Universidad Nacional De ColombiaFacultad de Ingeniería

Departamento De Ingeniería Mecánica y MecatronicaMateria Motores de Combustión interna

Informe de laboratorio sobre sistemas de alimentación delmotor de combustión interna, carburador.

Diego Fernando Segura Moreno 233953

Tabla de contenido

Introducción……………………………………………………………………………………………………………..……….2Principio de funcionamiento...…………………………………………………………………………..……..….……3Funcionamiento del carburador……………………….….….….….….….….….….….….….…………………...3Mezcla de combustible………………..….….….….….….….….….….….….….….….….….….………………….4Condiciones requeridas para la mezcla de combustible …..………………..………………..……….…..4 Dosificación Correcta………………..………………..………………..………………..………………………………..4Finamente pulverizada o vaporización………………..………………..………………..………….………….…5Homogeneidad………………..………………..………………..………………..………………………………..…….….5Repartición de la mezcla………………..………………..………………..………………..…………………..…..….5El carburador elemental ………………..………………..………………..………………..………………….…….…5Cuba del carburador………………..………………..………………..………………..………………………….….….6Surtidor………………..………………..………………..………………..………………..………………..……..….…..….7Colector o canalización de aire y difusor (venturi)…………..………………..……………………...….…..7Válvula de mariposa………………..………………..………………..…………………………………………….……..8

Esquema de funcionamiento del carburador elemental…..………………..………………..…….…..10Filtrado del aire de aspiración………..………………..………………..……………………………………….….10Suministro de combustible………………..………………..………………..…………………………………….…12Funcionamiento de la bomba………………..………………..………………..…………………………………..12Componentes de un carburador..………………..………………..………………………………………...……14Circuito de ralentí………………..………………..………………..……………………………………………..….….15Constitución………………..………………..………………..………………..………………….…………………..…..16Sistema automático corrector de mezcla (compensador).………………..……………….….…..….19Corrector de mezcla por compensación en el surtidor principal..……………………..….…...….19Ajuste y reglaje de los calibres (chicleur)………..………....………………..………………………..……….20Corrector de mezcla con surtidor auxiliar y pozo de compensación …………………….…………21Funcionamiento ………………..………………..………………..………………..……………….……………….……21Economizadores  ………………..………………..………………..………………..……………………………...……22Sistema de econostato simple ……..………………..………………..……………………..…………….…..….22Sistema de econostato comandado .………………..………………..………………..……………….…….…23Economizador por regulación de aire de compensación..………………..……….……….…..….…..24Bomba de aceleración...………………………………………………………………………………………….….….25Bomba de aceleración de membrana.…..………………..…………………..…………………………..…….26Bomba de aceleración de émbolo…………………………………………………………………………………27Dispositivos de arranque en frío….…………..………………..………….……..

………………………………27Clasificación………………..………………….………………..……………………………..……………………………27Estrangulador manual ……..……………..…..………………..…………………..…………………………….….28Starter manual.………………..………………....……………………………………..………..………………..….…29Estrangulador automático..………………..………………………………………………………………....….….30Starter automático…..………………..………..………..………………………………………..…………………….31Bibliografía…………………………………………………………………………………………………….………………32

Introducción

El objetivo del carburador es conseguir la mezcla de aire-gasolina en la proporción adecuada según las condiciones defuncionamiento del automóvil. El funcionamiento delcarburador se basa en el efecto venturi que provoca que todacorriente de aire que pasa por una canalización, genera unadepresión (succión) que se aprovecha para arrastrar elcombustible proporcionado por el propio carburador. Ladepresión creada en el carburador dependerá de la velocidadde entrada del aire que será mayor cuanto menor sea lasección de paso de las canalizaciones. Si dentro de lacanalización tenemos un estrechamiento (difusor o venturi)para aumentar la velocidad del aire y en ese mismo punto secoloca un surtidor comunicado a una cuba con combustible anivel constante, la depresión que se provoca en ese puntoproducirá la salida del combustible por la boca del surtidorque se mezclara con el aire que pase en ese momento por elestrechamiento, siendo arrastrado hacia el interior de loscilindros del motor.

Figura 1, funcionamiento carburador

Principio de funcionamiento

Al ser un carburador un elemento mecánico todo sufuncionamiento se basa en la depresión que crean los pistonesdel motor en su carrera de bajada hacia el PMI. Por lo quevamos a estudiar cómo se comporta el fenómeno de la depresiónen el carburador.

Funcionamiento del carburador

En un punto hay depresión si en éste reina una presióninferior a otra que se toma como referencia por ejemplo la(presión atmosférica). Presión atmosférica es la presión queejerce el aire de la atmósfera sobre los cuerpos y objetos.La unidad de la presión atmosférica es la "atmósfera",equivalente a 760 mm. De columna de mercurio o a 1 Kg./cm2aproximadamente.

Figura 2, regímenes carburador

Si en dos puntos figura 2 hay distinta presión y estáncomunicados entre sí mediante una tubería, el aire irá alpunto de mayor presión al de menor presión. El segundo puntoestará en depresión respecto al primero. Cuando el motor estáparado todos los puntos están a la misma presión (presión =presión atmosférica), con lo que no hay movimiento, niaspiración de aire o mezcla de combustible. Cuando el pistónrealiza su recorrido descendente en el tiempo de admisión seprovoca un vacío en la cámara de combustión, por lo que lapresión absoluta en la misma será muy inferior a laatmosférica; es decir habrá una gran depresión. Estadepresión se transmitirá a través de la tubería de admisiónal carburador y hacía el exterior, lo que motivará la entradaen funcionamiento del carburador proporcionando gasolina quese mezclara con el aire que entra debido a la depresión,formando la mezcla de aire-combustible que después se quemaraen el interior de la cámara de combustión del motor. Ladepresión se transmitirá tanto mejor cuanto menos obstáculosencuentre en su camino. Si la mariposa del carburador estácerrada, ésta actuará como una pared respecto a la misma, porlo que encima de ella la depresión será muy pequeña, esdecir, la presión será prácticamente igual a la atmosférica.Por debajo sin embargo, la depresión será muy elevada,aproximadamente entre 600 y 800 gr/cm2. A medida que se vaabriendo la mariposa, la depresión se transmite a la zona del

difusor, disminuyendo la misma en la zona por debajo de lamariposa. Si aumentamos la sección de paso (abriendo lamariposa), el caudal de aire que pasará será mayor y ladepresión en el difusor será también mayor por lo quearrastrara más gasolina del surtidor hacia los cilindros.

 Mezcla de combustible

Es la mezcla aire-gasolina que una vez introducida en lascámaras de combustión, combustiona y se expansionaaprovechándose dicha expansión para, a través de pistones ytransmisión, impulsar el vehículo. La mezcla combustible estácompuesta por gasolina (combustible) y aire (comburente). Laenergía química de la combustión se obtiene al quemarse elcombustible. Luego, sin combustible (sólo con aire) no puedehaber combustión. Asimismo es necesaria la presencia de airepara que esta combustión pueda llevarse a cabo. Luego paraque la combustión se realice, es necesario que haya unacorrecta dosificación de aire y combustible.

Condiciones requeridas para la mezcla de combustible

La mezcla aire-combustible es la misión de la carburación queconsiste en la unión intima del combustible con su comburente(aire). Esta unión determina la mezcla gaseosa de aire-combustible que se quema en el interior de los cilindros. Elcombustible más empleado en la alimentación motores concarburador es la gasolina. Para que la combustión se realiceen perfectas condiciones y con el máximo rendimiento delmotor, la mezcla aire-combustible que llega a los cilindrosdebe reunir las siguientes condiciones:

Dosificación Correcta

La dosificación exacta de la mezcla viene determinada porla relación estequiométrica (RE) o relación teórica queconsiste en la cantidad de aire necesario para quemar unacantidad exacta de combustible. Experimentalmente se hacomprobado que la dosificación 1/15,3 (1 gr de gasolina por

15,3 gr de aire) es la que se combustiona en su totalidad. Por consiguiente será conveniente que la mezcla combustiblesuministrada al motor sea de 1/15,3 (r = 1). La dosificaciónde combustible tiene unos límites que marca el llamado"limite de inflamabilidad", esta limitación viene cuando ladosificación de la mezcla llega a un punto que la mezcla yano combustiona, bien por exceso de gasolina (excesivamenterica) o por defecto de gasolina (excesivamente pobre).

- dosificación mínima para ralentí 1/22 (r = 0,7)- dosificación máxima para arranque en frío 1/4,5 (r = 3,3)- dosificación para potencia máxima 1/12,5 (r = 1,2)- dosificación para máximo rendimiento 1/18 (r = 0,85)

La relación estequiométrica (Re) para los combustibles empleados en motores de explosión es:

Finamente pulverizada o vaporización

Es una de las características principales de los combustiblesempleados en los motores con carburador. La vaporización delcombustible durante la carburación se consigue en dos fases:

- En la primera fase, con una eficaz pulverización decombustible a nivel del surtidor, cuando este sale en finasgotas que se mezcla rápidamente con el aire.- En la segunda fase, durante la admisión, debido al calorcedido por los colectores y cilindro, cuando el motor trabajaa su temperatura de régimen. La vaporización se completadurante la compresión de la mezcla, al absorber ésta el calordesarrollado por la transformación de la energía aportada porel volante.

Homogeneidad

La mezcla en el interior del cilindro debe ser homogénea entoda su masa gaseosa, para que la propagación de la llama seauniforme, lo cual se consigue por la turbulencia creada a laentrada por la válvula de admisión y por la forma adecuada dela cámara de combustión.

Repartición de la mezcla

La mezcla debe llegar en las mismas condiciones e igualcantidad a todos los cilindros para cada régimen defuncionamiento, con el fin de obtener un funcionamientoequilibrado del motor. Como el dimensionado de las válvulas yel grado de aspiración en los cilindros deben ser idénticos,la igualdad en el llenado se consigue con unos colectores deadmisión bien diseñados e igualmente equilibrados. De estemodo la velocidad de la mezcla al pasar por ellos es la mismapara todos los cilindros. A veces es necesario disponervarios carburadores para un llenado correcto de loscilindros, como ocurre en los motores de altas prestaciones ode muchos cilindros.

El carburador elemental 

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

Figura 3, esquema carburador elemental

Cuba del carburador

Tiene como misión mantener constante el nivel de combustiblea la salida del surtidor. Está constituida por un depósitoFigura 3-(5) situado en el cuerpo del carburador. Al depósitollega combustible bombeado por la bomba de combustible yentra a través de una pequeña malla de filtrado Figura 3-(1)y una válvula de paso Figura 3-(2), accionada en su aperturao cierre por una boya o flotador Figura 3-(4). La misión dela boya es mantener constante el nivel del combustible 1 a 3mm por debajo de la boca de salida del surtidor. Este nivelrecibe el nombre de nivel de guarda y tiene por objeto evitarque el combustible se derrame por el movimiento e inclinacióndel vehículo. La regulación de entrada de combustible en lacuba consiste en una válvula que tiene una aguja, unida a laboya por medio de un muelle intermedio Figura 3-(3), la cualcierra el paso del combustible obligada por la acción de laboya. Cuando baja el nivel de combustible cede el muelle y seabre el paso al combustible y abre o cierra el paso del

mismo, por el efecto de flotamiento de la boya en el líquidocombustible.

Figura 4, cuba del carburado

Surtidor

Consiste en un tubo calibrado Figura 3-(7), situado en elinterior de la canalización de aire del carburador, tiene suboca de salida a la altura del difusor o venturi(estrechamiento). Por su parte inferior va unido a la cuba,de la cual recibe combustible hasta el nivel establecido porel principio de vasos comunicantes. A la salida de la cuba vamontado un calibre principal o chicleur Figura 3-(6), cuyopaso de combustible, rigurosamente calibrado y de granprecisión, guarda relación directa con el difusor adecuadopara cada tipo de motor. Tiene la misión de dosificar lacantidad de combustible que puede salir por el surtidor enfunción de la depresión creada en el difusor.

Colector o canalización de aire y difusor (venturi)

El colector de aire forma parte del cuerpo del carburador yva unido por un lado al colector de admisión del motor y porel otro al filtro del aire. En el colector va situado eldifusor o venturi que es simplemente un estrechamiento cuyamisión es aumentar la velocidad del aire (sin aumentar elcaudal) que pasa por esa zona y obtener así la depresiónnecesaria para que fluya el combustible por el surtidor. Esteestrechamiento no tiene que tener aristas ni vértices agudospara evitar zonas de choque y formación de remolinos al pasarel aire. El diámetro mínimo o estrechamiento máximo deldifusor es convenientemente estudiado al diseñar uncarburador, ya que guarda relación directa con el calibre(chicleur) del surtidor para obtener la dosificación correctade la mezcla. Así mismo, la forma y dimensiones de los conosde entrada y salida de aire (como se ve en la figurainferior) guardan una cierta relación con las dimensiones delcolector. Se ha demostrado experimentalmente que el mayorrendimiento del difusor se obtiene con un ángulo de 30º parael cono de entrada y un ángulo de 7º para el cono de salida.Otra característica que se ha demostrado experimentalmente esque la mayor depresión y succión de combustible no coincidecon el máximo estrechamiento del difusor sino un pocodesplazada hacia la salida del difusor y cuya distancia seria1/3 del diámetro de máximo estrechamiento. Por la tanto laboca del surtidor tendrá que coincidir con esta zona demáxima depresión (succión).

Válvula de mariposa

Sirve para regular el paso del aire y por lo tanto de lamezcla aire-combustible y con ello el llenado de loscilindros. Se acciona por el pedal del acelerador a través deun cable de tracción que une el pedal con el carburador.

Figura 5, Válvula de mariposa

El carburador elemental por sí mismo no vale para instalarloen un vehículo, ya que no se adapta a las diferentes fases defuncionamiento del vehículo. El carburador elemental presentalos siguientes inconvenientes:

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

No tiene dispositivos que adapten la dosificación a cualquier tipo de regímenes (r.p.m.)

No mantiene ralentí No tiene sistema de arranque en frío No tiene enriquecimiento en casos de fuertes

aceleraciones.

Las curvas de dosificación del carburador elemental nosindican cómo evoluciona el caudal de aire a medida que seabre la mariposa de gases y sube progresivamente hasta llegara un punto donde la aspiración de aire se mantiene constante.La curva de caudal de combustible no empieza a la par que ladel aire, lo que indica que la depresión creada en el difusores insuficiente para succionar combustible del surtidor. Apartir de ese momento el caudal del combustible crece másrápidamente que el del aire. El combustible tiene una

viscosidad apreciable sobre todo cuando este ha de pasar pororificios muy pequeños (calibre o chicleur) que actúan comofreno se observa que las dos curvas se cruzan en un punto(Re) este punto coincide con el valor teórico de la relaciónestequiométrica 1/15,3. Esto indica que la dosificaciónteórica se consigue solamente para un determinado régimen delmotor, en el cual la velocidad del aire, a su paso por eldifusor, crea la depresión creada para la succión decombustible en cantidad suficiente para obtener este tipo demezcla. Esto se consigue, calibrando el surtidor, en funcióndel diámetro del difusor o venturi para un número derevoluciones normal del motor. Por debajo de este número derevoluciones las mezclas resultan pobres y por encima lasmezclas resultan ricas. En la curva también se puede observarque existe una zona entre (0 - nr) en la que el carburadorelemental no suministra combustible y, por tanto, el motor nofuncionaría si no se dispone de un circuito auxiliar quealimente el motor durante ese intervalo (para esa misión seutiliza el circuito de ralentí que es un circuito paralelo alcarburador elemental). La zona sombreada en la curva indicalas revoluciones que alcanza el motor térmico accionado porel motor de arranque.

Figura 6, Curvas de dosificación de un carburador

 

Esquema de funcionamiento del carburador elemental

El carburador siempre estará acompañado físicamente de doselementos fundamentales: uno es el que le suministra el aireo más bien lo prepara para poder trabajar con él, filtrándoloy eliminado el polvo y todas las impurezas que contiene elaire. El otro elemento que acompaña al carburador es el quele suministra el combustible (bomba de combustible).

Figura 6, Funcionamiento de un carburador

Filtrado del aire de aspiración

El aire que entra al carburador se filtra antes de entrar almismo. El filtro de aire tiene la misión de eliminar el polvoy las impurezas que contiene el aire, evitando que estaslleguen al interior de los cilindros. La cantidad de polvoque contiene la atmósfera oscila entre 2 y 10 mgr/m3, estonos da una idea teniendo en cuenta el gran volumen de aireque necesita un motor para quemar la mezcla de aire-combustible, de las cantidades de polvo que se introducen en

el cilindro son relativamente elevadas. Este polvo, que seacumula en el interior de los cilindros, unido al aceitelubricante forma una pasta abrasiva que desgasta lasválvulas, las paredes del cilindro y los segmentos. Losfiltros más utilizados en vehículos de turismos son los"filtros secos". Estos filtros realizan el filtrado a travésde un elemento filtrante a base de papel celuloso o detejido. Está constituido por un recipiente de chapa figura 7-(4) con tapa en cuyo interior se aloja el elemento filtrante7-(2). Este elemento filtrante está formado por un anillo depapel plegado en forma de acordeón, para disponer de mayorsuperficie de filtrado. El filtro tiene que ser defuncionamiento eficaz y montaje sencillo. La duración delcartucho filtrante es aproximadamente de 10.000 a 20.000 kmde funcionamiento dependiendo del terreno donde circule elautomóvil, en terrenos muy polvorientos se recomienda uncambio de filtro más frecuente.

Figura 7, Filtro seco de aire

 

Suministro de combustible

Se hace por medio de una bomba de combustible que tiene lamisión de aspirar el combustible del depósito y enviarlo alcarburador. Estas bombas pueden ser, según su funcionamiento,de accionamiento mecánico o eléctrico. La bomba decombustible de accionamiento mecánico, está formada por uncuerpo o carcasa Figura 8-(1) construido en dos mitades,entre las cuales va sujeta la membrana elástica Figura 8-(2)que sirve de émbolo, aspirando y comprimiendo el combustibleen el interior de la recamara Figura 8-(3). En la partesuperior van situados los orificios de entrada y salida decombustible, las válvulas de paso Figura 8-(4 y 5) y elfiltro Figura 8-(8). En la parte inferior de la bomba vamontado el vástago Figura 8-(7) unido a la membrana elásticay a la palanca de accionamiento Figura 8-(9), que recibemovimiento de la excéntrica del árbol de levas Figura 8-(10).El conjunto de la bomba se sujeta al bloque motor por mediode una brida con tornillos y se interponen unas juntas decartón amianto y en medio de ellas la placa aislante, queprotege la bomba del calor que genera el motor y evita laprematura gasificación del combustible.

Funcionamiento de la bomba

Cuando la membrana Figura 9-(2) desciende impulsada por lapalanca Figura 9-(9), el vacío interno creado en la recámaraFigura 9-(3) abre la válvula Figura 9-(4) y aspira elcombustible del depósito que llega por el conducto de entradade combustible y pasa por el filtro Figura 9-(6), a través dela válvula Figura 9-(4), para llenar el recinto de larecamara Figura 9-(3). Al cesar la acción de la palancaFigura 9-(9), la membrana Figura 9-(2) comprime elcombustible de la recámara Figura 9-(3) por efecto del muelleFigura 9-(8). Esta presión hace que se cierre la válvulaFigura 9-(4) y se abra la válvula Figura 9-(5), pasandocombustible a través de ella por el conducto de salida haciala cuba del carburador. En la posición neutra o de reposo dela bomba, la presión del combustible al no poder ir hacia elcarburador por tener la cuba llena, empuja la membrana hacia

abajo y mantiene las válvulas cerradas. La palanca deaccionamiento y el muelle no actúan por no poder mover lamembrana que está bajo presión.

Figura 8, Bomba de gasolina

Figura 9, Funcionamiento bomba de gasolina

Figura 10, Despiece bomba gasolina

Componentes de un carburador

Para poder conseguir unas dosificaciones de mezcla adaptadasa todas las condiciones de funcionamiento del motor, ademásdel carburador elemental necesitamos unos dispositivos parala corrección automática de las mezclas, como son:

Un sistema de funcionamiento para marcha normal,constituido por el carburador elemental, adecuando ladosificación de mezcla en sus calibres a unadosificación teórica de 1/15.

Un circuito que proporciona la cantidad de combustiblenecesario para el funcionamiento del motor a bajasrevoluciones (ralentí).

Un sistema automático corrector de mezclas, formado porel circuito compensador de aire, para que a bajas yaltas revoluciones del motor la dosificación de lamezcla se mantenga igual a la dosificación teórica.

Un circuito economizador de combustible, para adecuar lariqueza de la mezcla a una dosificación de máximorendimiento, con independencia de la carga de loscilindros.

Un circuito enriquecedor de mezcla (bomba deaceleración), para casos críticos de funcionamiento amáxima potencia.

Un dispositivo para el arranque del motor en frío.

Figura 11, Carburador completo

Circuito de ralentí

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

Figura 12, Esquema circuito ralentí

Constitución

Consiste en un circuito auxiliar Figura 13-(1) que alimenta alos cilindros del motor por debajo de la mariposa de gasesFigura 13-(2). Este circuito toma aire de la zona alta deldifusor a través de un calibre de aire Figura 13-(3) ysucciona el combustible de un surtidor Figura 13-(4) que estaalimentado por la cuba situada en paralelo con el surtidorprincipal Figura 13-(5). El caudal de salida se regula pormedio del calibre Figura 13-(6). La riqueza de la mezclaemulsionada es regulada por medio de un tornillo deestrangulación Figura 13-(7) que suele denominar en muchoscarburadores con la letra "W".

Figura 13, Despiece circuito ralentí

Funcionamiento

Cuando arrancamos el motor el motor sube hasta las 700 - 900r.p.m., la mariposa de gases está prácticamente cerrada. Ladepresión que crean los cilindros en su movimiento deadmisión no se transmite al difusor debido a la posición dela mariposa, por lo que el circuito principal no funciona.Sin embargo la gran depresión que existe debajo de lamariposa de gases, si se transmite por el circuito auxiliarFigura 13-(1) al exterior a través del cono del tornillo deregulación Figura 13-(7). La depresión se transmite por elcircuito auxiliar hasta el calibre de aire Figura 13-(3) ysucciona combustible del surtidor Figura 13-(4), procedentede la cuba, que se mezcla con el aire exterior. La mezclapasa a través del tornillo de regulación Figura 13-(7) hacialos cilindros y se mezcla con el poco aire que deja pasa lamariposa de gases por el espacio anular Figura 13-(8) quequeda entre ella y el cuerpo del colector de aire.

Cuando regulamos el ralentí actuamos sobre dos variables:

Regulación de la riqueza de mezcla

Se regula con el tornillo Figura 13-(7), "W" se le llama enmuchos manuales, con este tornillo estrangulando más o menosla depresión transmitida a la zona alta del difusor. Cuantomayor es la apertura del tornillo, mejor se transmite ladepresión existente por debajo de la mariposa de gases y, portanto, mayor es la velocidad del aire a su paso por elconducto Figura 13-(1) y, en consecuencia, también lo es lacantidad de combustible succionada del surtidor Figura 13-(4).

Regulación del caudal de la mezcla

El caudal de la mezcla que llega a los cilindros, y por tantola velocidad de giro en el motor a ralentí, se regula pormedio de la mariposa de gases, abriendo más o menos el pasoanular de la misma en el colector de admisión. Ambos reglajes(caudal de aire en la mariposa y riqueza de la mezcla en elcircuito auxiliar) deben estar perfectamente combinados, yaque una mayor apertura de mariposa trae consigo una mayoraportación de aire adicional y, por tanto, un empobrecimientode la mezcla. Esto puede hacer que el motor se pare por faltade combustible. Por esta razón se debe adecuar, en función deesa velocidad de régimen, la riqueza de mezcla por medio deltornillo "W".

Figura 14, esquema funcionamiento circuito ralentí

Progresión hasta el encebado del circuito principal

El motor funcionando en ralentí no tiene dificultades paraseguir girando, pero cuando pisamos el acelerador, lamariposa de gases se abre progresivamente, aumenta el caudalde aire y sin embargo el circuito principal del carburador nofunciona porque todavía no hay depresión suficiente, comoconsecuencia se empobrece la mezcla, con lo cual llega unmomento en que, por falta de combustible suficiente, el motorse para. Para evitar este problema, se disponen por encima dela mariposa de gases, unos orificios Figura 13-(11) deprogresión (by-pass) que se comunican con el circuito deralentí, de forma que, cuando el motor gira a este régimen,estos orificios quedan por encima de la mariposa de gases yno actúan porque en esa zona la depresión es baja.

Figura 15, Orificios de progresión by-pass

A medida que se abre la mariposa de gases, para pasar defuncionamiento de ralentí a funcionamiento normal, se destapauno de estos orificios by-pass y se transmite por él unamayor depresión al exterior, con lo cual la succión decombustible aumenta, para compensar el paso de mayor caudalde aire que permite la mariposa. Por el orificio by-pass salela mezcla de ralentí lo mismo que sale también por elorificio de paso que gradúa el tornillo de paso "W". Cuandola acción de la mariposa obliga a descubrir el segundoorificio de by-pass, la depresión no aumenta en el circuitode ralentí, ya que parte de ella se transmite por el colectorprincipal, pero aumenta en cambio la salida de mezcla que, eneste momento, sale por los dos orificios y por el orificio depaso que le permite el tornillo "W". En estas condiciones elmotor se mantiene en funcionamiento transitorio hasta que ladepresión en difusor es ya suficiente para el cebado ysucción del circuito principal.Una vez que este circuito está en funcionamiento, el circuitode ralentí continuo actuando hasta que la velocidad del airea su paso por el difusor, por tener mejor acceso, anula lasucción por el soplador de ralentí y este circuito deja defuncionar.

Interferencias entre el circuito principal y el de ralentí

Cuando el circuito principal entra en funcionamiento, elsurtidor principal suministra el caudal de combustiblenecesario, lo que hace bajar el nivel en el surtidor deralentí hasta vaciarlo. Ocurre que cuando la mariposa degases vuelve a su posición de ralentí, el circuito principalse desenceba por falta de depresión y deja de funcionar; perocomo el circuito de ralentí no puede succionar combustible enese momento, por estar el surtidor vacío, el motor se para.Para evitar este problema se practica un orificio calibrado,de no inversión a la altura del difusor, que se comunica conel surtidor de ralentí Figura 13-(4). Este orificio mantieneuna depresión suficiente en el mismo para que el nivel nodescienda y así, al retornar la mariposa de gases a suposición de ralentí, este circuito entra inmediatamente enfuncionamiento.

 Sistema automático corrector de mezcla (compensador)

En el estudio del carburador elemental se vio que a grandesvelocidades y aumento de número de revoluciones del motor, elenriquecimiento de la mezcla aumentaba innecesariamente,aumentando por tanto el gasto de combustible. Para frenar elgasto de combustible en esos momentos. El mismo aire deaspiración que circula a gran velocidad se encargara defrenar la salida de combustible por el surtidor.

Según el método empleado, el sistema corrector de mezclapuede ser de dos tipos:

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

Corrector de mezcla por compensación en el surtidor principal

Este sistema consiste en que en el surtidor principal Figura16-(5) se introduce un tubito llamado pozo compensador oemulsionador Figura 16-(2), con varios orificios a distintasalturas, y que comunica en su parte superior con el colector

de admisión por medio de orificio calibrado Figura 16-(4),llamado soplador. Cuando el motor funciona a régimen normal,el calibre o chiclé principal Figura 16-(1) proporciona uncaudal de combustible necesario para el funcionamiento delmotor dentro de la dosificación teórica, por lo que el pozocompensador se mantiene se mantiene lleno hasta el nivelestablecido y con todos los orificios del tubo compensadortapados. Cuando la depresión en el surtidor aumenta, debidoal mayor número de revoluciones del motor, la succión decombustible es mayor y arrastra mayor cantidad de combustibledel que deja pasar el calibre Figura 16-(1), con lo cual elnivel del surtidor baja. Al quedar libres los orificios deltubo emulsionador Figura 16-(2), se establece una corrientede aire que entra por el calibre de aire Figura 16-(4) y salepor los orificios destapados. Esta corriente de aire semezcla con el combustible que sale por el surtidor yproporciona, de esta forma, un caudal de combustible rebajadoa la corriente de aire que pasa por el difusor. Cuanto mayorsea el número de revoluciones del motor, mayor será ladepresión y descenso del nivel del pozo, con lo que aldestaparse mayor número de orificios la cantidad de aire queentra por ellos es mayor y, por tanto, la cantidad decombustible que sale por el surtidor se empobrece en la en lamisma proporción.

Figura 16, Compensador de aire sobre el surtidor principal

Ajuste y reglaje de los calibres (chicleur)

El calibre principal Figura 16-(1) de paso de combustible yel calibre de aire Figura 16-(4) deben de estar perfectamentecalibrados y ajustador para que guarden una cierta relaciónentre sí, de forma que el empobrecimiento de la mezclaresultante se ajuste a la dosificación teórica.

Figura 17, Curva de dosificación con corrección de mezcla

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

Corrector de mezcla con surtidor auxiliar y pozo de compensación

En otros modelos el sistema compensador o corrector de mezclaconsiste en añadir un surtidor más, como ocurre en loscarburadores de la marca Zenith. Ademas del surtidorprincipal lleva otro surtidor auxiliar (2) alimentadodirectamente por la cuba (7), cuya caudal es controlado porun calibre de menor paso (4) y un pozo compensador intermedio(5) que se comunica con la atmósfera a través de un calibrede aire (6).Ambos surtidores están calibrados, para que aporten enconjunto un caudal de combustible correspondiente a ladosificación teórica en marcha normal de funcionamiento.Estos surtidores no pueden intercambiarse entre sí.

Funcionamiento

Cuando la depresión en el difusor sobrepasa a la defuncionamiento normal, al ser la aportación de combustibleinversamente proporcional a su diámetro para una mismasucción, baja el nivel del pozo Figura 18-(5) y se suministramenor cantidad de combustible, al ser mayor el recorrido parasalir del surtidor, con lo cual la mezcla se empobreceprogresivamente. Cuando el pozo compensador se ha vaciado, seestablece una corriente de aire que pasa por el calibreFigura 18-(6), arrastrando el combustible que sale por elcalibre Figura 18-(4) para mezclarse con la mezcla delsurtidor principal Figura 18-(1) y proporcionando a loscilindros una mezcla de máximo rendimiento en cuanto a ladosificación de la misma.

Figura 18, Compensador con surtidor auxiliar

Economizadores 

La acción empobrecedora del sistema compensador puede serreforzada en ciertos momentos mediante el empleo deeconomizadores, que actúan sobre la cantidad de combustiblede la mezcla o sobre la cantidad de aire. El sistemacompensador o corrector de mezclas no tiene en cuenta laapertura de la mariposa, enriqueciendo la mezcla parapequeñas aperturas de mariposa, pero para grandes aperturasla mezcla se empobrece demasiado al entrar gran cantidad deaire en los cilindros. Los economizadores de combustibleactúan en los momentos en que no se necesita una granpotencia del motor y enriquecen la mezcla cuando se necesitaesta potencia en la zona de máxima apertura de mariposa.

Los sistemas empleados pueden ser de dos tipos:

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

Economizadores por freno de combustible

Sistema de econostato simple

Es uno de los más utilizados, consiste en un tubosobrealimentador de paso calibrado, sumergido directamente enla cuba y que desemboca en la entrada de aire principal delcolector por encima del difusor. Funciona por succión directadel combustible cuando la velocidad del aire a su paso por elcolector (grandes cargas) es lo suficientemente elevado parasuccionar el combustible por la boca del tubo. Este sistematiene la ventaja de que puede utilizar un surtidor principalde menor diámetro, capaz de suministrar un caudal decombustible adecuado y en combinación con el sistemacompensador. Se emplea para dosificaciones de máximorendimiento en el motor (1/18) y en los momentos de plenacarga, cuando se solicita la máxima potencia del motor. Eleconostato suministra el caudal de combustible complementariopara una dosificación de máxima potencia (1/12,5), con locual se consigue una economía de combustible a bajosregímenes de funcionamiento del motor y una mezcla rica enlas máximas prestaciones de potencia.

Figura 19, Funcionamiento econostato simple

Sistema de econostato comandado

Consiste en un circuito sobrealimentador de combustible en elcircuito principal, regulado por una válvula de membrana,controlada a su vez por un tubo de vacío situado por debajode la mariposa de gases.

- Para pequeñas y medianas aperturas de la mariposa de gases,la depresión existente por debajo de ella es grande. Dichadepresión se transmite por el tubo hasta la cámara de vacíode la válvula de membrana, venciendo la acción del muelle ytirando de la membrana que cierra la válvula. De esta formase corta el suministro de combustible al conductosobrealimentador. En estos casos el surtidor principal essolamente alimentada por su calibre de paso o chicleur y elque actúa en la corrección de la mezcla es el sistemacompensador, adecuándola al número de revoluciones motor.

- Para regímenes de máxima apertura de la mariposa de gases(solicitud de máxima potencia en el motor) la depresión pordebajo de la mariposa es pobre e insuficiente para vencer lafuerza del muelle. Entonces la válvula abre el conductosobrealimentador, que proporciona un caudal de combustiblesupletorio, controlado por el calibre que tiene eleconostato. Esto hace subir el nivel en el surtidor principaly proporciona, para ese régimen de funcionamiento, una mezclade dosificación máxima (1/12,5). En deceleración, la mariposade gases vuelve a cerrarse y actúa nuevamente la depresiónpor debajo de ella sobre la válvula de membrana, que secierra para frenar el gasto de combustible.

Figura 20, Funcionamiento econostato comandado

Figura 21, Econostato comandado

Economizador por regulación de aire de compensación

En este sistema se dispone en pozo del circuito compensadorFigura 22-(1) con doble surtidor auxiliar de aire Figura 22-(2), una válvula Figura 22-(3) que controla la aportación deaire en la corrección de mezcla por compensación. Dichaválvula actúa, como en el caso anterior, en función de ladepresión existente por debajo de la mariposa de gases, segúnla apertura de la misma. El pozo compensador dispone de unadoble entrada de aire Figura 22-(2) (dos calibres de aire).

- Para pequeñas y medianas aperturas de mariposa de gases, ladepresión existente por debajo de ella crea el vacíosuficiente en el tubo Figura 22-(5) para vencer la acción delmuelle Figura 22-(4) y atraer a la válvula de cierre Figura22-(3), que deja libre los dos pasos de aire Figura 22-(2) alpozo compensador. En esta posición, la aportación del aire alcircuito compensador entra por los dos calibres de aire yactúa el corrector de mezcla normalmente.

- Para grandes aperturas de mariposa, próximas a la máximasolicitud de potencia, la depresión en el tubo Figura 22-(5)es insuficiente para atraer la válvula Figura 22-(3), porefecto de su muelle Figura 22-(4), cierra uno de sus pasos deaire, y al ser menor la aportación de aire en el circuito

corrector de mezcla, esta se enriquece a la salida delsurtidor auxiliar. Ambos pasos de aire Figura 22-(2) estáncalculados para una dosificación conjunta de 1/15 y para quela dosificación individual alcance la de máxima potencia(1/12,5).

Figura 22, Economizador con válvula reguladora de aire decompensación

 Bomba de aceleración

Cuando se pisa el pedal del acelerador con decisión paraconseguir una aceleración rápida, por ejemplo: para haceradelantamientos o subir cuestas, se precisa de un dispositivoen el carburador que enriquezca la mezcla de forma inmediata.Al acelerar de forma decidida, la mariposa de gases se abrede golpe, pero la mezcla no se enriquece de inmediato ya que,por efecto de inercia, el combustible tarda más en llegar alsurtidor y, como el aire reacciona al instante, la mezcla seempobrece momentáneamente. Para evitar este inconveniente seinstala en el carburador un circuito de sobrealimentación,cuya misión es proporcionar una cantidad adicional decombustible al circuito principal, con objeto de enriquecermomentáneamente la mezcla y obtener la potencia máxima

instantánea del motor, hasta el momento en que actúe elenriquecedor de mezcla.

Se diferencia varios tipos de bombas de aceleración:

Bomba de aceleración de membrana

Está constituida por un tubo inyector de combustible Figura23-(8), con su boca de salida en el interior del colector deaire, comunicado con la cuba de donde toma combustible, através de una válvula anti retorno Figura 23-(2). De aquípasa al interior de la cámara de la bomba donde está lamembrana Figura 23-(1) que es accionada por la palancaarticulada Figura 23-(6). La bomba aspira combustible de lacuba cuando es empujada hacia la derecha por el muelle Figura23-(3). Cuando se pisa el acelerador se transmite elmovimiento de apertura de la mariposa a través de la varillade mando Figura 23-(4), está, a su vez, empuja la palancaarticulada Figura 23-(6) hacia a la izquierda, moviendotambién la membrana Figura 23-(1) que empuja bombeando elcombustible a través de la válvula anti retorno Figura 23-(7)hacia el tubo inyector de combustible Figura 23-(8). Con estose inyecta combustible extra en el colector de aire paraenriquecer la mezcla en momentos en se solicita máximapotencia al motor. Como se puede observar, la inyección decombustible es momentánea, pues al pisar el acelerador solose produce una inyección de combustible. Al dejar deacelerar, la membrana Figura 23-(1) retrocede y aspiracombustible de la cuba para llenar nuevamente la cámara de labomba. Así queda preparada para la próxima inyección decombustible.

Figura 23, Funcionamiento bomba de aceleración

Bomba de aceleración de émbolo

Muy parecida a la anterior, en este caso utiliza un émboloFigura 24-(4), que movido también por la mariposa de gasesaspira combustible a través de una válvula anti retornoFigura 24-(5) para llenar su cilindro o cámara de bombeo,cuando el embolo Figura 24-(4) es empujado hacia abajo por lapalanca de mando Figura 24-(1), se bombea el combustible através de la válvula anti retorno de salida Figura 24-(6)hacia el tubo inyector situado en el colector de aire.

Figura 24, Bomba de aceleración de embolo

Dispositivos de arranque en frío

Cuando el motor esta frío, el combustible que se suministraal motor por parte del carburador se condensa en las paredesde los colectores, por lo que el cilindro no le llega apenascombustible. Si a esto se añade la escasa succión queprovocan los pistones cuando el motor de explosión es movidopor el de arranque, tendremos una gran dificultad paraconseguir que el motor de explosión se ponga en marcha. Paraasegurar el arranque en frío se dispone de un sistema queaumenta la riqueza de la mezcla lo suficiente (r = 1/4),compensando así las pérdidas de combustible por condensaciónen las paredes.  El sistema de arranque en frío se le llamacomúnmente "estrangulador" o bien "starter".

Clasificación

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

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

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

 Estrangulador manual

Uno de los dispositivos más empleados, consiste en unasegunda mariposa de gases Figura 25-(1), colocada por encimadel difusor, la cual puede ser cerrada mecánicamente pormedio de una varilla o cable unido a un mando situado en elinterior del habitáculo (salpicadero) y al alcance delconductor. La mariposa del estrangulador va montada con sueje descentrado Figura 25-(5) y combinada por un sistema devarillas de unión con la mariposa de gases Figura 25-(6), deforma que, cuando se cierra la mariposa de estrangulación deaire, se abre un poco la mariposa de gases (aberturapositiva), permitiendo un mayor número de revoluciones delmotor en su funcionamiento a ralentí y asegurando elfuncionamiento del motor una vez arrancado. Elenriquecimiento de la mezcla (r = 1/4) se produce debido aque, al estar cerrada la entrada de aire por encima deldifusor, la depresión creada por los cilindros no puedetransmitirse al exterior. Esto crea una gran depresión a laaltura del surtidor de combustible, con lo cual la succión enel mismo es grande, aportando al poco aire que deja pasar lamariposa estranguladora gran cantidad de combustible, lo queproporciona a la mezcla una dosificación muy rica, necesariapara el arranque del motor en estas condiciones. Una vezarrancado el motor, cuando este aumenta de revoluciones,también aumenta la riqueza de la mezcla. Cuando disminuye lacondensación (por calentamiento del motor), la succión deaire es más fuerte, lo que hace que la mariposaestranguladora se abra parcialmente por efecto de su ejedescentrado, permitiendo un mayor paso de aire que compensa

el enriquecimiento de la mezcla, para que el motor no seahogue por exceso de combustible. Cuando el motor haalcanzado su temperatura de régimen, hay que abrir lamariposa de arranque en frío, con lo cual la mariposa degases vuelve a su posición normal de funcionamiento aralentí. En algunos carburadores se coloca sobre la mariposaestranguladora una "válvula empobrecedora" que controla laentrada de aire a medida que el motor toma revoluciones,permitiendo, a través de la misma, un mayor caudal de aireque compensa la riqueza de la mezcla a medida que el motor secalienta.

Figura 25, Funcionamiento del arranque en frio; estrangulador

Figura 26, Estrangulador

Starter manual

Es el formado por un circuito auxiliar para arranque en frío.Se prescinde de la mariposa estranguladora y con un circuitoauxiliar se alimenta directamente a los cilindros por debajode la mariposa de gases. Para controlar este circuito seutiliza una válvula de cierre giratoria de mando manual queacciona el conductor desde el tablero de mandos.

Cuando se quiere arrancar el motor se abre la válvula de pasoFigura 26-(4) formada por un disco con unos orificios quecuando coinciden dejan pasar la mezcla aire-combustible quecircula por el circuito auxiliar Figura 26-(1) y sale pordebajo de la mariposa de gases Figura 26-(5) al colector deaire. La aspiración de mezcla a través del circuito auxiliarse efectúa por la depresión que existe en el colector pordebajo de la mariposa de gases Figura 26-(5). Cuando lamariposa está cerrada, la depresión que se transmite por estecircuito a la parte alta del carburador crea una corriente deaire auxiliar que entra por el conducto Figura 26-(3) ysucciona combustible del surtidor auxiliar Figura 26-(2)

calibrado para obtener gran riqueza en la mezcla) que se unecon el aire que deja pasar la mariposa de gases, paraalimentar los cilindros. A medida que el motor gira másdeprisa, la aspiración de aire por el colector es mayor. Asíse regula la riqueza de la mezcla que llega a los cilindros yse frena en parte el aire que entra por el conducto Figura26-(3), lo que hace que la succión de combustible sea menor.Cuando el motor alcanza su temperatura de régimen se cierrala válvula, quedando anulado el circuito de arranque en frío.

Figura 26, Funcionamiento de un starter manual

Estrangulador automático

En este dispositivo el accionamiento de la mariposaestranguladora se realiza de manera automática sinintervención del conductor. También dentro de la denominación"starter" está el sistema que prescinde de la mariposaestranguladora y se sustituye por un circuito auxiliar dealimentación para arranque en frío. En los sistemas queutilizan válvula estranguladora se utiliza un muelle delámina bimetalica que, al contraerse por el frío, cierra más

o menos la mariposa. Esta se abre por dilatación del muelle,cuando el motor ha alcanzado su temperatura de régimen. Lamariposa estranguladora, a su vez, va unida a una válvula queactúa en función de la depresión creada por los cilindrosdebajo de la mariposa de gases. Esta válvula abreprogresivamente la mariposa de arranque en frío, a medida quela depresión es mayor, y permite un mayor paso de aire paracompensar la riqueza de la mezcla, cuando el motor serevoluciona.

Figura 27, Estrangulador automático

Starter automático

Sería igual que el starter manual, la diferencia está en elaccionamiento que sería automático, por medio un elementotermodilatable, por ejemplo una lámina bimetálica en forma deespiral.

Figura 28, Carburador con starter automático

Bibliografía

[1]http://www.aficionadosalamecanica.net/carburador2.htm

[2] Heywood, J. B. . Internal Combustion Engine Fundamentals.McGraw-Hill – México. 1988.