaje del cabezote
122
4.2.4
Acoplado de la distribución
126
4.2.5
Ensamblaje de elementos funcionales
129
4.2.6
Puesta a punto del motor
129
4.2.7
Pruebas funcionales
130
4.2.7.1
Verificación de la compresión
130
4.2.7.2
Verificación de la presión de aceite
132
4.2.7.3
Prueba de estanqueidad de los cilindros
133
4.2.7.4
Pruebas de Competencia
134
CONCLUSIONES
136
RECOMENDACIONES
137
BIBLIOGRAFÍA
138
ANEXOS
139
- 15 -
INDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1.1
Motor de combustión interna
1
Figura 1.2
Diagrama de presión/volumen
3
Figura 1.3
Tiempos de maniobra de válvulas
6
Figura 1.4
Modificación cámara de combustión
8
Figura 1.5
Medición de volumen, cabezote
8
Figura 1.6
Bloque motor
12
Figura 1.7
Pulido bloque motor
14
Figura 1.8
Cabezote
17
Figura 1.9
Medición cámara cabezote
17
Figura 1.10 Carter
20
Figura 1.11 Divisiones internas, cárter
20
Figura 1.12 Orificios internos, cárter.
21
Figura 1.13 Colector de admisión
21
Figura 1.14 Colector de escape
23
Figura 1.15 Modificaciones del colector de escape
23
Figura 1.16 Pistón
24
Figura 1.17 Modificaciones a pistones originales
25
Figura 1.18 Cotas de un pistón
26
Figura 1.19 Biela, componentes
27
Figura 1.20 Cigüeñal
29
Figura 1.21 Volante de inercia
31
Figura 1.22 Válvulas
31
Figura 1.23 Angulo de apoyo 45o
33
Figura 1.24 Modificaciones en válvulas de admisión
33
Figura 1.25 Árbol de levas
34
Figura 1.26 Modificaciones en perfiles y ángulos de levas
35
Figura 1.27 Balancines
36
Figura 1.28 Transmisión por rueda dentada
37
Figura 1.29 Transmisión por cadena
38 - 16 -
Figura 1.30 Transmisión correa dentada
39
Figura 1.31 Carburador Suzuki Forsa
40
Figura 2.1
Carburador
42
Figura 2.2
Sistema de inyección electrónica
43
Figura 2.3
Colector de escape deportivo
44
Figura 2.4
Árbol de levas
45
Figura 2.5
Válvula
46
Figura 2.6
Cabezote
47
Figura 2.7
Máquina herramienta, rectificadora
48
Figura 2.8
Pistón
48
Figura 2.9
Biela para competencia
49
Figura 2.10 Cigüeñal
50
Figura 3.1
Refuerzos líneas de banca
66
Figura 3.2
Rectificado cilindro
67
Figura 3.3
Pulido superficie del bloque
70
Figura 3.4
Cámara de compresión
71
Figura 3.5
Pulido cabezote
73
Figura 3.6
Bruñido ductos de admisión
74
Figura 3.7
Bruñido ductos de escape
75
Figura 3.8
Modificación del cárter
76
Figura 3.9
Colector de escape final
78
Figura 3.10 Movimiento aleatorio del pistón
81
Figura 3.11 Diagrama Presión vs. Posición del cigüeñal
83
Figura 3.12 Presión Máxima Suzuki Forsa.
84
Figura 3.13 Relación de compresión crítica y presión media efectiva indicada 84 Figura 3.14 Inclinación asiento de válvula a 45º
89
Figura 3.15 Inclinación asiento de válvula a 30º
90
Figura 3.16 Dimensiones de la válvula
91
Figura 3.17 Diámetro de los pernos primitivos
95
Figura 3.18 Fuerzas que intervienen en el motor
97
Figura 3.19 Diagrama de la distribución
102 - 17 -
Figura 3.20 Diagramas Superficie de apertura de las válvulas
104
Figura 3.21 Ciclo Otto de aire normal
108
Figura 3.22 Diagramas P-V (Presión- Volumen)
111
Figura 4.1 Motor tres cilindros
114
Figura 4.2 Partes internas del bloque motor
115
Figura 4.3 Limpieza bloque motor
115
Figura 4.4 Cojinetes principales
116
Figura 4.5 Cojinetes de empuje
116
Figura 4.6 Ubicación del cigüeñal
116
Figura 4.7 Instalación tapas del cojinete del bloque
117
Figura 4.8 Par de apriete del bloque motor
117
Figura 4.9 Uso del plástico calibrador
118
Figura 4.10 Retenedor posterior del cigüeñal
118
Figura 4.11 Calibración holgura en los rines
119
Figura 4.12 Colocación de rines en el pistón
119
Figura 4.13 Posición de rines en el pistón
120
Figura 4.14 Lubricación del pistón
120
Figura 4.15 Posición adecuada del pistón
121
Figura 4.16 Colocación del pistón en el bloque motor
121
Figura 4.17 Colocación del cojinete de biela
122
Figura 4.18 Colocación Plastigage cojinetes de biela
122
Figura 4.19 Partes móviles del cabezote
122
Figura 4.20 Asiento de válvulas
123
Figura 4.21Eje de balancines
123
Figura 4.22 Varilla de balancines
124
Figura 4.23 Tornillos de balancines
124
Figura 4.24 Resorte y platillos de válvulas
125
Figura 4.25 Colocar chavetas de válvulas
126
Figura 4.26 Empaque del cabezote
126
Figura 4.27 Tensionador de la distribución
127
Figura 4.28 Puntos de referencia del cabezote
127 - 18 -
Figura 4.29 Puntos de referencia del cigüeñal
128
Figura 4.30 Distribución motor
128
Figura 4.31 Weber 40-IDF
129
Figura 4.32 Prueba de compresión del motor
131
Figura 4.33 Prueba de presión de aceite
132
Figura 4.34 Prueba de estanqueidad en los cilindros
133
Figura 4.35 Competencia Tulcán
134
Figura 4.36 Competencia Cayambe
135
- 19 -
INDICE DE TABLAS Pág. Tabla 1.1 Dimensiones del pistón en función del diámetro
26
Tabla 2.1 Categorías de competencia
51
Tabla 2.2 Comparación de precios
53
Tabla 2.3 Selección de alternativas
60
Tabla 3.1 Especificaciones Especificaciones técnicas
63
Tabla 3.2 Diámetros del conducto de admisión
74
Tabla 3.3 Diámetros del conducto de escape
75
Tabla 3.4 Apertura y retardo de ángulos
104
Tabla 3.5 Tabla de presiones, volúmenes y temperatura
110
Tabla 3.6 Resultados Pruebas consumo de combustible
112
Tabla 3.7 Resultados comparativos
113
Tabla 4.1 Indicadores de niveles de compresión
131
- 20 -
RESUMEN El campo automotriz a nivel mundial crece enormemente cada año dentro de todas sus áreas de estudio, y al ser el Ecuador un país subdesarrollado, posee grandes cambios que afecta de cierta forma a la sociedad en general. Uno de estos vacíos es la falta de un manual técnico que indique todos los procesos a seguir para la preparación de motores para competencias. En primera instancia se realizo una recopilación de información de los principios de funcionamiento de los motores de combustión interna en general, plasmando en este documento únicamente los puntos más relevantes. Luego se realizó un análisis de las alternativas de tres modelos: Chevrolet Corsa 1.3, Suzuki Forsa 1.0 y Peugeot 206 1.4 de los vehículos preparados para participar en una competencia de circuito urbano. Los vehículos participantes deben cumplir con ciertos parámetros como: requerimientos de la competición, el aspecto económico, y la viabilidad del rediseño. Una vez analizados estos aspectos se llego a la conclusión de que el motor Suzuki Suzuki Forsa 1.0 es la mejor opción. Con el motor Suzuki Forsa 1.0 como la alternativa escogida, se procedió al cálculo del rediseño de los elementos que se necesitaba modificar para elevar su potencia, tales como: pistones, cabezote, bloque motor, válvulas, volante de inercia, entre otros. Al tener los elementos ya modificados se procede a armar el motor, con lo que se realizan las pruebas de funcionamiento y esto conlleva a que se den varias recomendaciones basadas en las conclusiones obtenidas en las pruebas de funcionamiento. Este documento tiene como anexos varias tablas, los reglamentos de la competencia, proformas de costos en repuestos. Estos anexos permiten al lector comprender de mejor manera el documento, y a los autores les permite justificar la información que está escrita en el mismo. - 21 -
INTRODUCCIÓN El presente proyecto fue realizado con el objetivo de mejorar la potencia de un motor de combustión interna, dicha mejora prepara al vehículo para participar en competencia de circuito urbano o trepada de montaña, para lo cual fue necesario el estudio y análisis de varios aspectos. Hoy en día ya se habla de un motor controlado totalmente por computadora, lo que permite perfección en su funcionamiento evitando el consumo innecesario de combustible y el desgaste excesivo de sus elementos. Gran parte de los adelantos tecnológicos, han madurado en los técnicos constructores de automóviles de competencia, respondiendo al reto de crear máquinas sumamente potentes, incluso sin importar el monto de dinero que esto implique, y todo aquello en motores de pequeñas cilindradas. Se puede asegurar con certeza, que detrás de un gran premio de carreras, existe un trabajo duro, constante y serio de profesionales en el campo automotriz, que invierten mucho tiempo en la mejora de elementos con el fin de obtener el mayor rendimiento posible. Dado que la información existente sobre este tipo de mejoras aplicadas a un motor Suzuki Forsa es escasa, en este proyecto se desea plasmar el conocimiento empírico, teórico y práctico con sustento científico y tecnológico, conociendo la manera correcta que debe ser preparado un motor para una competencia de alto nivel. Se espera que el presente trabajo sea de gran utilidad no solo para mecánicos especializados en la preparación de motores de competición, sino para todos los aficionados, profesionales, que les gusta gusta el deporte tuerca.
- 22 -
CAPÍTULO I TEORÍA DE MOTORES
1.1 CONCEPTO DE MOTOR Es una máquina que convierte la energía química en energía mecánica, movimiento o trabajo mecánico, figura 1.1. La energía se suministra en forma de combustible, como gasóleo o gasolina, vapor de agua o electricidad, el trabajo mecánico que proporciona suele ser el movimiento rotatorio de un árbol o eje, mediante otros mecanismos.
Figura. 1.1 Motor de combustión interna Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A-2 - 23 -
1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES En la actualidad la utilización del principio básico del funcionamiento de un motor ha sido causa de estudio y modificación del mismo, creándose así según su necesidad o área de trabajo varios tipos de motores, clasificándolos de la siguiente manera:
Según el tipo de energía que utilizan, como motores de aire comprimido o de gasolina.
Según el tipo de movimiento de sus piezas principales, como alternativos o rotatorios.
Según donde tiene lugar la transformación de energía química se llaman de combustión interna o externa.
Según el método utilizado para enfriar el motor se clasifican en refrigerados por agua o por aire.
Según la posición de sus cilindros, alineados, opuestos o en V.
Según las fases por las que pasa el pistón para completar un ciclo, como de dos o de cuatro tiempos.
Según el ciclo termodinámico, como Otto (el de los motores de gasolina) y diesel.
1.3 MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA Transforma la energía obtenida por combustión de una mezcla gaseosa, proveniente del carburador, en energía mecánica utilizada para propulsar un émbolo que actúa sobre una biela, la cual mueve el cigüeñal y a través de transmisiones provoca el movimiento de las ruedas.
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1.3.1 Funcionamiento Aire y gasolina forman una mezcla explosiva con una relación estequiométrica de 14,7 a 1 respectivamente. La más leve chispa basta para que la mezcla obtenida se inflame en un instante, y provoca una explosión de gran magnitud y fuerza en una pequeña cámara de compresión. Los pistones, son los encargados de comprimir la mezcla, facilitando la ignición, provocada por la chispa eléctrica emitida por la bujía. Estalla en llamas con tal velocidad y violencia que hace descender el pistón por el cilindro. Este movimiento determina el giro del cigüeñal y da fuerza al motor. En casi todos los motores esta explosión tiene lugar en uno de los cuatro movimientos del pistón, por lo que se le denomina motor de cuatro tiempos.
1.3.2 Ciclos reales de los motores de combustión interna Para una mejor comprensión de los ciclos reales de los motores de combustión interna se compara la variación de presión con la variación del volumen de cada uno de ellos (figura 1.2).
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Figura. 1.2 Diagrama presión - volumen de los ciclos reales del motor de cuatro tiempos Fuente: LUKANIN, V.N. Motores de combustión interna pág.30
Admisión: La válvula de entrada se abre, el pistón desciende por el cilindro dejando ingresar una mezcla de combustible y aire previamente mezclada en el carburador y que se llama carga. “El proceso de admisión de aire empieza en el punto a' que corresponde al inicio de la apertura de la válvula de admisión, mientras que el pistón no haya llegado todavía al punto muerto superior (P.M.S.). La admisión termina en el punto a", cuando la válvula de admisión haya cerrado por completo, y el pistón ya ha pasado el punto muerto inferior (P.M.I.), por esta razón la duración total de la admisión (φad) es mayor de 180°, o sea del ángulo de giro del cigüeñal. La presión media de los gases en el cilindro en el proceso de admisión actúa en sentido del movimiento del pistón - 26 -
hacia el P.M.I.; según su valor ésta es inferior a la atmosférica P o, la cual obstaculiza el movimiento del pistón. Por consiguiente, para llevar a cabo el proceso de admisión hay que consumir la energía. Ante la admisión la cámara de combustión está llena con productos de combustión que son gases residuales que se quedan del ciclo anterior. Al final de la admisión en el cilindro queda la carga que consta de la mezcla de aire y de gases residuales”1.
Compresión: “El proceso de compresión de la carga transcurre después de haber terminado la admisión (punto a") y se acompaña por la elevación de la temperatura y la presión de la carga. Al acercarse el pistón al P.M.S., en la carga calentada por compresión, bajo la presión elevada se inyecta el combustible (punto d). El ángulo entre el inicio de la inyección del combustible y P.M.S. se llama ángulo de avance de la inyección. Dentro del período d - c' se realiza el desarrollo de los chorros de combustible, el calentamiento, la evaporación y el mezclado del combustible y del aire, así como otros procesos precedentes a la inflamación del combustible debido al calor de la carga caliente; este lapso de tiempo se llama periodo de la demora de inflamación.” 2. Explosión: A este proceso se le conoce también con el nombre de combustión. “El proceso de combustión empieza en el punto c cuando en el diagrama de indicador se observa la notable elevación de la presión en comparación con la que corresponde a la compresión de la carga. En este momento el pistón, en la mayoría de los regímenes del trabajo del motor, aún no llega hasta el PMS, pero sigue la entrega del combustible por el inyector. Durante la combustión el aire y el combustible forman productos de combustión, es decir, varía la composición de la carga en el cilindro. El momento de la terminación de este proceso puede encontrarse bastante lejos después del PMS. 1 2
LUKANIN V.N. Motores de combustión interna p.31 Idem.
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En el proceso de combustión la temperatura y la presión en el cilindro llegan a sus valores máximos” 3. Dentro de este proceso existe una etapa luego de la explosión llamada expansión. Dicha etapa se efectúa desde el punto z hasta el b'. Al expandirse, se produce la transformación de la energía calorífica, que se expulsa debido a la quema del combustible en el cilindro, los gases en expansión empujan el pistón hacia arriba y el pistón mueve el cigüeñal.
Escape: El proceso de escape comienza en el punto b' que corresponde al inicio de la apertura de la válvula de escape. El proceso termina en el punto b" después de que el pistón pase el P.M.S. y la válvula de escape se cierre. Durante el escape la presión media de los gases en el cilindro al desplazarse el pistón del P.M.I. al P.M.S. actúa contra la carrera del pistón, según su valor ésta supera la ( P o) por tal razón para el proceso de escape existe una gran pérdida de energía. Para visualizar mejor el funcionamiento de las válvulas de admisión y escape, observe la figura 1.3.
3
LUKANIN V.N. Motores de combustión interna p.31.
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Figura1.3 Tiempos de maniobra de válvulas y ángulos de giro del cigüeñal Fuente: KINDLER, H. Matemática aplicada para la técnica del automóvil pág.135
1.4 PREPARACIÓN DEL MOTOR Los ingenieros que trabajan en los motores de competición, no solo han de tener unos profundos conocimientos de las características teóricas del motor y de los demás componentes de un automóvil, sino que también deben poseer una gran imaginación creadora, experimentando nuevos procedimientos para mejorar todo lo fabricado para un auto de serie o turismo. En ocasiones, estos vehículos serán manejados por conductores expertos, pero otras veces serán de principiantes, que los someterán a pruebas inauditas: aceleraciones en frío, contra marchas, entre otras. Por otra parte, el fabricante también sabe que el vehículo será utilizado en climas distintos, carreteras en condiciones óptimas y pésimas, con polvo o sin él. - 29 -
A pesar de todo, dicho fabricante ha de garantizar una duración del motor muy prolongada, para no estar en inferioridad ante la competencia, que se cifra sobre los 150.000 Km. Antes de llegar a la primera reparación general, se ve forzado a instalar motores con cálculo de materiales que cubran todas las contingencias precisas y permitan no solo el uso del motor, sino también el abuso del mismo. Pues bien, en líneas generales la preparación del motor consiste por una parte en aprovechar estas tolerancias en mayor o menor medida, convirtiéndolas en potencia pura. Y por otra parte, en dar perfección técnica a todos los órganos del motor a base de trabajarlo técnicamente, con la finalidad de obtener mayor potencia y un aumento considerable en la velocidad del vehículo.
1.4.1 Relación de compresión La relación de compresión se define como las veces que el volumen final queda contenido en el volumen inicial. Se puede decir que en el tiempo de admisión, el pistón trabaja al descender como una bomba, que fuerza una enérgica corriente hacia el interior del cilindro, en este momento la válvula de admisión está abierta. Cuando el pistón llega al P.M.I. del tiempo de admisión, se cierra la válvula de admisión, en este momento la cantidad de mezcla explosiva debe reducirse en su tamaño, hasta llegar al P.M.S. En general cuando mayor es el índice de la relación de compresión, mayor es el rendimiento del motor, es decir, mayor es el aprovechamiento energético del combustible. Sin embargo, cuando mayor es la relación de compresión mayores son las tensiones que se forman en el interior del cabezote, mayor es la temperatura y - 30 -
mayores son los problemas con la mezcla explosiva, que tiene una tendencia a producir picado.
Figura 1.4 Modificación cámara de combustión Fuente: COELLO, Efrén. Preparación de motores de competencia pág. 32 Por todas estas razones, la relación de compresión debe ser controlada por parte del preparador, por lo que se hace necesario modificar la cámara de combustión, con los valores resultados de los cálculos (figura 1.4). Pues para un motor de competición conviene que la relación de compresión sea alta, pero siempre que se puedan controlar todos los fenómenos indeseables que proporciona un motor preparado, mediante varios parámetros:
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Figura 1.5 Medición de volumen, cabezote Fuente: COELLO, Efrén. Preparación de motores de competencia pág. 32
Medición del volumen de la cámara (figura 1.5)
Rendimiento de la cámara de combustión
Rebaje del plano del cabezote
Pistones de mayor altura
Rebaje del plano del bloque
1.4.2 Formas de aumentar potencia a un motor Para aumentar la potencia de un motor, es conveniente que el técnico que realice este trabajo tenga presente las siguientes consideraciones:
Todas las modificaciones que se realice para aumentar la potencia del motor, deben ser realizadas de forma adecuada y por especialistas competentes, ya que de lo contrario esto puede ocasionar un desgaste excesivo de varios elementos internos.
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Antes de realizar alguna modificación se debe conocer los parámetros técnicos del motor con el que se va a trabajar, tales como: curvas características de potencia, par motor, diámetros del carburador, colectores, etc.
Las modificaciones realizadas al motor, tales como: balanceado de piezas móviles, pulido, etc., son beneficiosas para el buen funcionamiento del mismo.
“El motor de Combustión Interna necesita mezclar con el combustible una cantidad importante de oxígeno para permitir que la combustión se establezca en el interior de la cámara de combustión. El aumento de la potencia solamente se puede conseguir aumentando el consumo de aire, mezclado en la debida proporción con líquido combustible.”4 Teniendo claro los aspectos anteriores, se debe tomar en cuenta que básicamente se tiene tres posibilidades de aumentar la potencia a un motor: 1. Aumento de la cilindrada 2. Aumento de la presión media efectiva 3. Aumento del régimen de giro (rpm)
1.4.2.1 Aumento de la cilindrada Cilindrada: es la capacidad o el volumen del conjunto de los cilindros de un motor, la cual se mide generalmente en centímetros cúbicos (cm 3, cc), litros (l) o en pulgadas cúbicas (plg3). Cabe destacar, que cuanto mayor es la cilindrada de un motor mayor será el consumo de aire-combustible y mayor también su potencia. Por lo que se deduce que la capacidad en volumen de un motor es directamente proporcional al aumento 4
GILLIERI, Stefano. Preparación de motores de serie para competición, p. 25.
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de potencia. Este aumento se puede conseguir por varias opciones: -
Aumento en el diámetro del cilindro
-
Aumento en la carrera del pistón
-
Aumento en el número de cilindros
El rectificado en los cilindros deberá ser un máximo diámetro en el que se pueda encontrar la medida del pistón correspondiente. El aumento de la carrera, es más complejo, ya que esto incluye una sustitución del cigüeñal, bielas y modificación del bloque motor; pero este no es un cambio lógico, porque si bien la cilindrada aumentaría, el aumento de la carrera del pistón haría que se pierda velocidad de giro del motor. En cuanto al número de cilindros, no es factible porque el costo sería demasiado alto y la opción más correcta sería un cambio de motor. 1.4.2.2 Aumento de la presión media efectiva La presión media efectiva se define como el valor promedio de las presiones que se establecen en el interior de la cámara de combustión. Con la elevación de la presión se consigue un aumento importante de temperatura dentro de la cámara de combustión, por lo que la cantidad de energía calorífica liberada en el momento de la explosión, es tanto mayor cuanto mayor es la temperatura absoluta alcanzada en el momento de encendido de la mezcla. Con esto se consigue un aumento importante en la potencia del motor, y se puede obtener de varias formas: -
Aumento en la relación de compresión
-
Aumento en la entrada de aire-combustible - 34 -
-
Mejorando las condiciones de funcionamiento de las válvulas
1.4.2.3 Aumento del régimen de giro Este aumento es muy importante, ya que influye directamente en la velocidad del vehículo, especialmente en aceleraciones rápidas y en velocidad de punta del mismo. Esta modificación se consigue con el aligeramiento de las masas que están en movimiento durante el funcionamiento del motor como son: cigüeñal, bielas, pistones, válvulas y árbol de levas. El rebaje y eliminación de dichas masas, debe realizarse con mucho cuidado, ya que son piezas de vital importancia y cualquier exceso en la disminución de material podría causar una falla y la terminación de la vida útil de la pieza. Al tener menos masa en las piezas móviles del motor, disminuye el esfuerzo de inercia al cual están sometidas y se obtiene un aumento en las revoluciones del motor.
1.5 ELEMENTOS FIJOS Un motor de 4 tiempos posee varios sistemas, compuestos de diferentes elementos, siendo estos fijos o móviles que deben ser analizados para obtener el mejor rendimiento luego de ser modificados.
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1.5.1 Modificación del bloque motor Es el elemento que constituye el soporte estructural de todo el motor, es el más voluminoso y pesado en el cual van alojados o acoplados el resto de la gran parte de elementos que componen el motor, observe la figura 1 .6.
Figura 1.6 Bloque motor
Dependiendo de la forma, disposición y características del bloque se podrá disponer de motores con cilindros en línea, horizontales opuestos y en “V”. El bloque motor debido a los cilindros y una serie de cavidades internas, se encuentra prácticamente hueco. Por tales cavidades circula el agua del circuito de refrigeración. También posee otra serie de orificios roscados los cuales sirven para la fijación del resto de elementos que van acoplados al bloque. En el interior del bloque se encuentra un circuito de lubricación que se comunica con todas las zonas donde apoyan elementos móviles.
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El material empleado para la construcción del bloque es fundición gris aleada con metales como el níquel y cromo. Este material le proporciona al bloque una elevada resistencia al calor y al desgaste, así como una espléndida conductividad térmica. El bloque motor estará sometido a un mayor esfuerzo, mayores tensiones, mayores temperaturas y aumento de presiones, por lo que se debe conseguir que trabaje en equilibrio. Una vez limpio y revisado que no tenga ninguna anomalía a simple inspección se realiza una serie de pasos, que a continuación se enlistan:
“Limpieza y desincrustación del bloque.
Pulido interior del bloque.
Reforzado de la línea de bancada.
Rectificado del plano de la superficie superior.
Rectificado de cilindros.
Trabajos en la lubricación.”5
1.5.1.1 Limpieza y desincrustación del bloque Se procede a la limpieza a fondo y a una desincrustación de sus paredes tanto interiores como exteriores (figura 1.7), sobre todo si el motor ha funcionado algunos kilómetros.
5
GILLIERI, Stefano. Preparación de motores de serie para competición, p. 31. - 37 -
Figura 1.7 Pulido Bloque motor El objetivo de esta limpieza es eliminar los residuos abrasivos y diminutas virutas metálicas que todavía conserve el motor después de su salida de fábrica; un aumento de las presiones puede desplazar estas virutas, que antes habían permanecido inactivas y ocasionar desperfectos en las partes móviles.
1.5.1.2 Pulido interior del bloque El objetivo es tener una superficie interior lo más lisa y pulida posible, eliminando las rugosidades propias de la fundición de fábrica, con la finalidad de que el aceite descienda mucho más rápido hacia el cárter y recircule con menor temperatura.
1.5.1.3 Reforzado de la línea de bancada Al aumentar la presión media efectiva, los elementos del motor soportan mayores esfuerzos, por lo que es necesario reforzar los cojinetes de apoyo de bancada y también el diámetro de los pernos que tienen por misión soportar los cojinetes a la estructura rígida del bloque.
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1.5.1.4 Rectificado del plano de la superficie superior El aumento de la presión efectiva del motor se logra con el aumento de la relación de compresión, para lo cual se tiene dos procedimientos: uno de ellos es rebajar el plano inferior del cabezote o el plano superior del bloque, y el otro es rebajar repartidamente la distancia entre cabezote y bloque . Esta medida de
rebajamiento debe ser
calculada con
antelación muy
minuciosamente y con la mayor exactitud, ya que un error podría ocasionar un rompimiento del motor.
1.5.1.5 Rectificado de cilindros Las paredes de los cilindros deben quedar en perfectas condiciones de ajuste y pulido para recibir el paso del pistón. Los cilindros son sometidos a un rectificado, removiendo cierta cantidad de material en medidas muy precisas. “En los motores preparados para competición debe existir una tolerancia de 0.04mm por cada 100mm de diámetro”6, los diámetros de los cilindros deben ser comprobados herramientas de precisión.
con
La última operación de acabado se efectúa utilizando una herramienta bruñidora unida a una taladradora de mano.
1.5.1.6 Trabajos en la lubricación En la preparación de motores, se busca que el circuito de lubricación sea constante en cada instante de acuerdo a la exigencia del motor.
6
GILLIERI, Stefano. Preparación de motores de serie para competición, p. 56.
- 39 -
Debido a las modificaciones realizadas, existe un ascenso en la fricción de los componentes por lo que se requiere que el aceite sea bombeado a mayor presión, este trabajo lo realiza la bomba de aceite para lo cual se coloca una válvula de regulación, la que permite que el sistema se mantenga a una presión adecuada, no más de 6,06 bar (5.98 Atm), en caliente.
1.5.2 Modificación del cabezote Es el elemento que se encuentra en la parte superior del motor, para el cierre hermético de la cámara de combustión, van alojadas las válvulas de admisión y escape. Al igual que el bloque el cabezote posee una serie de orificios por los cuales circula el agua del circuito de refrigeración y que están comunicados a su vez con los orificios del bloque (figura 1.8). Debido a las condiciones de trabajo deberá soportar alrededor de 45 a 60 bar, tienen que ser resistentes a las altas temperaturas y disipar rápidamente el calor, para ello se fabrican de aleaciones ligeras como aluminio o hierro fundido como por ejemplo:
“ Hierro fundido GG-25 ó GG-30 con grafito laminar con 250 a 300
N mm
2
de
resistencia a la tracción (Sut), no maleable, mecanizable, resistencia a la presión, poca dilatación
Aleación de aluminio G-ALSi10Mg. 180-240 Sut
N
mm
2
- 10% Silicio, 0,3% de
Mg- Al.” 7 La modificación del cabezote en un motor de explosión es una de las fases importantes en la preparación de un motor de competición. En este elemento se produce la entrada, control y salida de los gases, es donde se realiza más cambios con mayor efectividad para obtener una mayor potencia. - 40 -
7
ERAZO, Germán. Reparación técnica y practica de M.C.I. p.90
- 41 -
Actualmente el cabezote de los motores comerciales son de aleaciones ligeras a base de aluminio, ofreciendo una ventaja de buena conductibilidad térmica para obtener rápidamente la temperatura de funcionamiento ideal, alrededor de 87 ºC, pero además estas aleaciones ligeras tienen la ventaja de facilitar su propia refrigeración cuando se produce el exceso de calor durante el funcionamiento normal del motor. Además el material puede trabajarse o maquinarse con mucha facilidad y garantía.
Figura 1.8 Cabezote
Las partes a ser estudiadas serán:
Preparación de la cámara de combustión
Las válvulas, sus asientos y guías.
Los conductos de admisión y escape.
- 42 -
Figura 1.9 Medición de la cámara del cabezote
1.5.2.1 Preparación de la cámara de combustión La cámara de combustión es el horno del motor en donde se produce el fenómeno de la conversión de energía térmica que contiene el combustible en energía cinética cedida al pistón. Es por esto que las modificaciones se centraran en este punto para obtener una mejora importante en el rendimiento y potencia del motor. La cámara de combustión de cuatro tiempos posee un sistema de válvulas para determinar en cada momento el paso de la mezcla al interior de la cámara y la expulsión de los gases hacia el exterior de la misma. El diseño de los motores hace que la gran mayoría de los mismos lleven incorporada la cámara de combustión en el cabezote, siendo el pistón una pared móvil que forma la parte inferior de la cámara de combustión.
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1.5.2.2 Válvulas, sus asientos y guías Conseguir que por la cámara de combustión circule la mayor cantidad posible de mezcla explosiva es una buena forma de aumentar la potencia del motor. En este sentido los conductos por los que pasa la mezcla, y que se hallan controlados por la acción de las válvulas, son elementos en los que un preparador de motores de competición deberá esmerarse y trabajar a fondo. La mayor circulación de gases frescos depende del diámetro que posean las cabezas de las válvulas en un cabezote, pues de ello depende la mejor respiración de cada uno de los cilindros, así como la cantidad de los gases que circulan a través de la cámara Para efectuar el completo llenado y vaciado de los cilindros, el número óptimo de válvulas que debería tener un motor, es de 2 válvulas de admisión y 2 válvulas de escape. Mediante varios procedimientos se podrá modificar la posición las válvulas tanto de admisión, como de escape, ya sea:
Recortando los asientos de válvulas Aumentando el ángulo de asiento de las válvulas Cambiar guías de válvulas Aumento de la cabeza de las válvulas, entre otros.
1.5.2.3 Conductos de admisión y de escape El objetivo primordial es que los gases ingresen en gran cantidad, facilidad y con la turbulencia adecuada a la cámara de combustión.
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El preparador debe tener en cuenta que lo importante es aumentar la presión de ingreso de la mezcla a la cámara (presión de admisión). Ante muy pequeños aumentos de valores de presión de admisión se obtendrá aumentos considerables en la potencia del motor. Los trabajos que se realizan en estos conductos dependen del diseño original del motor en serie.
1.5.3 Modificación del cárter Es la pieza que cierra al motor por la parte inferior (figura 1.10). Cumple varias misiones.
Proteger a los elementos móviles.
Sirve de recipiente para el aceite
En algunos casos sirve para la refrigeración del aceite.
Figura 1.10 Cárter Fuente: Manual Suzuki pág. 6A-18 Una forma de mejorar el sistema de lubricaron de un motor de competencia es aumentar el tamaño del cárter verificando los espacios disponibles siendo mas - 45 -
seguro utilizar los espacios laterales, ya que si se lo agranda en la parte inferior estaría muy apegado al piso siendo muy peligroso. En la parte interior se diseña divisiones internas que evitan oleaje del aceite durante las curvas del vehículo (figura 1.11), cuando el aceite del cárter se dirige a los costados no pudiendo la bomba succionar permanentemente el aceite, en este momento el motor deja de ser lubricado causando daños en sus partes móviles. En la parte exterior se diseña aletas u orificios que atraviesan por el fondo, los cuales reciben la corriente de aire refrigerando el aceite (figura 1.12).
Figura 1.11 Divisiones internas Cárter Fuente: GUILLERI, Stefano. Preparación de motores de serie para competición pág. 65
Figura 1.12 Orificios externos Cárter Fuente: GUILLERI, Stefano. Preparación de motores de serie para competición pág. 60
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1.5.4 Modificación del colector de admisión Es el elemento encargado de facilitar el ingreso de la mezcla aire combustible al interior de los cilindros, suele estar construido de aluminio ya que es un elemento que no está sometido a grandes temperaturas y los gases que entran son gases frescos (figura 1.13).
Figura 1.13 Colector de admisión Fuente: Manual Suzuki pág. 6A-18 En un motor modificado para recibir mayor potencia se pude mejorar el diseño del múltiple, para obtener un mayor ingreso de aire combustible en los cilindros, esto se logra tomando en cuenta los siguientes parámetros:
“ Cada tubo de admisión debe tender a disminuir el diámetro desde el inicio exterior hacia la válvula (tomando en cuenta el diámetro de la TUBULADURA dentro del cabezote), es decir en una forma progresiva cónica, para que de esta manera se logre aumentar la velocidad de ingreso del aire. Se llama a esta tubuladura, “en forma de corneta”.
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Todos y cada uno de estos tubos tenderán una misma longitud. Si puede notarse la estructura de un múltiple moderno, se verá que este efecto se logra, pero en forma de caracol, el cual al extenderse tendrá una gran longitud.
La longitud mencionada es una parte muy importante, debido a que el aire de ingreso gana velocidad al entrar y adicionalmente las partículas de combustible aspirado (carburador) o inyectado tiene la oportunidad de mezclarse mejor en su movimiento circulante.
Los tubos deben tender a formar superficies amplias, sin curvas forzadas ni lugares de choque del aire de aspiración. En algunas preparaciones se construyen verdaderas cornetas de gran longitud y conicidad, justamente pensando en estos elementos”.8
1.5.5 Modificación del colector de escape Este elemento se utiliza para expulsar los gases quemados en la combustión hacia el medio ambiente. Soportan grandes temperaturas por ello que se fabrican de hierro fundido con estructura perlítica para darle una buena resistencia a las altas temperaturas (figura 1.14).
Figura 1.14 Colector de escape 8
COELLO, Efrén. Preparación de motores de competencia p.38
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Fuente: http://www.jcwhitney.com/autoparts/StoreCatalogDisplay Este elemento se lo modificara individualmente para cada cilindro, la importancia de este diseño será que los tubos deben tener longitudes y diámetros iguales hasta su confluencia a un tubo mayor, logrando que el flujo de salida de los gases sea uniforme y continuo (figura1.15). Estos tubos tendrán curvas lo mas amplias posibles, sin presentar arrugas o dobleces en su recorrido, este sistema de tubos individuales permite al motor desfogar rápidamente los gases quemados, admitiendo el ingreso rápido de la mezcla fresca de admisión y logrando así un incremento de la potencia entregada.
Figura 1.15 Modificaciones del colector de escape. Fuente: COELLO, Efrén. Preparación de motores de competencia pág. 41 1.6 ELEMENTOS MÓVILES O MOTRICES Son los elementos encargados de transformar la energía térmica producida en la combustión en energía mecánica, a través de un sistema de biela que transforma el movimiento rectilíneo del pistón en un movimiento giratorio del cigüeñal.
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1.6.1 Pistón Es el elemento móvil que se desplaza en el interior del cilindro recibiendo directamente en la parte superior el impacto de la combustión de la mezcla (figura 1.16). Se divide en dos partes fundamentales: cabeza del pistón y falda del p istón. En la cabeza del pistón se encuentran mecanizadas ranuras para el alojamiento de los rines o anillos cuya función es separan herméticamente la cámara de combustión, lubricar las paredes del cilindro y transmitir el calor que se produce en la combustión.
FIGURA 1.16 Pistón Fuente: Manual Manual Suzuki Suzuki Pág. GA-119 GA-119 El trabajo que se realiza en los pistones es de gran relevancia con respecto a las otras mejoras del motor, pues el pistón cumple con tres funciones de máxima importancia: La función de pared móvil del cilindro, transmite a la biela la fuerza generada por la expansión, e impide que los gases quemados pasen al interior del motor; por lo que esta pieza debe ser capaz de resistir las cargas elevadas a las que va a estar sometida sin que se produzca perforación o rotura.
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Modificaciones a pistones originales. Figura 1.17 Modificaciones Fuente: COELLO, Efrén. Preparación de motores de competencia pág. 49 Es necesario que el peso de este elemento deba ser reducido en la mayor medida posible, (figura 1.17).
1.6.1.1 Temperatura y dilatación El pistón se encarga de conseguir una cámara variable de compresión y de explosión, para mantenerse dentro de la máxima estanqueidad posible, a pesar de su desplazamiento. La temperatura del pistón es muy elevada y diferente a la pared del cilindro, y al dilatarse se debe evitar que por efectos de temperatura, llegue a tener mayor diámetro que el cilindro. El aumento de compresión origina una mayor temperatura de funcionamiento, por lo tanto el pistón cambia sus condiciones de trabajo, y se debe tener en cuenta los nuevos valores de dilatación que van a producirse. Para los motores de competencia hay que acudir al forjado de los pistones para - 51 -
conseguir dotarlos de la mayor resistencia, estos pistones serán hasta un 70% más resistente que los de fundición. 1.6.1.2 Reducción de peso en los pistones Se debe conseguir pistones forjados que se sustituirán por los de fundición originalmente de serie en el mejor de los casos, y en ellos es que se empieza el trabajo de rebajado de masas en aquellos puntos en los que el pistón tenga demasiado peso, como en las paredes internas del pistón y buena parte de la zona interior. En la tabla 1.1, se muestra una serie de dimensiones que constituyen la armónica distribución de las medidas en los pistones diseñados para los vehículos comerciales de serie; todas las cifras están relacionadas con el pistón (figura 1.18) y serán la base para el máximo rebajado en la falda y partes internas del pistón.
Figura 1.18 Cotas de un pistón Fuente: Manual Manual Suzuki Suzuki Pág. 6A-16 Tabla 1.1 Dimensiones del pistón en función al diámetro. Cota
Definición
Relación con respecto al diámetro del pistón (D)
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L L1
Longitud de pistón Longitud de falda
De 1.1 a 1.5 x D De 0.55 a 0.7 x D
s
Espesor de cabeza
De 0.1 a 0.2 x D
h
Altura desde el borde
De 0.06 a 0.1 x D
d
Diámetro de alojamiento bulón
De 0.25 a 0.3 x D
l
Distancia entre alojamientos
De 0.32 a 0.44 x D
Fuente: Manual Manual Suzuki Suzuki Pág. 6A-16 El recorte de la falda consiste en la reducción de material de esta zona, con el objetivo de disminuir disminuir la superficie de fricción con las paredes del cilindro. Este rebajado se efectúa cortando la falda del pistón en redondo a una distancia de unos 4 a 5 mm. Por debajo de los muñones del alojamiento del eje pistón. Es necesario verificar que cuando todos los pistones estén trabajados, estos tengan aproximadamente el mismo peso que el pistón más liviano, con una diferencia o tolerancia final menor a 2 gramos. gramos.
1.6.3 Biela Es el elemento que sirve de unión entre el pistón y el cigüeñal (figura 1.19) y por lo tanto, es el que transmite todo el esfuerzo del pistón a las muñequillas del cigüeñal. La biela se divide en; cabeza, cuerpo y pie. La cabeza es la parte que va acoplada a la muñequilla del cigüeñal. El cuerpo es la parte que une el pie con la cabeza y por lo tanto la que transmite el esfuerzo, y el pie es la parte que se une al bulón.
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Figura 1.19 Biela, componentes Fuente: Foto tomada por los autores La función que ejerce la biela, es la de intermediaria entre el pistón y el codo manivela correspondiente del cigüeñal para transmitir el movimiento rectilíneo del pistón en movimiento circular para el cigüeñal. Esta parte del motor está sometida a enormes esfuerzos más que ninguna otra, tales como: tracción flexión y torsión. De ahí que es importante poner énfasis en un buen rediseño de la biela. El material con el que se construyen son aceros aleados con cromo-niquelmolibdeno, los cuales tienen una alta resistencia a la fatiga y son ideales para las bielas de los motores de competencia. Para modificar las bielas se toma en cuenta los siguientes aspectos.
Aligeramiento del peso de la biela Equilibrado de biela
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1.6.3.1 Aligeramiento del peso de la biela Al reducir el peso de las bielas, se lo debe hacer con mucha precisión, comprometiendo lo menos posible su resistencia, tomando en cuenta que existen partes con exceso de material, donde se puede mecanizar sin alterar sus propiedades.
1.6.3.2 Equilibrado de bielas. Al final del rebaje es importante que todas las bielas estén equilibradas. Esto se lo realiza pesando las bielas de cada lado y comparando los resultados; en caso de desigualdad se rebaja las bielas más pesadas en el sector de la cabeza.
1.6.4 Cigüeñal Es el elemento que junto con la biela y el pistón realiza la transformación del movimiento rectilíneo en movimiento rotativo (figura 1.20). Transmite también el giro y fuerza motriz a los demás órganos de transmisión. Posee unos orificios que comunican entre sí para la circulación del aceite. Estos orificios se encuentran en los apoyos y en los muñones para que lubriquen las piezas que se hallan sometidas a mayor desgaste. “Se fabrican de aceros mejorados 34Cr Mo 4; 0.3% C, 1% Cr, 0.4% Mo. GGG 70”.9
9
ERAZO, Germán, Reparación técnica y práctica de M.C.I. p.77
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Figura 1.20 Cigüeñal Fuente: Foto tomada por los autores Dentro de la prepararon del cigüeñal se debe tomar en cuenta los siguientes parámetros:
Adaptar las dimensiones del cigüeñal a las nuevas condiciones de funcionamiento impuestos.
Se deberá estudiar todas las posibilidades a nuestro alcance para conseguir el aligeramiento del cigüeñal
Será necesario realizar un equilibrio estático o dinámico para tener la seguridad de que este elemento no adquiera perturbaciones a altas revoluciones o desequilibren su giro.
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1.6.4.1 Redimensionamiento del cigüeñal El trabajo que se realiza en este elemento es el de modificar las dimensiones sin perder en lo posible las características de las que tiene un cigüeñal estándar, al rectificar los codos de biela o de bancada.
1.6.4.2 Aligeramiento del cigüeñal En un elemento giratorio el problema principal es la inercia. Al acelerar el motor, la masa del cigüeñal y su volante ejercen un efecto retardador, pues parte de la energía puesta en juego para la aceleración será necesaria para vencer la inercia de estos órganos, debido a ello, si se desea que el motor preparado disponga de una gran aceleración, se ha de reducir la masa del cigüeñal. El aligeramiento del cigüeñal tendrá una pérdida de regularidad en el giro del motor y una mayor presencia de vibraciones en bajas revoluciones, las cuales se compensan en las zonas altas de régimen de giro. Para alivianar el cigüeñal se debe retirar material de cada uno de los contrapesos en igual cantidad. Y finalmente se procede a pulir las superficies modificadas sin dejar filos rectos o cortantes, es decir manteniendo los radios de curvatura.
1.6.4.3 Balanceo del cigüeñal Al aligerar el cigüeñal es indispensable comprobar el equilibrado de esta pieza, tanto estático como dinámico, con objeto de eliminar o reducir al mínimo las fuerzas y vibraciones que puedan perturbar el rendimiento del motor o incluso provocar la ruptura de algunos de sus órganos, o el desgaste prematuro de los cojinetes de línea. - 57 -
1.6.5 Volante de inercia Es el elemento de gran masa que se acopla al cigüeñal y que tiene la misión de almacenar energía cinética para regular el giro del cigüeñal y transmitir esa energía en los puntos muertos (figura 1.21). Se fabrica de acero de alta aleación para que no se deforme fácilmente.
Figura 1.21 Volante de inercia Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A-59 La modificación que se realiza a este elemento es alivianar su peso y posteriormente equilibrarlo, para reducir vibraciones bruscas. Las modificaciones realizadas y los resultados serán similares a los del cigüeñal.
1.6.6 Válvulas Son los elementos situados en el cabezote, encargados de abrir y cerrar los orificios de entrada y salida de gases en la cámara de combustión (figura 1.22).
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Figura 1.22 Válvulas Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A-30 Uno de los puntos en los que el preparador puede conseguir resultados más positivos y brillantes, es trabajar en los conductos del cabezote y especialmente en las válvulas de admisión. Y conseguir así el máximo llenado del cilindro lo más pronto posible en el tiempo de admisión. Con las válvulas puede hacerse varias modificaciones importantes, obteniendo muy aceptables resultados:
Aumento del diámetro.
Modificación del ángulo de apoyo.
Modificaciones de apoyo.
1.6.6.1 Aumento de diámetro El aumento del diámetro de las válvulas viene limitado por el tamaño de la cámara de explosión, de tal manera que no conviene colocar válvulas que excedan 1mm al diámetro de las originales.
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1.6.6.2 Modificación del ángulo de apoyo Es considerado que el ángulo de apoyo en los motores en serie es de 45 grados, ya que este ángulo permite un cierre efectivo y seguro (figura 1.23). Las válvulas de admisión se modificaran a un ángulo de 30 grados, para que el flujo de la mezcla evite el menor esfuerzo de choque o torbellino en su recorrido y evite un poco la arista viva que forma el final del ángulo original.
Figura 1.23 Angulo de apoyo 45º Fuente: GUILLERI, Stefano. Preparación de motores de serie para competición pág. 177
1.6.6.3 Modificaciones de peso Cuando se trata de hacer girar el motor a un elevado número de revoluciones por minuto, el peso de las válvulas tiene una gran importancia, por lo que se debe reducir en lo posible de la forma más adecuada, ya sea eliminado material en la cabeza, o utilizar válvulas refrigeradas por sodio, estas válvulas tienen un vástago hueco relleno de sodio con peso especifico de 0.97 , el cual posee grandes características térmicas que ayudan a refrigerarlas, lo que baja considerablemente el peso total de la válvula, así como la inercia en su funcionamiento, logrando elevar las revoluciones del motor.
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Figura 1.24 Modificaciones en válvulas de admisión. Fuente: COELLO, Efrén. Preparación de motores de competencia pág. 18 1.6.7 Árbol de levas y elementos de mando El árbol de levas es el elemento encargado de vencer la fuerza que ejercen los muelles a través de los mecanismos de mando para abrir y cerrar las válvulas en el momento adecuado (figura 1.25). Constituido por un árbol al cual se le han mecanizado una serie de elementos excéntricos denominados levas, que son los encargados de mandar el empuje a través de las levas hacia las válvulas. En motores con bomba de gasolina mecánica se encuentra una leva adicional en el árbol de levas, la cual acciona dicha bomba. En la actualidad las bombas mecánicas están en desuso deb ido a la utilización de bombas eléctricas.
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Figura 1.25 Árbol de Levas Fuente: Foto tomada por los autores El árbol de levas es uno de los principales ejes del motor de explosión de 4 tiempos, es el elemento destinado a controlar los momentos de apertura y cierre de las válvulas, ya sea por medio de órganos intermediarios (balancines), o actuando directamente sobre las válvulas. En los motores de tipo comercial, las válvulas de admisión y de escape trabajan directamente sobre las levas que están ubicadas en el mismo árbol. A través de la forma del perfil o contorno de las levas se puede obtener una serie de modificaciones, entre las más importantes
Modificación del perfil de las levas
Modificación de la altura de empuje
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1.6.7.1 Modificación del perfil de las levas La modificación del perfil de las levas se realiza para cambiar el ángulo de inicio de apertura de las válvulas y el ángulo final de cierre de las mismas (figura 1.26), esto es para que permanezcan un mayor tiempo abiertas tanto las válvulas de admisión como las de escape.
Figura 1.26 Modificaciones en perfiles y ángulos de las levas. Fuente: COELLO, Efrén. Preparación de motores de competencia pág. 23 Adicionalmente las crestas de las levas pueden ser modificadas en su forma, teniendo levas más puntiagudas, redondeadas o mixtas, dependiendo del diseño o rendimiento que se desea obtener. Si las levas son redondeadas, se obtiene una marcha más armónica del motor y menos brusquedad en el empuje de las válvulas, pero si las válvulas son puntiagudas se obtiene mayor agresividad de accionamiento y reacción del motor.
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1.6.7.2 Modificación de la altura de empuje Esta modificación permite que las válvulas se abran más de la altura convencional a las que han sido originalmente diseñadas, logrando con ello un mayor llenado en el cilindro como en el caso de las válvulas de admisión y de una mejor evacuación de los gases quemados, en el caso de las válvulas de escape. Incrementando la potencia del motor y las revoluciones de giro.
1.6.8. Balancines Es la palanca que transmite directa o indirectamente el movimiento de la leva a la válvula (figura 1.27). Existen dos tipos de balancines: basculantes y oscilantes.
Figura 1.27 Balancines Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A-16 Los balancines no serán modificados, simplemente se calibraran según el manual del fabricante.
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1.6.9 Elementos de la distribución Son elementos cuya función es transmitir el movimiento entre el cigüeñal y el árbol de levas de una forma exacta y armónica, se puede realizarse de tres formas distintas
1.6.9.1 Por rueda dentada Consiste en comunicar el movimiento a través de unos piñones o ruedas dentadas (figura1.28). En principio se acopla una rueda dentada al cigüeñal y otra al árbol de levas las cuales engranan entre sí transmitiendo el movimiento. Este sistema se encuentra en desuso debido al elevado ruido que produce y al gran peso de los piñones que disminuyen la eficacia del motor.
Figura 1.28 Transmisión por rueda dentada Fuente: Manual Suzuki pág. 6A-21
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1.6.9.2 Por cadena Consiste en realizar la transmisión del movimiento a través de una cadena que engrana en dos piñones situados en el cigüeñal y en el árbol de levas (figura 1.29). La ventaja de este sistema es la vida útil a largo plazo de la cadena y no necesita sustitución en un corto periodo.
Figura 1.29 Transmisión por cadena Fuente: Manual Esteem pág. 8A-16
1.6.9.3 Por correa dentada Es el sistema más empleado en la actualidad ya que reduce considerablemente el ruido y el excesivo peso. Consta de una correa dentada la cual se encarga de transmitir el movimiento (figura 1.30). Construida a base de caucho y poliamida con un entramado metálico en su interior. El inconveniente principal es la sustitución a un determinado número de kilómetros. Por lo tanto el riesgo de rotura es mayor que en los dos casos anteriores.
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Figura 1.30 Transmisión por correa dentada Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A-16
1.6.10 Mejoramiento de la carburación Para el mejoramiento de la carburación del SUZUKI FORSA, puede alcanzar mediante 2 formas. 1.
Consiste en cambiar el carburador monocuerpo original de fábrica por
el de doble cuerpo o Weber, con su correspondiente colector de admisión y filtro de aire. 2.
Se puede alimentarlo a base del mejoramiento total de su carburador
original (figura 1.31), aumentando los pasos de combustible y haciendo un pulido a fondo de los conductos de admisión.
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Figura 1.31 Carburador Suzuki Forsa Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A-11
1.7 TIPOS DE COMPETICIÓN Existen varios tipos de competencias para vehículos, las cuales tienen algunas categorías dentro de las mismas. En el país existen tres tipos de competencias que se consideran como principales, que son: 1. Rally 2. Trepada de montaña 3. Piques
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1.7.1 Rally El Rally clasifica a los autos para colocarlos en cada categoría según los siguientes parámetros.
CATEGORIA
CILINDRAJE
ABIERTA A-1
2051cc. a 3550cc. Tracción integral 1651cc. a 2050cc. Tracción simple 1401cc. a 1650cc. Tracción simple 1151cc. a 1400cc. Tracción simple 1cc. a 1151cc. Tracción simple 1cc. a 1400cc. Tracción simple 1cc. a 700cc. Tracción simple
ABIERTA A-2 ABIERTA A-3 ABIERTA A-4 ABIERTA A-5 NORMAL N-1
CUADRONES
NUMEROS
100 a 199 200 a 299 300 a 399 400 a 499 500 a 599 600 a 699
10 a 50
No se permite fusión de categorías o que a su vez un vehículo de menor cilindraje participe en una categoría superior o viceversa.
1.7.2 Trepada de montaña y piques Las categorías de competición para piques y trepadas agruparan tanto para los Autos Estándar, como Preparados en las siguientes categorías:
CATEGORIA AUTOS AUTOS AUTOS AUTOS
CILINDRAJE
NÚMEROS
Mayor a 2051cc 1651cc. a 2050cc. 1401cc. a 1650cc. 1151cc. a 1400cc.
100 a 199 200 a 299 300 a 399 400 a 499 - 69 -
AUTOS CUADRONES MOTOS
1cc. 1cc. 1cc.
a 1151cc.
500 a 599
a 700cc. a 100cc
10 a 50 51 a 99
No se permite fusión de categorías o que a su vez un vehículo de menor cilindraje participe en una categoría superior o viceversa. En el anexo I, existe información detallada de las competencias existentes en el país.
CAPÍTULO II
PARÁMETROS Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
En el presente proyecto, la selección de alternativas tiene como fundamento: analizar minuciosamente los parámetros de rediseño en las opciones disponibles (Motores de: carburador y de inyección electrónica ), seleccionar la opción viable de acuerdo a las características de cada diseño, su tecnología y costos, con la información recopilada establecer una decisión formal y correcta de la opción a rediseñar.
2.1 VIABILIDAD DEL REDISEÑO 2.1.1 Sistema de alimentación La función principal es la de mezclar el aire exterior con los vapores del combustible líquido para producir una combustión apropiada. Para obtener una mejora importante de la potencia, se requiere ingresar la mayor cantidad de aire y combustible posible, en una mezcla estequiométrica dentro de la cámara, de esta forma se tendrá mayor energía producto del poder calorífico del combustible, y el resultado será un mejor torque y mayor potencia. - 70 -
Figura 2.1 Carburador Fuente: http://www.jcwhitney.com/autoparts/StoreCatalogDisplay En el caso de un motor con alimentación a carburador (figura 2.1), el dispositivo básico consta de una válvula mariposa o mariposa del carburador, una cuba de nivel constante y uno o varios surtidores. Actualmente los carburadores tienen muchos accesorios que mejoran su funcionamiento, adecuando mejor la mezcla al régimen requerido por el motor. Para superar el porcentaje de entrada de la mezcla aire combustible, se instala un nuevo carburador de tipo doble, llamado Webber, con el que se logra un mejor rendimiento. En un sistema de inyección electrónica, existe uno o varios sensores de oxígeno, el cual está ubicado a la salida de los gases de escape, su función principal es la de retroalimentar a la UCE la composición de los gases expulsados producto de la combustión dentro de la cámara, y la computadora a su vez toma ésta información y la procesa para dosificar la cantidad correcta de combustible por medio de los inyectores (figura 2.2). Para mejorar el rendimiento de este sistema, se puede intervenir la propia computadora, o intervenir los sensores del motor modificando electrónicamente, para que los tiempos de inyección que coordina la UCE sean más largos, permitiendo un mayor ingreso de combustible.
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Figura 2.2 Sistema de Inyección electrónica Fuente: Foto tomada por los autores.
2.1.2 Sistema de escape “El colector o múltiple de escape (figura 2.3), es el encargado de canalizar la salida de los gases desde el cabezote al exterior. Tendrá un diseño adecuado para no crear contrapresiones en los gases y facilitar su salida; además, han de estar fabricados con material altamente resistente a las temperaturas (fundición de hierro o acero)”10.
Figura 2.3 Colector de escape deportivo. Fuente: http://www.mainz.es/
10
Manual del Automóvil, 2004, p. 31.
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En vehículos de competencia se necesita la mayor fluidez posible de los gases de escape, por lo que el silenciador se suprime, obteniendo un mejor rendimiento, puesto que mientras más rápido son desalojados los gases, menor es el esfuerzo que realiza el conjunto biela manivela del motor en expulsarlos, traduciéndose esto en energía a favor. El diseño debe permitir que los gases sean disipados con gran facilidad, por lo que es conveniente reemplazar por un nuevo múltiple de escape de estilo deportivo. La ventaja es el mayor volumen de cada uno de los colectores y un curvado y longitud optimizados. La corriente de gases se acelera y el motor gana potencia.
2.1.3 Sistema de distribución 2.1.3.1 Árbol de levas “A través de la forma del perfil o contorno de las levas, se puede obtener una serie de modificaciones muy importantes en el comportamiento de la alzada de las válvulas, ya que de la forma de este perfil se reduce la regulación de la velocidad de apertura de la válvulas, el tiempo de permanencia de la válvula abierta, la altura de levantamiento, y la velocidad de cierre. Por lo tanto, el perfil influye decisivamente sobre el rendimiento, la velocidad de giro y la potencia del motor.”11 (figura 2.4) El material que se utiliza para su fabricación es la aleación de hierro fundido, y se los fabrica de una sola pieza, para luego mecanizarlos, y al final son sometidos a un tratamiento térmico de temple en las levas, para que sean endurecidas y así soportar los altos esfuerzos.
11
GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de serie para competición, p. 205.
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Figura 2.4 Árbol de Levas Fuente: http://www.jcwhitney.com/autoparts/StoreCatalogDisplay Para el caso, se puede modificar el mismo árbol de levas, pero con incertidumbre de que este soporte las nuevas cargas, mejor se recomienda un nuevo diseño, propio para competencia y que soporte los nuevos esfuerzos a los que se someterá el motor preparado, o a su vez adquirir un árbol de levas diseñado para competencia. 2.1.3.2 Válvulas Tiene la misión de abrir y cerrar conductos de admisión y escape que comunican al interior de la cámara de combustión, y también cumplen la función de hermetizar la cámara. (Figura 2.5)
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Figura 2.5 Válvula Fuente: Manual del Automóvil, El motor de gasolina, p.45. “Debido a las altas temperaturas que soportan de alrededor de 800 ºC de escape y de admisión 450 ºC, están construidas de aceros aleados de gran resistencia mecánica.”12 Cambiar las dimensiones de las válvulas es importante, se puede utilizar válvulas de mayor diámetro, con lo que se permite mayor fluidez tanto en la admisión como en el escape, esto requiere una modificación también en los asientos de válvula en el cabezote.
12
Manual del automóvil, El motor de gasolina, p.45.
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2.1.3.3 Cabezote Permite un correcto funcionamiento del sistema de distribución, en este se soportan varios elementos como el árbol de levas, válvulas y bujías; además de conducir la mezcla aire combustible así como desfogar los gases producto de la combustión. Sirve de cierre a la parte superior de los cilindros, por lo que ha de resistir grandes esfuerzos y altas temperaturas, en ella se realiza el proceso de combustión (figura 2.6).
Figura 2.6 Cabezote Suzuki Forsa Fuente: Foto tomada por los autores.
Es un elemento muy importante, las modificaciones a realizarse son primordiales para una preparación de motor, consiste en abrir los conductos de admisión y escape y rectificar (figura 2.7) la superficie inferior del cabezote, esto para aumentar la relación de compresión en la cámara de combustión y el resultado es un aumento de potencia sustancial.
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Figura 2.7 Máquina-Herramienta Rectificadora Fuente: http://www.mecanicavirtual.org
2.1.4 Elementos móviles 2.1.4.1 Pistón Una de sus funciones principales es la de mantener la estanqueidad entre la cámara de combustión y el cilindro, por lo que es de gran importancia que el material sea lo más ligero posible, sin embargo su estructura sea suficientemente robusta, especialmente en la cabeza y alojamiento del bulón.
Figura 2.8 Pistón Fuente: http://www.jcwhitney.com/autoparts/StoreCatalogDisplay - 76 -
Se manejan dos opciones para motores de competencia, se puede retrabajar los mismos pistones (figura 2.8), alivianando su peso pero teniendo cuidado de no comprometer su resistencia; y la otra, es sustituir los pistones por unos fabricados especialmente para soportar las nuevas cargas del motor.
2.1.4.2 Biela Está encargada de recibir la fuerza producto de la explosión por medio del pistón, y transformar el movimiento lineal recibido, en movimiento rotatorio a través del cigüeñal (figura 2.9). En los motores de competición se utilizan aleaciones de titanio, material que posee cualidades muy importantes, sin embargo, esto exige un altísimo costo por lo que se utiliza en competencias de alto rendimiento y esfuerzo como la Fórmula Uno.
Figura 2.9 Biela para competencia Fuente: http://www.pro-1performance.com/articulostecnicos El trabajo a realizarse será de alivianamiento y equilibrado para reducir el peso en el sistema, y así ganar mayor número de revoluciones en el motor. - 77 -
2.1.4.3 Cigüeñal Es el encargado de transformar el movimiento lineal del pistón en movimiento rotativo, esta operación permite transmitir el par motor a otros elementos mecánicos del motor.
Figura 2.10 Cigüeñal Fuente: http://tdmexico.com/ Se requiere que este elemento sea sometido a un alivianamiento y equilibrado para reducir el peso del mismo, esto permite disminuir la carga de giro en cada revolución del sistema, con lo que se gana potencia y sobre todo admite que el motor pueda girar a mayor número de revoluciones por minuto (RPM).
2.2 PARÁMETROS DE COMPETICIÓN DEPORTIVA Los siguientes parámetros a ser analizados están detallados en los reglamentos de competición, véase anexo I.
2.2.1 Cilindrada del motor
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La cilindrada da una idea de trabajo del motor, sin embargo no es concluyente, ya que su desempeño está condicionado por muchos factores que lo ayudan o simplemente impiden que dé un buen resultado. En todo tipo de competencias se clasifica a los vehículos por categorías de cilindrada, motivo por el cual se debe tomar en cuenta esta restricción para alcanzar el mayor provecho posible al motor, y procurar llegar a la máxima cilindrada de la categoría con la preparación respectiva del mismo. En la tabla 2.1 se detalla un extracto de las categorías del Reglamento Nacional de Rally 2008, basado en el Artículo 251 Clasificación y Definiciones de la FIA (Federación Internacional de Automovilismo). Tabla 2.1 Categorías de competencia
CATEGORIA
TRACCIÓN
CILINDRAJE
ABIERTA A-1
Tracción integral
2051cc. a 3550cc.
ABIERTA A-2
Tracción simple
1651cc. a 2050cc.
ABIERTA A-3
Tracción simple
1401cc. a 1650cc.
ABIERTA A-4
Tracción simple
1151cc. a 1400cc.
ABIERTA A-5
Tracción simple
1cc. a 1150cc.
NORMAL N-1
Tracción simple
1cc. a 1400cc.
CUADRONES
Tracción simple
1cc. a 700cc.
Fuente: Reglamento Rally Nacional Finalín 2008
2.2.2 Aplicación del motor Se requiere preparar un motor que permita alternar entre diferentes tipos de competencias: pista, piques y trepada de montaña; por lo que es necesario que el motor mantenga una duración prolongada, esto permitirá que se pueda completar a
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cabalidad un torneo de este tipo. Motivo por el cual son importantes las características de vida útil del motor a ser preparado.
2.2.3 Relación peso/potencia del vehículo Se emplea esta relación tomando la potencia máxima en caballos de vapor [CV] y el peso en Kilogramos [kg]. Una buena relación peso potencia está por debajo de 10 kg/CV, por encima de 12 kg/CV la relación peso potencia es mala en términos generales. Cuanto menor es la relación peso potencia, mayor es la aceleración. Es importante que el vehículo tenga el menor peso neto, alternativamente se trata de disminuirlo quitando elementos innecesarios, como por ejemplo: asientos traseros, sistema de calefacción, tapizados, etc., y también cambiando partes del vehículo y/o motor por otras de menor peso, pero de igual o mejor calidad.
2.2.4 Disponibilidad de partes y repuestos Se requiere que haya disponibilidad en reposición de partes y repuestos, ya que en la preparación del motor se cambiaran algunas partes primordiales del mismo y es importante que sean de fácil adquisición y haya diversidad de distribuidores, esto facilitará el proceso de modificación y la reposición de partes en caso de que se requiera desmontar el motor para una reparación en lo posterior.
2.2.5 Potencia absorbida La potencia absorbida en términos generales, es la diferencia entre la potencia indicada (potencia neta del motor al interior de la cámara), y la potencia efectiva o real (potencia al freno bhp). Se requiere que este valor sea lo más cercano al cero, para que no existan pérdidas de potencia sustanciales. - 80 -
Es importante que exista el menor número de cargas al motor, lo que permitirá que el motor pueda funcionar con un mayor rendimiento, y esto se transmitirá en mayor potencia. Un ejemplo claro de este fenómeno está en el sistema de aire acondicionado, el compresor absorbe alrededor de un 10% de la potencia indicada del motor.
2.3 PARÁMETROS ECONÓMICOS Se realiza una investigación de precios de los repuestos comunes en la reparación de un motor, Autorepuestos Gabasa para Forsa y Corsa, y Autofrancia para el 206, fueron los sitios escogidos para conseguir la información que se muestra en la tabla 2.2. Tabla 2.2 Comparación de precios. SUZUKI FORSA 1.0 DESCRIPCI N
rbol de levas
UNIDAD
CHEVROLET CORSA 1.3
SUBTOTAL
UNIDAD
SUBTOTAL
PEUGEOT 206 1.4 UNIDAD
SUBTOTAL
1
98,00
1
98,00
1
498,00
Cigüeñal
1
180,00
1
230,00
1
1384,32
Pistón
3
28,00
4
58,00
4
893,00
Segmentos
9
25,00
12
32,00
12
209,77
Biela
3
120,00
4
230,00
4
560,00
Cojinetes de Biela (juego)
3
9,00
4
10,00
4
223,57
Cojinetes de Bancada (juego)
3
13,00
4
18,00
4
235,16
Bomba de aceite
1
48,00
1
58,00
1
116,92
Bomba de agua
1
25,00
1
32,00
1
98,50
Válvulas de admisión y escape
6
36,00
8
42,00
8
220,00
Empaque cabezote
1
5,00
1
6,00
1
28,00
Guías de Válvulas
6
12,00
8
20,00
8
136,00
834,00 SUBT.
4603,24
SUBT.
599,00 SUBT.
12% IVA
71,88 12% IVA
100,08 12% IVA
552,39
TOTAL
670,88 TOTAL
934,08 TOTAL
5155,63
Fuente: Proformas
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Se ha tomado en cuenta lo que representa comprar un repuesto o sustituir un elemento según el tipo de vehículo, basado en eso se realiza una comparación de costos aproximados que serán requeridos para la preparación, ver Anexo IV
2.4 SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS Una vez definidos los parámetros principales de rediseño, competición deportiva y económicos, se procede a plantear las alternativas de diseño que se han delimitado para el presente proyecto:
Alternativa 1 - Preparación de un motor Suzuki Forsa 1.0
Alternativa 2 - Preparación de un motor Chevrolet Corsa 1.3
Alternativa 3 - Preparación de un motor Peugeot 206 1.4
Es importante resaltar que se han escogido estos tipos de motores, porque son los que usualmente se utilizan para competición en el Ecuador.
2.4.1 Preparación de un motor Suzuki Forsa 1.0 2.4.1.1 Viabilidad del rediseño El motor Forsa funciona en base a un sistema de carburador tradicional, el cual es el encargado de realizar la mezcla aire-combustible, la cual es dosificada en cantidades adecuadas mediante varios componentes del mismo, que deben ser calibrados manualmente y son los encargados de suministrar la cantidad exacta de la mezcla requerida según el fabricante.
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La ventaja principal del sistema de alimentación por carburador es que se puede sustituir el carburador tradicional de una entrada, por uno de dos entradas tipo Webber, el cual aumentaría significativamente la potencia en el motor. El sistema de escape puede ser modificado sin inconvenientes, se eliminaría el silenciador y se colocaría conductos de mayor diámetro, además se fabricaría un nuevo múltiple de admisión de acuerdo a los requerimientos. El árbol de levas es un elemento muy importante, y el nuevo diseño requiere de un estudio muy profundo, por lo que no es conveniente desviarse del tema; la solución es adquirir uno especialmente para competencia, que ya está diseñado y hay disponible en el mercado. Las válvulas pueden ser sustituidas por unas de mayor diámetro de asentamiento ya que son de fácil adquisición. La modificación en los conductos y el cepillado del cabezote es viable, este tipo de retrabajo no trae ningún inconveniente. Los pistones deben ser cambiados por unos de mayor diámetro que son fáciles de conseguir, esto de acuerdo con el diámetro final y normalizado de los cilindros, que también serán modificados. El cigüeñal se somete sin inconvenientes a un alivianamiento.
2.4.1.2 Parámetros de competencia deportiva El motor del Suzuki Forsa tiene cilindrada de serie 993 cc, entra en la categoría abierta de 1 cc a 1150 cc, lo que permite la posibilidad mediante la preparación del motor aumentar 157 cc adicionales y entrar en esta categoría con la mayor ventaja. - 83 -
En términos de potencia gracias a este aumento de cilindrada se ganaría alrededor de unos 40 CV aproximadamente. Debido al tipo de preparación que se le hará al motor, se estima una vida útil posterior a las modificaciones de unos 1000 km aproximadamente, el tipo de carrera para la que se puede competir es pista, piques y trepada de montaña, por lo que sí cumple los requerimientos del caso. Según la ficha técnica del fabricante Suzuki Motor Company, la relación peso potencia para el Suzuki Forsa es de 675kg/50,68CV = 13,31kg/CV; este dato nos indica que la aceleración del motor tiene restricción debido a su peso, se deberá trabajar en disminuir al máximo su peso. Cabe anotar que el peso del motor es de apenas 63 kg, con lo que la variación de esta relación es muy superable. La disponibilidad de partes y repuestos es muy amplia en varios distribuidores de la ciudad de Quito, debido a que éste fue un modelo de producción nacional con grandes ventas al nivel nacional. El motor del Forsa tiene un nivel bajo de potencia absorbida comparado con cualquier vehículo, esto hace que se aproveche considerablemente la potencia indicada, debido a que no tiene cargas extras al motor mas que las necesarias, alternador y árbol de levas. 2.4.1.3 Parámetros económicos Los costos para reposición de repuestos para el Forsa son económicos; cabe destacar que al poseer solamente tres cilindros, disminuye el costo de preparación al menos en un 20 % (alrededor de USD 250), comparado con otros motores de 4 o más cilindros.
- 84 -
2.4.2 Preparación de un motor Chevrolet Corsa 1.3 2.4.2.1 Viabilidad del rediseño En el sistema de inyección electrónica, se modifica parámetros de inyección en la UCE (unidad de control electrónico), puesto que ésta es quien controla la mezcla aire-combustible, esta modificación requiere de un estudio electrónico avanzado, para aprovechar al máximo las modificaciones. Para mejorar el rendimiento de este sistema, se puede intervenir la propia computadora, o intervenir los sensores del motor modificándolos electrónicamente, para que los tiempos de inyección que coordine la UCE sean más largos, permitiendo un mayor ingreso de combustible. También se puede cambiar el sistema de inyección electrónica por un sistema convencional de carburador, en el que se facilita la modificación de los parámetros de admisión de forma mecánica. La modificación en el sistema de escape se dificulta por la presencia del sensor de oxígeno, la UCE requiere la retroalimentación, y de encontrar valores incorrectos automáticamente reemplazará estos valores por unos lógicos, lo que posiblemente influya en el desempeño que se demanda para el motor; además, el catalizador debe ser retirado, porque después de la modificación este elemento se puede dañar debido a las altas temperaturas que se producirán producto de los gases de escape al tener una combustión con mezcla rica (exceso de combustible en la mezcla). El árbol de levas tiene que ser rediseñado, lo cual requiere de un estudio minucioso con expectativas de que el nuevo rediseño soporte los nuevos esfuerzos; otra opción es diseñar y construir uno nuevo, esto aún es mayor inconveniente ya que implica un estudio muy profundo que no es tema de este proyecto, y por último en el mercado no existe uno de reposición específicamente para competencia. Las válvulas pueden sustituirse por otras de mayor diámetro. - 85 -
El cabezote puede ser modificado abriendo los conductos de admisión y escape, y rectificando la superficie inferior de la misma sin inconveniente alguno. El alivianamiento en los pistones no se recomienda porque compromete la resistencia a los nuevos esfuerzos, por lo que se debería cambiarlos. Las bielas deben ser alivianadas en puntos donde no se comprometa la resistencia, al igual que el cigüeñal, y después de aquel trabajo deben someterse a un equilibrado.
2.4.2.2 Parámetros de competición deportiva El Chevrolet Corsa tiene una cilindrada de serie 1297 cc, entra en la categoría abierta de 1151 cc a 1400 cc, lo que permite la posibilidad mediante la preparación del motor aumentar 103 cc adicionales y entrar en esta categoría con la mayor ventaja. Gracias a este aumento de cilindrada se gana alrededor de unos 5 CV aproximadamente. Debido al tipo de preparación, se estima una vida útil posterior a las modificaciones de unos 1000 km aproximadamente, el tipo de carrera para la que se puede competir es pista, piques y trepada de montaña, por lo que sí cumple los requerimientos de diversidad de competencias. La ficha técnica del fabricante General Motors indica que la relación peso potencia para el Chevrolet Corsa es de 751 kg / 72 CV = 10,43 kg/CV; este dato indica que la aceleración del motor está dentro de los parámetros normales.
- 86 -
En cuanto a la disponibilidad de partes y repuestos es amplia en varios distribuidores de la ciudad de Quito, debido a que éste modelo de producción nacional tuvo grandes ventas en todo el país. En la potencia absorbida se encuentran elementos como la dirección hidráulica y el compresor del aire acondicionado que disminuye un pequeño porcentaje de la potencia del motor; la dirección hidráulica es un elemento fijo que no se puede desmontar y no convendría realizar el cambio por una dirección mecánica, por otro lado el compresor puede ser eliminado y se puede realizar una adaptación en la correa que le da el movimiento.
2.4.2.3 Parámetros económicos Los costos para reposición de repuestos son relativamente económicos, se puede decir que se encuentran en un nivel intermedio entre los de alto y bajo costo, USD 600 y USD 1000 respectivamente.
2.4.3 Preparación de un motor Peugeot 206 1.4 2.4.3.1 Viabilidad del Rediseño Los Parámetros de Rediseño son equivalentes para un motor Chevrolet Corsa, ya que tienen similitud en su funcionamiento, y en este caso utilizan el mismo sistema de inyección electrónica multipunto.
- 87 -
2.4.3.2 Parámetros de competición deportiva El Peugeot 206 tiene una cilindrada de serie 1360 cc, entra en la categoría abierta de 1151 cc a 1400 cc, y permite mediante la preparación del motor aumentar 40 cc adicionales para entrar con la mayor ventaja, la otra opción es subir a la siguiente categoría de 1401 cc a 1601, pero se compite en desventaja debido a que no se puede aprovechar al máximo el cilindraje por limitaciones del motor. Gracias al aumento de cilindrada de hasta 1400 cc se gana aproximadamente unos 2 CV. Debido al tipo de preparación, se le estima una vida útil posterior a las modificaciones de unos 1000 km aproximadamente, el tipo de carrera para la que se puede competir es rally, pista, piques y trepada de montaña, por lo que sí cumple los requerimientos de diversidad de competencias. Los datos de la ficha técnica del fabricante Peugeot indica que la relación peso potencia para el 206 1.4 es de 1025 kg / 75 CV = 13,67 kg/CV; este dato indica que la aceleración del motor está limitada por el peso del vehículo, y se convierte en una desventaja, al no estar dentro de los parámetros normales. La disponibilidad de partes y repuestos es limitada, solo se puede conseguir en tres partes de la ciudad de Quito, y son concesionarios exclusivos de Peugeot. En la potencia absorbida se encuentran elementos como la dirección hidráulica y el compresor del aire acondicionado que disminuye un pequeño porcentaje de la potencia del motor.
2.4.3.3 Parámetros económicos Los costos para reposición de repuestos son excesivamente altos, debido a que solo existen repuestos originales. - 88 -
2.4.4 Selección de alternativas De acuerdo a los parámetros de selección que comprenden viabilidad del rediseño, parámetros competitivos y económicos, los mismos que ya fueron definidos en las páginas 42 a la 56, a continuación se realizará una valoración de alternativas, tomando en cuenta los aspectos más relevantes, se desea diferenciar con exactitud el parámetro competitivo que posee 60% de importancia respecto al resto de la preparación; en consecuencia la viabilidad del rediseño posee 30% de importancia y el parámetro económico posee el 10% restante. En la tabla 2.3 se indica la puntuación que se le ha asignado a cada alternativa según sus respectivos parámetros, calificándoles en base a tres niveles de satisfacción: (1) No cumple con los requerimientos (2) Cumple con ciertos requerimientos (3) Cumple satisfactoriamente con los requerimientos Tabla 2.3 Selección de alternativas
VIABILIDAD DEL REDISEÑO Sistema de Alimentación Sistema de Escape Sistema de Distribución Elementos Fijos y Móviles del sistema
ALTERN. 1
ALTERN. 2
ALTERN. 3
VAL.
VAL.
VAL.
Ponderación
7,5% 7,5% 7,5% 7,5%
3 3 3 3
2,25 2,25 2,25 2,25
2 2 2 2
1,5 1,5 1,5 1,5
2 2 2 2
1,5 1,5 1,5 1,5
12% 12% 12% 12% 12%
3 2 1 3 3
3,6 2,4 1,2 3,6 3,6
2 3 3 3 2
2,4 3,6 3,6 3,6 2,4
1 3 2 1 2
1,2 3,6 2,4 1,2 2,4
10%
3
3
3
3
1
1
100%
27
PAR METROS COMPETITIVOS Cilindrada del motor Aplicación del motor Relación peso/potencia Disponibilidad de partes y repuestos Potencia absorbida
PAR METROS ECON MICOS Costos aproximados de preparación
TOTALES
26,4
24
24,6
18
17,8
- 89 -
2.4.5 Selección de la alternativa La Alternativa 1 es la más conveniente para el rediseño del motor Forsa I, por su viabilidad de rediseño, parámetros competitivos y sus parámetros económicos. Si bien es cierto, un motor con sistema de control electrónico puede ser también modificado en sus parámetros, requiere de un estudio más profundo que no es tema de este proyecto, puesto que la idea es modificar partes del motor internamente, de alimentación, distribución, escape y elementos del sistema biela-manivela, que es donde mayor potencia se obtiene. A continuación se explica detalladamente el proceso de designación de puntaje para cada parámetro.
2.4.6 Análisis de la selección 2.4.6.1 Viabilidad del rediseño El Forsa obtiene una mayor puntuación, porque un sistema de alimentación por carburador brinda mayores beneficios que uno de inyección electrónica, especialmente en la facilidad para regular el combustible, y al no presentar inconvenientes con sensores del motor. El sistema de escape del Forsa no presenta ninguna dificultad para su modificación, al contrario del Corsa y 206, que si bien es cierto también hay factibilidad para la mejora, el sistema electrónico se ve afectado por la presencia del sensor de oxígeno. Dentro del sistema de distribución el Forsa tiene mayor facilidad de montaje, ya que no requiere de herramientas especiales, mientras que el Corsa o el Peugeot, necesita de elementos adicionales que garanticen la sincronización de los piñone s.
- 90 -
La ventaja principal que presenta el motor del Forsa, es que se puede trabajar tranquilamente en el block motor rebajando el plano de la superficie superior, y el pistón biela, no colisionará con las válvulas de admisión y escape, mientras que en Corsa o Peugeot, este trabajo es imposible por lo que si se rebaja en el block, chocaran las válvulas con los pistones de los mismos. 2.4.6.2 Parámetros competitivos De acuerdo a la tabla 2.1, el motor con más posibilidad de mejorar el cilindraje es el Forsa, esto debido a que tiene una proyección de hasta 1150 cc, lo cual le permite una competición con mayor ventaja sobre los demás de esta categoría. Los tres modelos de motor, ofrecen buenas características para prepararlos hacia una competencia de alto nivel, sin embargo los vehículos han ido aumentando sus cc, quedando rezagados de menor cilindrada, por lo que al momento de competir existen gran afluencia de vehículos para las categorías 1401cc. a 1650cc .y de 1151cc. a 1400cc., de igual manera los vehículos 1.4 y 1.6 son los más transitados en la actualidad. En la relación peso/potencia, existe una ventaja del Corsa sobre el Forsa y el 206, esto se debe a que el vehículo es liviano y la potencia es alta, lo que predice una aceleración aceptable. La disponibilidad de partes y repuestos en Forsa y Corsa es amplia, ya que son vehículos de producción nacional, a diferencia del 206, el cual limita la gama de repuestos con exclusividad en sus escasos concesionarios. Con respecto a la potencia absorbida, el Forsa tiene una ventaja sobre las otras alternativas, ya que no posee cargas al motor que puedan ser de consideración y de reducción de potencia.
- 91 -
2.4.6.3 Parámetros económicos En cuanto a los costos de preparación, el Forsa y Corsa son aceptables, teniendo una ligera ventaja económica el primero; en cuanto al 206 existe una exageración en los costos, lo que nos lleva a pensar que una preparación de este tipo se podría llevar a cabo solo con un gran capital. La viabilidad económica se inclina por el motor Suzuki Forsa 1.0, ya que es un motor de costos relativamente di sminuidos comparado a las otras dos opciones.
CAPÍTULO III REDISEÑO DE LOS ELEMENTOS DEL MOTOR A continuación se realizan los cálculos referentes a las modificaciones que se han escogido, describiendo detalladamente cada operación efectuada.
3.1 PARÁMETROS INICIALES PARA LA MODIFICACIÓN El motor Suzuki Forsa, tiene los siguientes parámetros de fabricación. Tabla 3.1 Especificaciones técnicas
ESPECIFICACIONES N° de cilindros: Cilindrada (Física):
VALORES 3 993 cm
Relación de Compresión:
8.8:1
Diámetro del Cilindro:
74mm
Carrera:
77mm
Potencia efectiva Torque o Par motor Volumen de la cámara:
46 HP (34,32 kw) @ 5800 rpm 74,5 Nm @ 3600 rpm 42.44cm - 92 -
Revoluciones máximas:
6500 rpm
Orden de Encendido:
1 – 3 – 2
Temperatura del Aceite:
80°C
Bujías de Encendido:
NGK BPR6ES
Presión de Combustible:
0,9 – 1.4 [bar]
Presión de Aceite:
3,0 – 3,8 [bar] a 3000 rpm
Lubricante Utilizado:
SAE 20W50
Fuente: Manual de Servicio Suzuki Motor Company
3.2 FACTORES EXTERNOS DEL MOTOR Existen factores externos que influyen en el desempeño del motor, y deben ser considerados, porque de ello depende el cálculo correcto para su modificación.
3.2.1 Tipos de combustible
OCTANAJE (RON)
PODER CALOR FICO [Kcal/kg], [MJ/kg]
3.2.2 Gasolina 80 (EXTRA)
80
9650 (4,0376)
Gasolina 89 (SUPER)
89
10100 (4,2258)
Gasolina 95
95
10400 (4,3514)
Gasolina 98
98
10550 (4,4141)
Gasolina especial
110
10650 (4,4560)
ALTURA [m.s.n.m.]
PRESIÓN AMOSFÉRICA [mmHG], [atm.]
2800
560 (0,7368)
0
760 ( 1 )
COMBUSTIBLE
Presión atmosférica
UBICACIÓN 3.2.3
Quito Al nivel del mar
- 93 -
Temperatura ambiente en el aire
UBICACIÓN
TEMPERATURA PROMEDIO [°C]
Quito
18
Al nivel del mar
20
3.3 PREPARACIÓN DE ELEMENTOS FIJOS 3.3.1 Modificación del bloque motor 3.3.1.1 Refuerzo de la línea de bancada Refuerzo de los pernos de fijación: n
S
nR
(3.1)13
Donde: Relación de compresión
R:
: Diámetro del perno de fijación [mm]
nR:
Nueva relación de compresión estimada
S:
Fracción de diámetro de los pernos primitivos por unidad de relación [mm]
n :
13
Nuevo diámetro de los pernos [mm]
GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, p. 76. - 94 -
Se despeja S y se calcula:
S R
10 8.8 S 0,00136m(1,136mm)
S
Con el resultado obtenido se calcula el nuevo diámetro para la nueva relación de compresión estimada que es de 10.5: n 1,136(10.5) n 0,011928m1(11,928mm 12mm)
ANTES
DESPUES
DIFERENCIA
Figura 3.1 Refuerzo línea de bancada Fuente: Los Autores El nuevo diámetro de los pernos de fijación (Figura 3.1) para reforzar la línea de bancada se aproxima a 12 mm, por lo tanto se retrabaja los orificios y se selecciona el paso del perno de 1.50, según la tabla para selección de pernos y paso de Stefano Gillieri (Anexo 3.1).
- 95 -
3.3.1.2 Rectificado de cilindros Según el manual de taller, la medida máxima para el rectificado de los cilindros es de 0.50 mm, de acuerdo con esta medida el nuevo volumen o cilindrada del motor viene dado de la siguiente manera:
Cil
nD
2
C 4 n c
(3.2)14
Donde: C:
Carrera
D:
Diámetro estándar del cilindro
nD: Nuevo diámetro del nc:
cilindro
Número de cilindros
Cil: Cilindrada del motor
Reemplazando los valores se obtiene:
Cil
74.48 2
77 3
4
Cil 1,0064210
ANTES
3
3
3
m (1006,42cm )
DESPUES
DIFERENCIA
- 96 -
14
DE CASTRO, Miguel, Trucaje de motores de 4 tiempos, p. 18.
- 97 -
Figura 3.2 Rectificado Cilindro Fuente: Los Autores
Debido a que la cilindrada aumentó (figura 3.2), se debe calcular la nueva relación de compresión y quedaría de la siguiente manera: Cil 3 nVc Rc
1
(3.3)15
Donde: Rc:
Relación de compresión
nVc: Volumen de la cámara de combustión
Reemplazando los valores se obtiene: 1006,42 nVc
3 10,5 1
nVc 35,31 10 6 m 3 (35,31cm 3 )
15
GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, p. 137. - 97 -
Luego se calcula la nueva relación de compresión:
nV
nRc nVc
(3.4)16
nVc
Donde: nRc:
Nueva relación de compresión
nV:
Nuevo volumen del cilindro 1006,42
nRc
35,31 3 35,31
nRc
10,5
10,5 :1
1
3.3.1.3 Rectificado del plano de la superficie superior Para calcular el tamaño de superficie que se debe rectificar se toma la decisión de distribuir la rectificada entre la superficie superior del bloque y la superficie inferior del cabezote, por lo tanto se procede a calcular el volumen a reducir para la superficie superior del bloque: Volumen de la cámara original: Vc
Vc
16
V
Rc 1 993 3 8,8 1
42,44 10
6
m 3 (42,44cm3 )
GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, p. 137. - 98 -
La diferencia entre el volumen original y el nuevo volumen requerido es la cantidad que debe ser rebajada entre las dos partes: 6
Vc nVc 42,44 35,31 7,13 10 m (7,13cm ;7130mm ) 3
3
3
Se reparte el rectificado entre las partes: Vc nVc
2
7,13
3,565
10 6 m3 (3,565cm3)
2
Para determinar la cantidad lineal o altura que debe ser rebajada en el bloque (ver figura 3.3), conociendo el nuevo diámetro del cilindro, se aproxima de la siguiente manera, tomando como referencia la ecuación para el volumen de un cilindro. 2
V=π.D
.h/4
hb
2 Vc nVc
(3.5)
nD2
Donde: hb:
Altura de rebajado a la superficie del bloque
nVc:
Nuevo Volumen de la cámara
Vc:
Volumen de la cámara
nD:
Nuevo diámetro del cilindro
Reemplazando los valores se obtiene:
4.(7.13) (7,448)2
hb
hb 0,81810
3
m(0,818mm 0,8mm)
- 99 -
Figura 3.3 Pulido Superficie del Bloque Fuente: Los Autores Se aproxima a 0,80 mm, debido a que se desea estandarizar la medida, y proteger la integridad de las partes físicas sin comprometer al máximo su resistencia. Se procede a calcular el volumen que será rebajado tomando en cuenta el valor aproximado de 0,80mm: Se tiene:
Vhb
2
nD
hb
4
(3.6)
Donde: Vhb:
Volumen rebajado del cilindro
nD:
Nuevo diámetro del cilindro
hb:
Altura de rebajado a la superficie del bloque
Reemplazando los valores se obtiene:
- 100 -
Vhb 74,48
2
0,8
4 6 Vhb 3,4854 10 m 3 (3,4854cm 3 )
3.3.2 Modificación del cabezote 3.3.2.1 Preparación de la cámara de combustión La condición para el nuevo volumen de la cámara de combustión, se determinó en el tema anterior sobre la modificación del bloque, a continuación se calcula la altura de rebajado para la superficie inferior del cabezote, considerando la cámara de combustión como un cono recto (figura 3.4):
Figura 3.4 Cámara de Compresión Fuente: Los Autores
Bajo la consideración de casquete esférico, se determinará el valor de H:
V
H c
1
2
H (3r 2
(3.8)
)
6
- 101 -
Donde: Vc: Volumen de la cámara r:
Radio del casquete esférico
H: Altura
total de la cámara
Reemplazando los valores se obtiene: 1 Vc H (3(7,399 / 2) 2 H 2 ) 6 42,44 21,498 H 0,5236 H 3
H 0,018m(18,26mm)
Se necesita determinar la altura hc, que indicará cuánto deberá rebajarse la superficie inferior del cabezote, considerando que: hc H h
(a)
hc1,826 h
Mediante la ecuación de volumen para un casquete esférico, se tiene lo siguiente: 1 Vcf h(3(r
6
/ 2)
2
h
2
)
c
35,36 21,498hc r 3 0,5236h
2
(b)
Se calcula el volumen de la zona esférica a rebajar (ver figura 3.4):
Vc nVc
2
- 102 -
hc (hc2 3r 2 3r 2 ) c
6 3
3,4043 hc 41,06
3hc c
r2
(c)
- 103 -
Se tiene 3 ecuaciones con tres incógnitas, por lo tanto existe solución, el resultado es el siguiente: h 0,0001737m(0,1737mm) r c 0,0003457m(0,3457mm) hc 0,00089m(0,89mm 0,85mm)
Se coloca el valor de 0,85 para estandarizar la medida y no sobrepasar la relación d e compresión de 10,5:1
Figura 3.5 Pulido Cabezote Fuente: Los Autores Se aproxima a 0,85 mm, debido a que se desea estandarizar la medida, y p roteger la integridad de las partes físicas sin comprometer al máximo su resistencia. Después de los resultados obtenidos el volumen de la cámara y la relación de compresión deben ser recalculados: 2 hc (hc2 3r 2 3r ) c Vhc
6 6
Vhc 3,5910 m (3591,83mm ;3,59183cm ) 3
3
3
Se calcula el volumen de la cámara final considerando hb=0,8mm y hc=0,85mm: - 104 -
Vcf Vc (Vhb Vhc) Vcf 42,436 (3,4854 3,5918) 3 6 3 Vcf 35,358810 m (35,3588cm )
Rcf
nV
Vcf Vcf
1006,42 Rcf
35,3588 3 35,3588
10,49 1
Rcf 10,5 :1
3.3.2.2 Conductos de Admisión y de Escape. Conducto de Admisión: Se trabaja el conducto de admisión de acuerdo al estudio realizado por Stefano Gillieri, proporcional al diámetro de la válvula (figura 3.7), los resultados se muestran en la tabla 3.2. ANTES
DESPUÈS
DIFERENCIA
Figura 3.6 Bruñido Ductos de Admisión
Tabla 3.2 Diámetros del conducto de admisión [mm] - 105 -
ORIGINAL
REQUERIDO
FINAL
- 106 -
38
D
38
38
0,9D
34,2
38
0,8D
30,4
Fuente: GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, p. 164. Conducto de Escape:
ANTES
DESPUÈS
DIFERENCIA
Figura 3.7 Bruñido Ductos de Escape Fuente: Los Autores
Tabla 3.3 Diámetros del conducto de escape [mm] ORIGINAL
REQUERIDO
FINAL
32
1,2 D
38,4
Fuente: GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, pág. 170.
- 107 -
3.3.3 Modificación del cárter 3.3.3.1 Mejora de la estanqueidad del aceite. Debido a la escasez de placas retenedoras de aceite, se procede a colocar 5 placas tomando de un diseño previo comprobado, que supone satisfacer la necesidad de lubricar en todo momento (figura 3.8).
Antes
Después
Figura 3.8 Modificación del Carter Fuente: Los Autores
- 108 -
3.3.4 Modificación del colector de escape Cálculo de la longitud (figura 3.9) que debe tener el colector de escape (Lc ):
L c
13.000 e
rpm
6
G
cm
(3.9)17
Donde:
Lc:
Longitud del colector de escape
Ge: Ángulo
que permanecen abiertas las válvulas de un motor desde que se
abren hasta que se cierran. rpm:Número de revoluciones pretendidas donde
se encuentra la máxima potencia.
El ángulo de apertura de válvulas de admisión y escape viene dado por el tipo de árbol de levas, para este caso es un 18-40-40-18, según la ecuación de Stefano Gillieri:
Ge 18 180 40 238
Reemplazando los valores se obtiene:
13.000 238 7100 6 Lc 0,7263m(72,63cm)
Lc
Cálculo del diámetro de los tubos del colector (figura 3.9):
2
V 2
18
(3.10)
- 109 -
17
GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, p. 242.
- 110 -
Donde: : Diámetro del colector de escape V:
Volumen de un cilindro
Lc: Longitud del colector de escape
Reemplazando los valores se obtiene:
2
331 2 72,63
0,0341m(3,4066cm)
Como los tubos del colector son curvos se aumenta el respectivo factor del 10%: 10% 0,0375m(3,7473cm 37,5mm)
Cálculo del diámetro del tubo final del colector ( ØTe):
- 111 -
18
GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, p. 242.
- 112 -
Figura 3.9 Colector de escape final Fuente: Los Autores
Te 2
Vt Lc
(3.11)19
Donde: ØTe:
Diámetro del tubo final del colector
Vt:
Cilindrada final del motor
Lc:
Longitud del colector de escape
Reemplazando los valores se obtiene:
Te 2
1006,42 72,63
Te 0,042m(4,2cm)
Te10% 0,00462m(4,62cm 46,2mm)
3.4 PREPARACION DE ELEMENTOS MÓVILES 3.4.1 Modificación del Pistón Existen varias formas de modificar el pistón ya sea alivianado el peso, recortando las faldas, se realizan recortes internos de la cabeza o aumento de la cabeza del mismo. Cada una de estas modificaciones tiene sus ventajas y desventajas, y su respectiva utilización para cada competencia, ya sea de pista, callejera o de r ally. - 113 -
19
GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, p. 243.
- 114 -
La obtención de unos pistones adecuados para el mejoramiento de un determinado motor, requiere especial atención en varios puntos:
Diámetro de los pistones adecuado a las dimensiones de los cilindros. Alta calidad del material que permita las mínimas tolerancias de montaje. Tener preferencia por los pistones cuyo proceso de fabricación sea el forjado o estampado del material
Si es posible elegir pistones provistos de esqueleto anti-dilatación, en el caso de que sea fundidos
Prestar atención a la altura de compresión y asegurarse de que esté dentro de los límites más próximos a los requeridos.
En la modificación realizada al motor Suzuki Forsa, se ha utilizado pistones del Chevrolet Esteem (Anexo 3.3), el cual posee dimensiones similares, pero para fines de aumento de la compresión son de mayor desempeño, ya que permiten una reducción de la cámara de combustión. 3.4.1.1 Velocidad media del Pistón La velocidad media de un motor de combustión interna está entre 8 y 15 m/s. La velocidad media de un motor de competencia no debe pasar los 19 m/s por la seguridad integral del motor. Los parámetros de fabricación indican una velocidad máxima del motor de 6500 rpm, se estima con la modificación llegar a 7100 rpm, un valor racional que incluye el cuidado del motor, según recomendación del Manual GTZ.
Vmx
2 S n
(3.12)20
1000 60
- 110 -
20
KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, p.128.
- 111 -
Donde: Vmx:
Velocidad máxima del pistón
S:
Carrera del pistón
n:
rpm máxima del motor
Reemplazando los valores se obtiene:
2 77 7100 1000 60 Vmx 18,22 m s
Vmx
Luego de obtener la velocidad máxima ( Vmx) se calculará la velocidad media del pistón (Vm) Vmx Vm 1,7
(3.13)8
Donde: Vm = Velocidad media del pistón
Reemplazando los valores se obtiene:
Vm
Vmx 1,7
Vm
18,22 1,7
Vm 10,71m s
Para una velocidad del pistón de 10,71 m/s el cigüeñal se encontrará girando a 4172,72 rpm. Aproximadamente la velocidad media del pistón aumento en un 9%, por lo que la vida útil a disminuido considerablemente.
- 112 -
Figura 3.10 Movimiento aleatorio del pistón Fuente: KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, pág.127.
3.4.1.2 Cálculo de la dilatación de cabeza de Pistón La cabeza del pistón es de menor diámetro que la falda, ya que en este punto es donde se tiene las mayores temperaturas de trabajo. Por lo que se calculará la dilatación lineal de la cabeza del pistón a utilizarse. l t
lo t 2. t 1
(3.14)
- 113 -
Donde: ∆l:
Dilatación lineal
αt:
Coeficiente de dilatación longitudinal
lo:
Longitud inicial
t 1:
Temperatura inicial del servicio
t 2:
Temperatura máxima máxima alcanzado en la cabeza del pistón
Reemplazando los valores se obtiene: l 0,00002
74,48180 20
l 0,000238m(0,23mm)
3.4.1.3 El tiempo de ignición y el avance avanc e del encendido Cuándo el régimen del motor aumenta, en cada carrera del pistón, hay menos tiempo para que el cilindro disipe el calor liberado en la combustión, y por consiguiente, el intervalo de tiempo entre el salto de cada chispa y el punto en el que comienza la combustión, llamado llamado retardo de encendido, enc endido, disminuyen. Con el aumento del régimen del motor, la intensidad de la turbulencia y por lo tanto la tasa de combustión aumentan proporcionalme proporcionalmente nte al mismo. mismo. Así, Así, el intervalo de tiempo de combustión, desde el punto de encendido hasta el punto pico de presión (periodo de aumento rápido de la presión) disminuye, mientras que esta duración expresada en grados de giro del cigüeñal se mantiene mantiene aproximadamente constante.
- 114 -
Diagrama Presión en el cilindro vs. posición del cigüeñal Figura 3.11 Diagrama Fuente: ZANOTTI, Ángel, “Simulación “Simulación del flujo en motores de combustión ”, Universidad Nacional de Rosario, Argentina, 2005, p. p . 55.
Por lo tanto, si no hay regulador de avance, y este se fija para producir la presión máxima 10 grados después del PMS a bajo régimen, al aumentar las revoluciones por minuto, se producirá producirá progresivamente cada vez mas tarde en el ciclo ciclo y su magnitud disminuirá. Se puede apreciar claramente en el diagrama de la figura 3.11, que la presión máxima de la combustión está relacionada con el número de revoluciones a las que gira el motor; así, se tiene que para la velocidad media del pistón de 10,71 m/s, se obtiene una velocidad del cigüeñal de 4172,72 rpm, y la curva para ésta presión máxima viene dada aproximadamente 40° después del PMS (ver cru ce en fig. 3.12).
- 115 -
Figura 3.12 Presión Máxima Suzuki Forsa. 3.4.1.4 Presión media efectiva según el número de octano
- 116 -
Figura 3.13. Relación de compresión crítica y presión media efectiva indicada referida al número de octano. Fuente: OBERT, Edward, Motores de combustión interna, p. 360. El número de octano y el poder calorífico que se provee por el tipo de combustible, se relaciona directamente con la P em. A partir de los 100 octanos , la mejora al torque del motor es muy ajustada, esto quiere decir que el aumento será muy reducido; en el diagrama de Presión media efectiva indicada vs el número de octano (ver fig. 3.13), se puede determinar el valor aproximado de la presión 135 psi (9,31 bar) .
3.4.1.5 Fuerza sobre del Pistón La presión media está relacionada con las curvas de los ciclos termodinámicos, en los motores Otto está entre 6 y 10 bar (87 y 147 psi) de sobre presión; para el caso del motor Forsa, por ser un motor de competición, el valor de la presión media se encuentra cerca al límite superior del rango: 135 psi (9,31 bar) aproximadamente. Se calculará la fuerza con que presiona la mezcla aire combustible en el cilindro al pistón:
Ae
D
2
4
(3.15)
Donde: Ae : Superficie de la cabeza del pistón D : Diámetro del cilindro
Reemplazando los valores se obtiene:
- 117 -
2
7,448
Ae
4
Ae 0,4357m2 (43,57cm 2 )
Luego: F em 10 P m Ae
(3.14)21
Donde: F em:
Fuerza media del pistón
P m:
Presión media de la combustión
Ae:
Superficie de la cabeza del pistón
Reemplazando los valores se obtiene: F em 10 9,31 43,57 Fem 4056,367 N
Utilizando la misma ecuación se determina la fuerza sobre el pistón en el motor estándar, teniendo como resultado un aumento del 12%.
3.4.2 Modificación de las Válvulas El aumento de la potencia está relacionado directamente con el consumo de aire o de mezcla (aire combustible) en una unidad de tiempo, y aprovechar este consumo al máximo y no derrocharlo inútilmente en mezclas devueltas a la atmosfera, por lo que se puede hacer modificaciones importantes en las válvulas de admisión y de escape
21
KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, p.116. - 117 -
21
KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, p.116. - 117 -
Válvulas de admisión
Da
V rpm v
(3.15)22
750
Donde: D: Diámetro de la válvula de admisión V: Volumen unitario del cilindro v:
Velocidad del aire que ingresa (Anexo 3.2)
D
335,47 7100
70 750 D 0,038m(3,8cm) D 38mm
El diámetro de la válvula de admisión del motor preparado posee un diámetro de 38mm, lo que se ajusta al cálculo realizado
Válvulas de escape Dve D 0,85
(3.16)
Donde:
22
GILLIERI, Stefano, Preparación de Motores de Serie para Competición, p. 175. - 118 -
Dve = Diámetro de la válvula de escape
D=
Diámetro de la válvula de admisión
Reemplazando los valores se obtiene: Dve 38 0.85 Dve 0,03247m(32,47mm) Dve 32mm
De la misma manera el diámetro de las válvulas de escape utilizados en el motor es de 32mm, que es el adecuado según el cálculo realizado.
Inclinación de los Asientos La inclinación del asiento a 45° ofrece un cierre mucho más completo que cualquier tipo de ángulo posible, tiene la tendencia de autocentrarse y el bisel tiene mayor espesor o zona de contacto, de modo que existe mayor refrigeración de la válvula y menor riesgo de deformación a elevadas temperaturas, pero el principal inconveniente radica en que el paso y la inclinación dada a los gases no es el más favorable, de modo que este paso de los gases queda frenado y el rendimiento de la cámara es menor. Otro procedimiento favorable es disponer de un asiento a 30° para que el flujo del gas circule con mucha más fluidez por esta zona de paso. Pero estas válvulas tienen en inconveniente de no asegurar perfectamente la estanqueidad de la válvula cuando está cerrada, y son susceptibles a sufrir deterioro más rápido y mayores deformaciones.
- 119 -
Como consecuencia de todo ello, debe buscarse la combinación de ángulos que anule los inconvenientes de cada uno de los sistemas y mantenga en lo posible sus ventajas.
Superficie de paso de gas a través de las válvulas. Asiento a 45°:
Figura 3.14 Inclinación asiento de válvula a 45º Fuente: DE CASTRO, Miguel, Trucaje de motores de 4 tiempos, pág. 214.
S
0.707 d a 2
(0,3536 a )
(3.17)23
Donde: S = Superficie de pasaje d = Diámetro de conducto de pasaje a = Altura de alzada 23
DE CASTRO, Miguel, Trucaje de motores de 4 tiempos, p.217. - 120 -
Referirse a la figura 3.13 Características de la válvula Reemplazando los valores se obtiene: S 0,707 33 8,5 (0,3536 8,52 ) S 0,648 10 S 0,648cm
6
2 2 m (648,52mm )
2
Asiento a 30°
Figura3.15 Inclinación asiento de válvula a 30º Fuente: DE CASTRO, Miguel, Trucaje de motores de 4 tiempos, pág. 214. 0.866 d a 2 (0,375a ) S
(3.18)
S 0,866 33 8,5 (0,375 8,52 ) S 0,79 10 6 m 2 (790,22mm2 ) 2
S 0,793cm
- 121 -
Diámetro del conducto del asiento Vmx
d D
1,06 Vg
(3.19)24
Donde: d=
Diámetro del conducto del asiento
D=
Diámetro del cilindro
Vmx = Velocidad máxima del pistón Vg =
Velocidad de salida de los gases
Reemplazando los valores se obtiene:
d 74,48
18,22 1,06 80
d 0,03452m(34,52mm)
Si al medir se observa que el diámetro de la válvula de origen es más pequeño de lo que nos indica el cálculo, se tiene la posibilidad de aumentar la entrada de los gases, pero si es del mismo tamaño es preferible no tocarla. La formula anterior analizada es aproximada, puede aplicarse perfectamente en un margen de ± 10% de error, para el caso del Forsa: 34,52 3,452[ mm] , así que, el valor obtenido es similar al utilizado en el motor 33mm. Partiendo del conocimiento del conducto se puede considerar los valores de todas las demás proporciones de las válvulas se tiene los siguientes valores:
- 122 -
24
DE CASTRO, Miguel, Trucaje de motores de 4 tiempos, p.219.
- 123 -
Figura 3.16 Dimensiones de la válvula Fuente: DE CASTRO, Miguel, Trucaje de motores de 4 tiempos, pág. 218 Carrera o alzada de la válvula a 0,25 d
(3.20)
Anchura del asiento b 0,07 d
(3.21)
Diámetro del vástago de la válvula de admisión
dva 0.,8 0,23 d
(3.22)
Diámetro del vástago de la válvula de escape
dve 0,3 0,28 d
(3.23)
- 124 -
Diámetro superior de la cabeza dc d 2b
(3.24)
Grueso de la copa de la cabeza de admisión ea 0,10 dc
(3.25)
Grueso de la copa de la cabeza de escape ee 0,15 dc
(3.26)
Partiendo de la medida del diámetro del conducto, se puede establecer que las válvulas de admisión y escape deberán tener en cada una de sus partes las siguientes medidas: Válvulas de admisión d 0,033m(33mm) a 0.25 33
a 0,00825m(8,25mm) b 0,07 33 b 0,00231m(2,31mm)
dva 0,21 33 dva 0,00693m(6,93mm)
dc 33 2 2,31
dc 0,037m(37.62mm)
ea 0,10 37,62 ea 0,00376m(3,76mm)
- 125 -
Válvulas de escape d 0,029m(29mm)
a 0,25 29
a 0,00725m(7,25mm)
b 0,07 29
b 0,00203m(2,03mm)
dve 0,21 29 dve 0,00609m(6,09mm)
dc 29 2 2,03
dc 0,03306m(33,06mm)
ea 0.10 33.06 ea 0,0033m(3.3mm)
3.4.3 Modificación en la Biela Considerando la enorme presión que realiza el pistón tras la combustión, nos anticipa de los enormes esfuerzos que se producen en esta pieza intermediaria que en virtud de todas estas fuerzas está, más que ninguna otra, sometida a grandes esfuerzos de compresión, tracción, flexión y torsión.
- 126 -
Para soportar todos estos esfuerzos, el material con el que se construyen las bielas debe tener unas características especiales como el acero estampado (adecuado en las bielas en serie), las aleaciones de aluminio de alta resistencia y las de titanio, estas últimas siempre que el reglamento de la competición permita el cambio, por su excesivo costo y sus elevadas propiedades termodinámicas. Las bielas son elementos muy delicados y deben ser manipuladas con una cierta experiencia y conocimiento.
Refuerzo de los pernos de fijación S
R
Reemplazando los valores se obtiene:
S
8
8.8 S 0.9090909mm
n 0.9090909 10 n 0,00909m(9.09 10mm)
- 127 -
Figura 3.17 Diámetro de los pernos primitivos Fuente: Los Autores
Entonces la medida de 10mm deberá ser el nuevo diámetro de los pernos. Una vez calculado el diámetro de los nuevos pernos se puede efectuar el trabajo de taller sobre las cabezas de las bielas y los orificios de los pernos. Existen varios métodos para aligerar el peso de la biela, pero por tratarse de un elemento que soportará grandes esfuerzos por la elevada compresión, no se realizará ningún trabajo de desbaste.
3.4.4 Cigüeñal y Volante de Inercia Según la importancia del grado de mejora que se haya logrado con nuestra intervención en el cabezote y en los pistones, el cigüeñal será revisado para acoplarse a las nuevas condiciones de funcionamiento. - 128 -
Los puntos principales por los que se debe preocupar son los siguientes:
Adaptar las nuevas dimensiones del cigüeñal a las nuevas condiciones de funcionamiento impuestas.
Estudiar todas las posibilidades que estén al alcance para conseguir el aligeramiento del cigüeñal.
Realizar un equilibrio dinámico y estático del cigüeñal y el volante de inercia
Se puede considerar que el alivianar el peso del cigüeñal y el volante de inercia es importante y riesgoso, por el trabajo final que estos elementos realizan, teniendo como resultado según la necesidad un motor que nos de fuerza (elementos no alivianados) o velocidad final (elementos alivianados), sea la condición si será utilizado para rally o para pista respectivamente.
3.4.4.1 Cálculo del par motor En los motores de combustión aparece un momento de rotación, que se denomina par motor:
“La presión del gas origina la fuerza del pistón Fe.
La fuerza del pistón, por la inclinación de la biela, se descompone en una fuerza lateral Fn. (perpendicular a las paredes del cilindro) y otra Fb en el sentido de la biela (Fuerza en la Biela)
- 129 -
En el muñón del cigüeñal, según la posición de éste, la fuerza de la biela se descompone en una fuerza tangencial Ft, y otra de compresión hacia el eje del cigüeñal” cigüeñal”25.
Considerando que: el pistón se encuentra en la posición 3 (refiérase a fig. 3.10) a velocidad máxima igual a 18,22 m/s y con una presión media de trabajo de 9,31 bar (135 psi), después de haber combustionado la mezcla en la cámara de combustión, se tiene el siguiente cálculo de la fuerza del pistón.
Figura 3.18 Fuerzas que intervienen en el motor Fuente: KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, pág. 117.
25
KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, p. 117. - 130 -
Donde: Fn:
Fuerza lateral del pistón
Fe:
Fuerza del pistón
Fb:
Fuerza de la biela
Frad:
Fuerza en el brazo del cigüeñal
Ft:
Fuerza Tangencial
r:
Radio de giro del cigüeñal
Reemplazando los valores se obtiene:
Refiérase a la Figura Figura 3.18 Fuerzas que intervienen en el motor . Diagrama aplicado para el motor Forsa, para una longitud de biela de 120mm. Cos Cos15 r
l 1
- 131 -
l 1 Cos15 r l 1 Cos15 38,5 l 1 0,037188m(37,188mm) Sen
l 1 120mm 120mm 1 37,188
120 Sen Sen 18,05
120 mm
l 1
Refiérase a la Figura 3.18 Fuerzas que intervienen intervienen en el motor motor Cos
Fe
Fb Fb Cos18,05 Fe Fe
Fb Cos 18,05 4056,367 Fb 3856,74 N r Fr
Fb
Ft
Refiérase a la Figura 3.18 Fuerzas que intervienen intervienen en el motor. Por sumatoria de ángulos en un triángulo igual a 180º, resulta el ángulo entre la recta de Fb y la horizontal de 86,95º; si la recta de Ft es perpendicular a la recta de Fr, entonces el ángulo entre la recta de Fb y Ft es de 3,05º.
- 132 -
180
180 75 18,05 86,05º 90
90 86,95 3,05º
Reemplazando los valores se obtiene:
Cos
Fb
Ft 3856,74 Ft Cos3,05 Ft 3862,21 N
Finalmente: Mm Mm Ft Ft r
(3.27)
Donde: M m = Par Motor r m = Radio del Cigüeñal Ft = Fuerza tangencial
Reemplazando los valores se obtiene: Mm 3862,21 0,0385 Mm 148,7 Nm
- 133 -
3.4.4.2 Potencia indicada Pi = Fuerza del pistón x i x Velocidad media del pistón 1000 x 4
(3.28)26
Donde: Pi = Potencia indicada i = Numero de cilindros
Reemplazando los valores se obtiene:
Pi
4056,367 3 10,71 1000 4
Pi 32,58 KW
3.4.4.3 Potencia efectiva Es la que llega al volante de impulsión, y se utiliza la misma ecuación pero con datos diferentes:
Pe = Fuerza tangencial x i x Velocidad tangencial
(3.29)27
1000 x 4
26
KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, p. 151.
27
KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, p. 153.
- 134 -
Donde: Pe = Potencia efectiva
Reemplazando los valores se obtiene:
Pe
3862,21 3
10,71
1000 4 Cos(3,05) Pe 31,067 KW
3.4.5. ulos para la distribución – Árbol de levas La distribución de las válvulas tiene por objetivo regular la entrada de la mezcla aire – combustible, y la salida de los gases de la combustión, por tal motivo es muy importante determinar el tiempo preciso que se abren y se cierran las válvulas, sus aperturas correspondientes, ya que de ellos dependerá el llenado correcto de la mezcla en la cámara de combustión. Por tal motivo para mejorar la respiración del motor se necesita que las válvulas cumplan ciertos requisitos:
Que la válvula de admisión se habrá más deprisa y se cierre después que el sistema estándar, con lo que se logrará que la válvula se mantenga más abierta en una posición más elevada, mejorando el llena do en el cilindro.
Aumentar el tiempo en que la válvula permanece abierta en función del giro del cigüeñal, provocando un cruce de válvulas más largo, y apurando hasta el máximo los efectos de inercia de los gases.
- 135 -
Figura 3.19 Diagrama de la Distribución Fuente: Preparación de Motores de serie para Competencia Donde: AAA = Avance a la apertura de admisión RCE = Retraso del cierre de escape AAE = Avance a la apertura de escape RCA = Retraso al cierre de admisión
Obtener los correctos valores de AAA, RCE, AAE, y RCE, no es un trabajo fácil, ya que son infinitos los detalles que pueden influir en el correcto funcionamiento de un motor. En competencia el árbol de levas debe poseer valores más grandes en el cruce de válvulas que un motor comercia y se debe tomar en cuenta que se volverá mucho más dócil en bajas revoluciones. Ya conociendo estos antecedentes se tiene 3 posibles mejoras del árbol de levas que el preparador debe tomar muy en cuenta: - 136 -
Si se empieza con un árbol de levas comercial, la posibilidad de mejorar el motor de serie con aumentos importantes de potencia queda muy reducida, modificar directamente el perfil de levas puede ser tan complicado como inútil, dada la dificultad de obtener perfiles exactos en todas las levas y obtener un perfil perfecto. Además al trabajar las levas con arranque de materiales, se está destruyendo el endurecimiento superficial de sus rampas por cementado y templado, con lo que el árbol de levas ya no tendrá utilidad práctica.
Otra opción sería ponerse en contacto con un taller especializado en la construcción de árboles de levas, presentar el diseño y hacer uno completamente nuevo. Pero se tomará en cuenta el excesivo costo de este elemento que únicamente será probado y aprobado en un banco de pruebas, por ello esta solución generaría un gasto innecesario.
Una solución práctica sería adquirir árboles de levas estrictamente fabricados para competición, cuyas empresas poseen Kits de mejoramiento, entre estas se tiene: IRESA, LERIDA, con una serie de catálogos para cada necesidad del preparador.
ANTES
- 137 -
DESPUES
Figura 3.20 Diagramas Superficie de Apertura de las válvulas Fuente: DE CASTRO, Vicente, Trucaje de Motores de 4 Tiempos P. 229 Se tomara los valores iníciales y modificados del árbol de levas, principalmente de sus avances y retrasos de Admisión y Escape: Tabla 3.4 Apertura y retardo de ángulos
ESTADO
AAA RCE
AAE
RCE
ANTES
13
35
35
13
DESPÚES
18
40
40
18
Árbol de levas antes de la preparación: AAA = 13 RCA = 35 AAE = 35 RCE = 13
- 138 -
Árbol de levas modificado: En este árbol modificado se toma en cuenta que solo de ha aumentado 5° a todas las aperturas, para no tener problemas en bajas revoluciones, trabajando muy bien a partir de las 4500 rpm.
AAA = 18 RCA = 40 AAE = 40 RCE = 18 Angulo de abertura de Válvula V A A A 180 AC
V E
E A
(3.30)
180 E C
Donde: V A = Angulo de Abertura de la válvula de admisión A A = Abertura de la válvula de admisión antes del PMS
AC = Cierre de la Válvula de admisión después del PMI = Angulo de Abertura de la válvula de escape V E
E A = Abertura de la Válvula de escape antes del PMI E C = Cierre de la Válvula de escape después del PMS
- 139 -
Reemplazando los valores se obtiene: Estándar. V
A
13 180 35
228 V A 228 V E
Modificado. V
A
18 180 40
238 V A
238
V E
Tiempo de Maniobra de Válvulas
t VA
VA
(3.31)
6n
Donde: t VA = Tiempo de abertura de la válvula de admisión t VE =
Tiempo de abertura de la válvula de escape
VA = Angulo de Abertura de la válvula de admisión n=
Revoluciones
- 140 -
Reemplazando los valores se obtiene: Estándar.
t VA
228 6 7100
t VA 0.0053 s
Modificado.
t VA
238 6 7100
t VA 0.0056 s
3.4.6 Eficiencia del Ciclo Termodinámico El ciclo termodinámico del motor de carburador es un suministro de calor a volumen constante, por lo tanto se realiza el análisis de cómo si fuese un ciclo real. La eficiencia del ciclo antes de modificar el motor es el siguiente:
nt
1
1
k
(3.33)
1
Donde: : Rendimiento Térmico : Relación de compresión :
Índice adiabático
- 141 -
Reemplazando los valores se obtiene:
nt
1
n
t
1 8,81,3
1
0,4792 47,92%
“Para k = 1.4, estándar de aire frío (poco práctico) Para k = 1.3, estándar de aire caliente”28 Con los nuevos datos en los capítulos anteriores se procede a calcular la eficiencia del ciclo para el motor modificado:
nt
1
1 10,51,3 1
n 0,5061 50,61% t
3.4.7 Cálculo de Presiones y Temperaturas del Ciclo Termodinámico El cálculo de las presiones y temperaturas tienen que ser realizados tomando en cuenta factores externos a la combustión que no son controlables, como por ejemplo la temperatura ambiente y la presión atmosférica. Es importante conocer la nomenclatura de las presiones y las temperaturas (ver fig. 3.21) para proceder con el cálculo.
- 142 -
28
FAIRES, Virgil Moring, SIMMANG, Clifford Max, Termodiámica, p. 460-461.
- 143 -
Figura 3.21 Ciclo Otto de aire normal Fuente: OBERT, Edgard, Motores de combustión interna, pág. 199. Análisis previo para obtención de datos:
Después de la modificación, el motor Suzuki Forsa posee una relación de compresión de 10,5:1.
Al iniciarse el proceso de compresión (ver punto a en la fig. 3.21a), la temperatura es de 18 ºC (291ºK, Ta) y la presión en la ciudad de Quito 0,761 Kg/cm2, Pa.
Si el poder calorífico de la gasolina especial (110 octanos) que se proveerá, es de 10650 Kcal/Kg, y se supone una relación de expansión igual a la de compresión de 10,5:1, entonces el calor suministrado al interior de la cámara será de 1065 Kcal/Kg de aire.
Con estos antecedentes, se procede a calcular las presiones y volúmenes para realizar los diagramas de Presión vs Volumen, antes y después de la modificación. El volumen V a es el volumen de la cámara más el volumen del cilindro: (3.34)
V a Vc Vh V
a
Va
35,36
1006,42
3 370,83
106 m3 (370,83cm3) - 144 -
T b T a
(r )k
(3.35)29
1 c 1,31
Tb 291(10,5)
T b 589,18º K (316,18º C )
T T b
c
Tc
(3.36)17
P c
P b
35,89 589,18 10,54
T c 2006,23º K (1733,23º C )
V T d
k 1
(3.37)17
V
c
T c
d
1,31
35,36 2006,23 d 370,83 T d 991,25º K (718,25º C ) T
P T d
(3.38)17
P a
d a
0,761 (991,25) Pd 291 Pd 2,59 Kg / cm 2
Tabla 3.5 Tabla de presiones, volúmenes y temperatura ADMISI N PRESIÓN Pa TEMP. Ta VOLUMEN Va
10,82psi(0,761Kg/cm2)
291ºK(18ºC) 370,83cm3
COMPRESI N
M XIMA
ESCAPE
Pb 150psi(10,54kg/cm2) Pc 510,53psi(35,89kg/cm2) Pd 36,84psi(2,59kg/cm2) Tb 589,18ºK(316,18ºC) Tc 2006,23ºK(1733,23ºC) Td 991,25ºK(718,25ºC) Vb Vc Vd 35,36cm3 35,36cm3 370,83cm3
Fuente: Los Autores - 145 -
29
OBERT, Edward, Motores de combustión interna, p. 203.
- 146 -
A continuación se expresa gráficamente los diagramas termodinámicos (ver figura 3.22) de presión versus volumen, indicando la diferencia que existe entre el antes y el después de la modificación. ANTES
DESPUÉS
DIFERENCIA
- 147 -
Figura. 3.22 Diagramas P-V (Presión- Volumen), Antes, después y la diferencia de la modificación al motor.
Al aumentar la compresión dentro de la cámara de combustión, el ciclo termodinámico se vuelve más eficiente y genera también mayor trabajo, el cual se reflejada en las nuevas temperaturas de combustión y escape de los gases.
3.4.8 Consumo de combustible Para determinar el consumo de combustible se realizó una prueba montando el motor en un vehículo Suzuki Forsa siguiendo los pasos especificados en la norma DIN 70 03030, pero las condiciones en que se realiza la prueba son extremas, con acelerador a fondo todo el tiempo, con el fin de determinar la cantidad de combustible necesario para una competencia de un tramo corto. Cabe anotar que la norma ha sido alterada para obtener datos con fines competitivos. 30
KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, p. 160. - 145 -
El peso del vehículo es fundamental para obtener una buena aceleración, mientras más liviano sea se producen mejores resultados y el combustible es un factor a tomar en cuenta para alivianar al vehículo. En la tabla 3.6 se muestran los resultados obtenidos de las pruebas. K 100 l k
s
(3.38)31
100 Km
Donde: k : Consumo de combustible K : Cantidad de combustible consumido [ l ] s :
Trayecto de medición [ Km ]
Tabla 3.6 Resultados Pruebas consumo de combustible Nº pruebas 2 3 PROMEDIOS
[Km] 10,1 10,1 10,13
[gl] 0,339 0,343 0,34
[l] 1,274 1,289 1,30
[Km/gl] 29,79 29,45 29,41
[l/100Km] 12,61 12,76 12,78
3.4.9 Resultados comparativos En la tabla 3.7 se podrá apreciar el valor original de las diferentes áreas del motor en comparación con los valores modificados; a lo cual, se ha agregado una columna adicional que indica el porcentaje de aumento obtenido, para ilustrar las mejoras del motor. 31
KINDLER, H., Matemática aplicada para la técnica del automóvil, p. 161. - 146 -
Tabla 3.7 Resultados comparativos
DESCRIPCIÓN nØ Cil nV nRc Vcf Vm Vmx Δl nΦb
Pmax Pme Fem Fb Ft Mm Pi Pe nt
Nuevo diámetro pernos fijación biela Cilindrada motor (Rect. Cilindros) Nuevo volumen cámara combustión deseado Nueva relación de compresión Volumen final cámara de combustión Velocidad media del pistón Velocidad máxima del pistón Dilatación lineal Nuevo diámetro perno de fijación biela Presión máxima sobre el pistón Presión media efectiva Fuerza media del pistón Fuerza de la biela Fuerza tangencial Par motor Potencia indicada Potencia efectiva Rendimiento térmico
VALOR ENCONTRADO ANTES DESPU S
UNIDAD
% AUMENTO
10
12
mm
20,0%
993
1006,42
cm³
1,4%
42,44
35,31
cm³
-16,8%
8,8
10,5
adimen.
19,3%
42,44
35,36
cm³
-16,7%
9,12
10,71
m/s
17%
16,68 0,621
18,22 0,625
m/s mm
9% 1%
8
10
mm
25%
423,51(29,2) 125 (8,62) 3706,32 3626,67 2853,95 87 @ 4170rpm 23,35 (31,72)
510,53(35,2) 135 (9,31) 4056,367 3856,74 3862,21 148,7 @ 4170 rpm 32,58 (44,15)
psi (bar) psi (bar) N N N Nm Kw (CV)
21% 8% 9% 6% 35% 71% 40%
24 17 32 83 47 92
31 07 42 12 50 61
Kw CV %
29% 5%
Fuente: Los Autores
- 147 -
CAPÍTULO IV ENSAMBLAJE Y PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO En este capítulo se determinara los procedimientos secuenciales para el ensamblaje correcto del motor de competición, conociendo anteriormente los elementos fijos y móviles ya modificados.
Figura 4.1 Motor 3 cilindros
- 148 -
4.1 CONDICIONES DE ARMADO
Antes de iniciar el ensamblaje del motor, el técnico tendrá toda la herramienta apropiada y necesaria para su óptimo trabajo.
Al iniciar el ensamblaje las piezas deben estar en un lugar adecuado, limpio, libre de impurezas que puedan malograr el trabajo final (figura 4.2).
Figura 4.2 Partes internas del bloque motor
4.2 ENSAMBLAJE DEL MOTOR 4.2.1 Ensamblaje del Bloque motor El técnico debe comprobar que
todas las partes a instalar deben estar
perfectamente limpias (figura 4.3). Lubricar los muñones del cigüeñal, cojinetes, muñequillas, pistones, rines y camisas de cilindros.
- 149 -
Figura 4.3 Limpieza bloque motor 1. Instalar los cojinetes principales en el bloque motor, uno con surco debe instalarse en el bloque motor y el otro sin surco en la tapa del cojinete (figura 4.4).
Figura 4.4 Cojinetes principales 2. Instalar el cojinete de empuje o media luna en el cilindro 3, oriente los lados del surco de aceite hacia los brazos del cigüeñal (figura 4.5).
- 150 -
Figura 4.5 Cojinete de empuje 3. Instalar el cigüeñal en el bloque motor, (figura 4.6).
Figura 4.6 Ubicación del cigüeñal 4. Instalar la tapa del cojinete en el bloque motor, asegurándose que la flecha de cada tapa esté ubicada hacia la polea del cigüeñal (figura 4.7), los pernos deben estar ajustados con sus respectivo par de apriete de adentro hacia afuera en forma de espiral (figura 4.8), según la especificación indicada. Ver anexo 3.6
- 151 -
Figura 4.7 Instalación tapas del cojinete del bloque
Figura 4.8 Par apriete Bloque Motor Antes de colocar el par de apriete, se calibrará la tolerancia que debe existir entre el cigüeñal y los cojinetes con ayuda del Plastigage (figura 4.9), el cual tiene 4 tolerancias, empezando a calibrar siempre con el par de apriete especificado, hasta que nos dé una tolerancia de 0.508mm (0.002in) que es la adecuada, aumentando o disminuyendo el par. En el motor de competencia se ha aumentado 5N.m del valor especificado.
- 152 -
Figura 4.9 Uso del plástico calibrador 5. Instalar el retenedor posterior del cigüeñal, con su respectiva base y su empaque, es posible que el empaque puede quedar salido, cortar hasta el borde de la base (figura 4.10).
Figura 4.10 Retenedor posterior Cigüeñal
4.2.2 Ensamblaje de piezas móviles del bloque 1. Instalar con cuidado el bulón y biela, en el pistón del Chevrolet Esteem con ayuda de una prensa.
- 153 -
2. Instalar los rines del Suzuki Forsa +40 que son adecuados para el cilindro, ya que posee una holgura de 0.004mm, en el pistón del Esteem (figura 4.11). Ver anexo 3.4.
Figura 4.11 Calibración holgura en los rines
3. El primer y segundo rin tiene una marca NR, T, R, respectivamente esta marca debe quedar orientada hacia la parte superior del pistón (figura 4.12). El grosor del primero y segundo rin es diferente, también es diferente la forma y la superficie de contacto con la camisa del cilindro.
Figura 4.12 Colocación de rines en el pistón Cuando instale el rin de aceite, instale primero el separador y luego las d os láminas.
- 154 -
4. Después de haber instalado los tres rines posicione las separaciones de los extremos de cada rin como se observa en la figura 4.13 1 Marca en forma de flecha 2 Separación terminal del primer rin 3 Separación terminal del segundo rin
y del espaciador de rin rascador de aceite 4 Separación de la lámina superior del rin Rascador de aceite. 5 Separación de la lámina inferior del rin
Rascador de aceite. 6 Lado de admisión
7 Lado de escape
Figura 4.13 Posición de rines en el pistón Fuente: Manual Suzuki Pág. 6a1-58 5. Colocar aceite de motor en los pistones, rines, camisas de cilindro, cojinetes de biela y muñequillas (figura 4.14).
Figura 4.14 Lubricación del pistón
6. Cuando posicione el pistón y el conjunto de la biela en la camisa del cilindro, cerciórese de que la marca en forma de flecha en la cabeza del pistón apunte hacia el lado de la polea de cigüeñal (figura 4.15). - 155 -
Figura 4.15 Posición adecuada del pistón Para realizar la instalación de una forma adecuada utilice la herramienta especial (compresor de rines de pistón), para comprimir los rines (figura 4.16).
Figura 4.16 Colocación del pistón en el bloque motor Utilizar el mango de un martillo para golpear la cabeza del pistón e instalar los pistones en la camisa del cilindro, mantenga firmemente el compresor de rines hasta que todos los rines hayan entrado en la camisa del cilindro. 7. Colocar la tapa de cojinete de biela dejando la marca en forma de flecha apuntando hacia la polea del cigüeñal (figura 4.17), con sus chaquetas de biela dando el torque que el manual recomienda, Ver anexo 3.6 - 156 -
Figura 4.17 Colocación del cojinete de biela De la misma manera que el cigüeñal se calibrará su tolerancia con ayuda del plástico calibrador Plastigage (figura 4.18), que tiene una tolerancia de 0.762mm (0.003in), al motor de competencia se aumentara 4 N.m del valor especificado.
Figura 4.18 Colocación Plastigage cojinetes de biela
- 157 -
4.2.3 Ensamblaje del cabezote
Figura 4.19 Partes móviles del cabezote 1. Verificar que el asentamiento de válvulas sea el correcto verificando su hermeticidad (figura 4.20), ya que son válvulas con un ángulo a 30°, con sus nuevas guías.
Figura 4.20 Asentamiento de válvulas 2. Aplicar aceite de motor al eje de balancines y a los balancines. 3. Instalar el eje o varilla de balancines, balancín (lado del escape) y muelle de balancín (figura 4.21).
- 158 -
Figura 4.21 Ejes de balancines 4. Colocar los balancines de admisión y escape, los resortes respectivos en la varilla adecuada (figura 4.22).
Figura 4.22 Varilla de balancines 5. Posicionar el eje de balancines de manera que el resalto de su extremo esté orientado hacia abajo y quede paralelo a la superficie de Ajuste del cabezote.
- 159 -
6. Instalar los tornillos de eje de balancines (figura 4.23) y apriételos de acuerdo con el par de apriete especificado. Ver anexo 3.6
Figura 4.23 Tornillos de balancines 7. Colocar un poco de aceite de motor en la pieza de sujeción de pivote de balancín. Instale el balancín (lado de admisión) con los seguros respectivos. 8. Aplicar aceite de motor al árbol de levas, muñones, superficies
de
deslizamiento, 9. Introducir el árbol de levas por el orificio
del cabezote, y hágalo girar
suevamente con la mano 10. Instalar el retenedor de aceite, el tapón del árbol de levas, donde irá alojado el distribuidor, 11. Colocar el varón o varilla empujadora de la bomba de combustible mecánica Al colocar las válvulas no volver a usar los retenes herméticos de las guías, cuando efectúe la instalación, verificar el adecuado asentamiento de las válvulas, lubricar la superficie interior del vástago de la guía.
- 160 -
12. Instalar las válvulas de admisión y escape en la guía respectiva 13. Instalar el muelle o resorte y la cabeza o platillo del resorte, que debe estar ubicada en la parte superior (figura 4.24), cada muelle posee una parte superior (paso grande) e inferior (paso pequeño)
Figura 4.24 Resortes y platillos de válvulas 14. Utilizar la herramienta elevador de válvulas, se comprime el resorte y se procede a instalar las 2 chavetas en el surco del vástago de la válvula (figura 4.25).
Figura 4.25 Colocar chavetas del resorte de válvulas 15. Realizar el procedimiento para todas las válvulas 16. Instalar la polea de la correa de la distribución
- 161 -
Al terminar de armar el cabezote se calibrará las válvulas, dando el juego indicado entre el balancín y la válvula. Ver anexo 3.6 Finalmente se colocara el empaque entre el bloque motor y el cabezote (figura 4.26), como la compresión del motor aumentará se coloca el pegamento Shellak, y el respectivo torque en el cabezote. Ver anexo 3.6.
Figura 4.26 Empaque del cabezote
4.2.4 Acoplado de la distribución 1. Insertar la uña de la placa del tensor en el orificio del rulimán tensionador (figura 4.27).
Figura 4.27 Tensionador de la distribución
- 162 -
2. Colocar el tensor en la base del bloque motor ajustando únicamente con la mano, verifique que gire la palca conjuntamente con el tensor, de no ser así posiblemente la uña esta desacoplada. 3. Es muy importante verificar la marca de sincronización en la polea del árbol de levas, alineado con la marca en v de la tapa del cabezote.
Figura 4.28 Puntos de referencia del cabezote Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A1-20 4. Verificar la marca del piñón del cigüeñal este alineada con la flecha que se encuentra en la coraza de la bomba de aceite (figura 4.29).
Figura 4.29 Puntos de referencia del cigüeñal - 163 -
Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A1-20 5. Instalar la banda de distribución y el muelle del tensor, con los 2 juegos de marcas alineados y la placa del tensor se empuja hacia arriba, verificar que la banda no esté floja y el sentido de giro sea el indicado. En el motor de competencia se instala la banda de distribución del Suzuki Super – Carry, ya que posee 1 diente menos en la distribución (figura 4.30), y la banda quedará perfectamente tensionada, debido al rebaje al límite que se realizó en el cabezote
Figura 4.30 Distribución motor 4.2.5 Ensamblaje de elementos funcionales Se acoplaran elementos importantes para el desempeño adecuado del motor como la bomba de agua, bomba de aceite, y los respectivos múltiples de admisión y de escape.
- 164 -
4.2.6 Puesta a punto motor Se determinará la cantidad de mezcla utilizada para el ingreso por el múltiple de admisión, según la colocación de varios elementos importantes, para la correcta homogenización de la mezcla aire – combustible.
El carburador más apropiado a utilizar será Weber de la serie IDF, exactamente de tipo 40-IDF, (figura 4.31). Son carburadores verticales de 2 cuerpos independientes, construidos para que cada cuerpo alimente a los 3 cilindros
Colocar el nuevo carburador (WEBER), a 90° con respecto al múltiple de admisión para que el ingreso de combustible sea el adecuado.
Figura 4.31 Weber 40-IDF Para conseguir una correcta regulación y afinación del carburador se seguirá una serie de procedimientos Operaciones a efectuar 1. Desmontar el conjunto del filtro de aire. 2. Soltar el tirante del mando del acelerador. - 165 -
3. Comprobar el libre funcionamiento de los ejes de las mariposas, cerciorándose de que retornen hasta sus topes por si mismas. 4. Aflojar las contratuercas que bloquean los tornillos de regulación del aire de compensación, apretándolos suavemente a fondo para no dañar las partes calibradas, y apretar nuevamente las contratuercas. 5. Apretar a fondo suavemente los tornillos de regulación de la mezcla de ralentí, volviendo a aflojarlos una vuelta completa. 6. Aflojar los tornillos que operan como topes de los ejes de las mariposas, al efecto de que estas cierren por completo. Afinación 1. Aflojar la contratuerca del tornillo de regulación del aire de compensación del conducto correspondiente al cilindro cuyo valor de depresión sea más alto, hasta igualar lo con el del otro conducto correspondiente al mismo carburador. Seguidamente proceder a apretar la contratuerca para evitar el posible aflojamiento del tornillo regulador 2. Equilibrar la entrada de gasolina regulando con el tornillo la mezcla de ralentí.
4.2.7 Pruebas de funcionales Se comprobará mediante herramientas especiales, las diferentes funciones que cumplirán determinados elementos del motor, como carga-arranque, presión de la bomba de aceite, compresión del motor, estanqueidad en los cilindros, entre los más importantes, que establecerá un correcto desempeño del motor.
- 166 -
4.2.7.1 Verificación de la compresión Verificar la compresión en los tres cilindros de la manera siguiente: 1. Calentar el motor. 2. Parar el motor una vez calentado. 3. Desconectar el acoplador de voltaje de la bobina de encendido. Si no desconecta el acoplador de la bobina de encendido, esto puede hacer que salte una chispa en el compartimiento del motor y causar una peligrosa explosión. 4. Retirar todas las bujías. 5. Instalar la herramienta especial (Medidor de compresión). Ver anexo 3.7 en el alojamiento de la bujía.
Figura 4.32 Prueba de compresión del motor Arrancar el motor por lo menos a 250 rpm con la batería completamente cargada, apriete a fondo el pedal del acelerador para abrir totalmente la mariposa de gases, y leer la presión máxima indicada en el medidor de compresión (figura 4.32).
- 167 -
Tabla 4.1 Indicadores de niveles de compresión
Presión de compresión Normal
827,89 kPa (8,44 kg/cm , 120,0 psi)
Límite
1.100 kPa (11,0 kg/cm , 156,4 psi)
Diferencia máxima entre cualesquiera dos cilindros
100 kPa (1,0 kg/cm2, 14,2 psi)
Fuente: Manual Suzuki Pág. 6A1-42 Efectúe los Pasos anteriores en cada cilindro para obtener tres lecturas. Después de la verificación, conecte el acoplador de bobina de encendido e instale las bujías. En el motor de competencia se tiene un valor de 165 PSI, que corresponde al límite de la especificación.
4.2.7.2 Verificación de la presión de aceite
Antes de verificar la presión de aceite, observe el nivel del aceite en el colector de aceite.
Verificar la calidad del aceite, si esta descoloreado o deteriodado, cambiarlo con SAE20W50
Observar que no existan fugas
1. Desmontar el interruptor de presión de aceite del bloque motor. 2. Instalar el medidor de presión, Ver anexo 3.7 de aceite en el alojamiento libre, (figura 4.33) 3. Calentar el motor hasta su temperatura normal de funcionamiento. 4. Acelerar el motor hasta 4000 RPM, y medir la presión de aceite. 330 – 430 kPa 3,3 – 4,3 Kg/cm2
a 4000 RPM - 168 -
46,9 – 61,1 Psi
Figura 4.33 Prueba de presión de aceite 5. Después de verificar la presión, pare el motor y saque el medidor de presión de aceite. 6. Colocar el tapón con cinta selladora en los roscados o teflón La presión de aceite en el motor de competencia es de 50 PSI, cuyo valor está en el rango de la especificación.
4.2.7.3 Prueba de estanqueidad en los cilindros (LIC-TAO) Esta prueba corresponde a determinar que exista la estanqueidad adecuada en cada una de las 3 cámaras de compresión, y comprobar que no exista fuga de presiones ya sea por rines, o válvulas de admisión o escape. 1. Se desconectara las bujías de todos los cilindros 2. Cuando el pistón se encuentre en el punto muerto superior y en compresión, se acoplará por los orificios de las bujías la herramienta de LIC-TAO, (figura 4.34) 3. Se colocara aire comprimido por el orificio de entrada hasta 60 PSI - 169 -
4. Se observara en los manómetros si baja de su presión indicada determinando si existe o no fugas, escuchando si existiera por la bayoneta del aceite (rines), por el carburador (válvulas de admisión), o por el tubo de escape (válvulas de escape) 5. Finalmente se vuelve a conectar las bujías y cables de encendido.
Figura 4.34 Prueba de estanqueidad en los cilindros 4.2.7.4 Pruebas de Competencia El motor de competición se ha utilizado para 2 competencias. La primera fue realizada en Tulcán (figura 4.35), para la valida del campeonato Colombo – Ecuatoriano quedando en 8vo puesto de 18 participantes.
- 170 -
Figura 4.35 Competencia Tulcán La segunda competencia fue en Cayambe (figura 4.36), en una competencia de ¼ de Milla, quedando en 6to puesto de 22 participantes.
- 171 -
Figura 4.36 Competencia Cayambe
- 172 -
CONCLUSIONES
Analizando el funcionamiento de las válvulas de admisión a 30° y 45°, se concluye que las válvulas a 30° se debe utilizar en competencias cortas (CIRCUITO) y las de 45° para competencias largas (RALLY).
Remplazar la banda de distribución estándar, para lograr el ajuste adecuado. Al tener una relación de compresión mayor a 11:1, es aconsejable utilizar un combustible de 110 Octanos (Gasolina de avión), y si es menor o igual a 10,5:1, se puede utilizar un combustible de 92 Octanos (Gasolina súper) o una combinación de los 2 en igual proporción.
El carburador o Weber, debe estar perpendicularmente al múltiple de admisión.
Cambiar el radiador original por otro de mayores dimensiones (Grand Vitara J20).
Al terminar la competencia en 6to lugar, se confirmo que la preparación de un motor no depende únicamente de la modificación integra del motor, sino también de la parte económica, ya que en competición se observó elementos adicionales como: caja preparada, neumáticos especiales, suspensión, transmisión semiautomática, que favorecen en gran medida la eficiencia del vehículo en competencia.
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RECOMENDACIONES
Utilizar válvulas de admisión a 30°, únicamente si la trayectoria de la competencia no exceda las 2 horas.
Utilizar una bomba de gasolina eléctrica, por seguridad si la bomba mecánica sufre algún desperfecto.
Utilizar un manual de servicio, para colocar los torques respectivos de los diferentes elementos. Al terminar la preparación prender el vehículo y dejar en ralentí por lo menos unas 4 horas, antes de realizar pruebas a elevadas revoluciones.
Si el motor preparado va a participar en más de una competencia, es necesario desarmar íntegramente el motor para observar el estado de cada uno de sus elementos.
Para el problema que se tenía con la banda de distribución se recomienda utilizar la banda del Suzuki Super -Carry, la cual posee un diente menos, antes que modificar completamente el tensionador. Dando mayor garantía al motor a elevadas revoluciones.
Por las elevadas temperaturas que alcanza el motor en altas revoluciones, colocar un interruptor que accione directamente el electro-ventilador, para garantizar la refrigeración del motor.
Se deber eliminar el termostato, debido al aumento considerable de temperatura en las cámaras, y la refrigeración debe ser continua por todo el sistema.
- 174 -
BIBLIOGRAFÍA COELLO CERRANO, Efrén, Preparación de motores de competencia , ediciones América. Quito Ecuador 2003. DE CASTRO VICENTE, Miguel, Trucaje de motores de cuatro tiempos , editorial CEAC, Barcelona España 1994. DE CASTRO VICENTE, Miguel, Carburadores, editorial CEAC, Barcelona España 1996. ERAZO, Germán, Reparación técnica y práctica de motores de combustión interna , ediciones América. Quito Ecuador 1999. KINDLER, H. Matemática aplicada para la técnica del automóvil , editorial Reverté Barcelona España 1986. GUILLERI, Stefano, Preparación de motores de serie para competición , editorial CEAC, Barcelona España 1998. OBERT, Eduard, Motores de combustión interna análisis y aplicaciones , editorial Continental México D.F. 1966. V.N., Lukanin, Motores de combustión interna , editorial Mir, Rusia 1998. Manual de servicio Suzuki Motor Corporation , 1992 Manual de servicio Suzuki Motor SF-413 Corporation, 1996 http://www.jcwhitney.com/autoparts/StoreCatalogDisplay 2008 http://www.mainz.es/ 2008 - 175 -
http://www.mecanicavirtual.org 2008 http://www.pro-1performance.com/articulostecnicos 2008
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ANEXO I REGLAMENTO DE COMPETICIÓN
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TUNGURAHUA AUTOMOVIL CLUB -
TAC -
REGLAMENTO GENERAL CAMPEONATO DE PIQUES Y TREPADA DE MONTAÑA
2008
COMISION DEPORTIVA DEL TAC
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Art. 1.- DISPOSICIONES GENERALES El Tungurahua Automóvil Club – TAC – , con el objeto de incentivar a todos los jóvenes amantes al deporte tuerca a que incursionen en el apasionante mundo del automovilismo deportivo, ha organizado para el año 2008, el “Campeonato de Piques y Trepadas de Montaña”, bajo las normas y disposiciones del presente Reglamento y del Reglamento General del Campeonato Nacional de Rally “FEDEAK 2008”.
Art. 2.- DE LAS FECHAS DEL CAMPEONATO El Campeonato comprenderá ocho eventos, mismos que se desarrollaran en las siguientes fechas y lugares: FECHA
LUGAR
TIPO DE CARRERA
PISO
15-Marzo 26-Abril 17-Mayo 21-Junio 20-julio 23Agosto 04-Octubre 25-Octubre
Ambato Quinta el Rosario Quinta el Rosario Píllaro Patate – Pelileo Quinta el Rosario Quinta el Rosario Quinta el Rosario
Trepada de montaña Piques Piques Trepada de montaña Trepada de montaña Piques Piques Piques
Asfalto Lastre Lastre Asfalto Asfalto Lastre Lastre Lastre
Art. 3.- DE LOS VEHICULOS ADMITIDOS
AUTOS ESTÁNDAR.- Se admitirán todos los vehículos del representante de la marca de producción nacional o internacional que tengan una producción mínima en serie de 10 vehículos o mas, producidos en el mismo año y con el mismo modelo.
Estos vehículos no deben ser modificados en absoluto su motor, su caja de cambios, los sistemas de carburación y heather. Se deja en libertad el cambio de asientos, número de Rin y neumáticos, jaula de protección y suspensión.
AUTOS PREPARADOS.- Estos vehículos, las modificaciones permitidas, así como
también los equipos y modificaciones adicionales obligatorias, son las que corresponden a lo que dicta el Reglamento General y Técnico del Campeo nato Nacional de Rally FEDEAK “
- 179 -
2008”, de existir alguna divergencia se acogerá a lo que responda las carac terísticas técnicas
básicas que dicta el Anexo "J", del CDI de la FIA.
CUADRONES.-
MOTOS.-
Todos los vehículos considerados como cuadrones, sin importar su cilindraje
Motocicletas de paseo de hasta 100 cc.. Se excluyen de esta categoría a las motos
tipo Trial, Trail, Ninja, Cross, etc.
Art. 4.- DE LAS CATEGORIAS Y SUS NUMEROS
Los vehículos se agruparan tanto para los Autos Standar, como Preparados en las siguientes categorias:
CILINDRAJE
NUMEROS
AUTOS
Mayor a 2051cc
100 a 199
AUTOS
1651cc. a 2050cc.
200 a 299
AUTOS
1401cc. a 1650cc.
300 a 399
AUTOS
1151cc. a 1400cc.
400 a 499
AUTOS
1cc.
a 1151cc.
500 a 599
CUADRONES
1cc.
a 700cc.
10 a 50
MOTOS
1cc.
A 100cc
51 a 99
CATEGORIA
No se permite fusión de categorías o que a su vez un vehiculo de menor cilindraje participe - 180 -
en una categoría superior o viceversa. Art. 5.- PUNTUACIONES:
Se otorgaran puntos en cada competencia de acuerdo a la siguiente tabla.
PUNTUACION CLASIFICACION POR CATEGORIAS
ORDEN
COMPLETA 3 O MAS
2AUTOS
1ro
10
6
2do
8
4
3ro
6
4to
5
5to
4
6to
3
7mo
2
8vo
1
1AUTOS
4
Si al momento de la partida en cualquier compet encia existiera un solo vehiculo
en una de las categorías, este no podrá ser el ganador absoluto de la clasificación general.
Art. 6.- DE LAS INSCRIPCIONES Las inscripciones de los vehículos, le da derecho a su Piloto a participar en el evento, una vez que haya cumplido la respectiva Revisión Técnica, Mecánica, Administrativa y de Seguridad. Los costos de inscripciones en dólares americanos serán:
- 181 -
AUTOS
30,00
CUADRONES
15,00
MOTOS
15,00
Art. 7.- DE LAS TRIPULACIONES La tripulación de un vehículo esta integrada por piloto y copiloto, quienes serán mayores de edad, o en su defecto deberá tener el permiso notariado de su padre o representante.
Art. 8.- DE LAS SEGURIDADES EXIGIDAS Todo vehículo, incluidos cuadrones y motos deberán observar obligatoriamente las siguientes disposiciones;
Llantas en buen estado Luces de Stop ( mínimo 2 ) Limpia parabrisas en funcionamiento Cascos para piloto y copiloto Licencias y SOAT en regla Matrícula del Vehículo
Art. 9.- DE LAS RESPONSABILIDADES
Es de exclusiva responsabilidad de cada uno de los pilotos su participación en cada uno de los eventos de este Campeonato, por tanto la Federación de Automovilismo y Kartismo (en formación), el Tungurahua Automóvil Club, el Organizador y Auspiciantes, declinan cualquier responsabilidad por cualquier accidente que pueda sobrevenir durante una carrera que pudiera ser causado por un piloto en su vehículo de competencia participante, por sus vehículos de abasto y /o de apoyo durante el desarrollo del evento. Además, es responsabilidad de los participantes el mantener en regla los documentos respectivos de sus vehículos.
- 182 -
Art. 10.- DE LA PUBLICIDAD
Se permite a los equipos colocar libremente cualquier publicidad sobre sus autos, siempre que la misma: o
o o
o o o
Cumpla con la Publicidad Obligatoria de la competencia, y respete los espacios de la misma. Esté bajo las normas de la ley del deporte y los reglamentos de la FEDEAK. No sea contraria a los buenos usos y costumbres, además no se permitirá publicidad política o religiosa. No invada los lugares reservados para los números de competición. No impida la visión de la tripulación a través de las ventanillas. Queda expresamente prohibido, bajo pena que puede llegar hasta la exclusión, recortar la publicidad obligatoria del Organizador, ni aún cuando sea colocada en otro lugar del vehículo.
Art. 11.- DE LOS PREMIOS En cada una de las ocho competencias, se hará un reconocimiento a los tres primeros de cada categoría, los mismos que obtendrán puntos de acuerdo al Art. 5 del presente Reglamento. De igual manera, al final del campeonato se reconocerá a los tres pilotos de cada categoría que hayan adquirido el mayor número de puntos durante el desarrollo de todo el Campeonato. Para que un piloto se haga acreedor al reconocimiento final del Campeonato, deberá haber participado por lo menos en siete de las ocho competencias. Los reconocimientos que se entreguen al final del campeonato, será de acuerdo al informe económico que arroje el desarrollo del mismo. Art. 12.- APLICACIÓN E INTERPRETACION DE LAS DISPOSICIONES
El texto final de este reglamento general es la versión oficial que deberá ser usada en el caso de surgir divergencia en cuanto a la interpretación de las mismas. En caso de plantearse cualquier disputa respecto de la interpretación de esta Disposiciones, o de otras que no estén contempladas en el presente Reglamente, el TAC será la única autoridad facultada para tomar una decisión, en base al Reglamento General del Campeonato Nacional de Rally“FEDEAK 2008, y si es del caso, al CDI. De la FIA.
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ANEXO II ESPECIFICACIONES DEL MOTOR SUZUKI FORSA
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ESPECIFICACIONES
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BANDA DE DISTRIBUCION
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ANEXO III TABLAS
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ANEXO 3.1 TABLA PARA SELECCIÓN DE PERNOS
Fuente: GILLIERI, Stefano, Preparación de motores de serie para competición pág. 40
ANEXO 3.2 MÁRGENES DE VELOCIDAD EN LOS QUE SE UTILIZA UN VALOR DE COEFICIENTE FIJO =750
Para coches comerciales:
De 50 a 55 m/seg
Para coches de rally:
De 55 a 60 m/seg
Para coches de carreras:
De 70 a 80 m/seg
Fuente: GILLIERI, Stefano, - 193 -
Preparación de motores de serie para competición pág. 175.
ANEXO3.3 TABLA DE DIÁMETROS DEL PISTÓN
Estándar Diámetro del pistón
Sobretamaño
0,25 mm (0,0098 in.) 0,50 mm (0,0196 in.)
73,970 - 73,990 mm (2,9122 - 2,9129 in) 74,220 - 74,230 mm (2,9122 - 2,9224) 74,470 - 74,480 mm (2,9319 - 2,9322 in )
Fuente: Manual Suzuki Esteem G16, pág. 6A – 41
ANEXO 3.4 TABLA DE MEDICIÓN DE HOLGURA DE LA RANURA DEL ARO DEL PISTÓN
Holgura de la ranura del aro
Superior
0,03 - 7 mm (0,0012 - 0,0027 in)
2do
0,02 - 0,08 mm (0,0008 - 0,0023 in)
Fuente: Manual Suzuki Esteem G16, pág. 6A – 41
ANEXO 3.5 TABLA DE MEDICIÓN DE DIÁMETRO INTERIOR Y CONICIDAD DEL PISTÓN
Limite del diámetro interior del cilindro Limite de conicidad y de ovalización
74,15 mm (2,9193 in.)
0,10 mm (0,0039 in.) Fuente: Manual Esteem motor G16, pág. 6A – 40 - 194 -
ANEXO 3.6 TABLA DE TORQUE UTILIZADO PARA EL APRIETE DE LOS ELEMENTOS DEL MOTOR
- 195 -
Fuente: Manual Suzuki pág. 6A1 – 79
ANEXO 3.7 - 196 -
HERRAMIENTAS ESPECIALES
- 197 -
Fuente: Manual Suzuki pág. 6A1 – 77
- 198 -
ANEXO IV PROFORMAS
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- 202 -
ANEXO V FOTOS
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MEDICIÓN DE LOS ELEMENTOS
MEDICION DEL VOLUMEN DE LA CAMARA DE COMBUSTION (CABEZOTE)
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LIMPIEZA DEL BLOQUE MOTOR Y DEL CABEZOTE
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MEDICION DE ORIFICIOS DE ADMISION Y DE ESCAPE
VERIFICACION PLANITUD DE LA SUPERFICIE ENFERIOR DEL CABEZOTE
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KID DE EMPAQUES
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ARMADO BLOQUE MOTOR
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ARMADO DEL CABEZOTE
ENSAMBLAJE MOTOR
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