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| − | {{Objeto|nombre=Motor Diésel | + | {{Objeto|nombre=[[Motor]] con [[sobrealimentación]] |
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| − | |descripcion=Motor Diesel de automóvil, seccionado, con [[Bomba de inyección|bomba inyectora]] en línea | + | |descripcion= Principio de la [[sobrealimentación]] de [[motores de combustión interna]] |
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| − | }}<div align="justify"> '''Motores sobrealimentados.''' La sobrealimentación de un motor utiliza medios mecánicos o aprovecha la dinámica de los gases, ya sea de escape o de la propia admisión para aumentar la cantidad de aire que entra en los cilindros. De esta manera los motores tienen más potencia y normalmente son más eficientes.<br> | + | }}<div align="justify"> '''Motores sobrealimentados.''' La sobrealimentación de un motor utiliza medios mecánicos o aprovecha la dinámica de los [[gases]], ya sea de escape o de la propia admisión para aumentar la cantidad de [[aire]] que entra en los [[cilindros]]. De esta manera los motores tienen más [[potencia]] y normalmente son más eficientes.<br> |
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| | == Antecedentes == | | == Antecedentes == |
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| | + | La sobrealimentación ha acompañado a los motores desde los principios de la [[automoción]]. El primer diseño de un [[compresor]] para ser aplicado a un [[motor de combustión interna]] fue de [[Gottlieb Daimler]] y lo hizo en el año [[1885]]. Desde entonces y hasta el día de hoy, la historia de la sobrealimentación ha ido fluyendo a la par que los motores de combustión interna. |
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| − | La sobrealimentación ha acompañado a los motores desde los principios de la automoción. El primer diseño de un compresor para ser aplicado a un motor de combustión interna fue de Gottlieb Daimler y lo hizo en el año 1885. Desde entonces y hasta el día de hoy, la historia de la sobrealimentación ha ido fluyendo a la par que los motores de combustión interna.
| + | A pesar de sobrealimentar motores de tiempos inmemoriales, la industria donde mayor evolución e implantación tuvo la alimentación forzada fue la [[aeronáutica]]. Los motores de [[Pistón|pistones]] que utilizaban los [[aviones]] perdían rendimiento a medida que aumentaban la [[altura]] a la que volaban al bajar la [[presión]] y [[densidad]] del [[aire]], por lo que para compensar, se optó por montar compresores mecánicos y [[turbocompresores]] a aquellos motores. |
| − | A pesar de sobrealimentar motores de tiempos inmemoriales, la industria donde mayor evolución e implantación tuvo la alimentación forzada fue la aeronáutica. Los motores de pistones que utilizaban los aviones perdían rendimiento a medida que aumentaban la altura a la que volaban al bajar la presión y densidad del aire, por lo que para compensar, se optó por montar compresores mecánicos y turbocompresores a aquellos motores. | |
| − | De ahí a pasar a los motores de la automoción como manera de extraer más potencia de los motores existentes, no hubo nada más que un corto paso. En la actualidad tenemos una de estas máquinas adosada a prácticamente la totalidad de los motores diesel, los motores de gasolina más prestacionales y cada vez más en las opciones más asequibles, gracias a su importancia en el concepto del downsizing.
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| − | Un motor atmosférico tiene un límite de potencia que normalmente determinan varios factores, entre ellos uno de los más importantes es la cantidad de aire que puede aspirar a través de su sistema de admisión. Para aumentar la potencia hay que aumentar la cantidad de aire que entra en los cilindros y a la par inyectar más combustible.
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| − | La mezcla estequiométrica es la relación ideal entre aire y combustible en la que cada unidad de combustible tiene el aire, más concretamente el oxígeno, exacto con el que reaccionar de forma completa. Cuando la relación entre aire y combustible es la ideal, se dice que λ=1. Es una relación fija establecida en 14,7 gramos de aire por cada gramo de gasolina y 14,5 gramos de aire por cada gramo de diesel.
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| − | Por ello, cuando se sobrealimenta un motor, es importante también que el sistema de alimentación de combustible esté preparado para aumentar el caudal de combustible que fluye al interior de los cilindros, si no el motor funcionará con una mezcla pobre λ>1, sobrecalentándose y no pudiendo entregar toda la potencia que debería.
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| − | La sobrealimentación de un motor utiliza medios mecánicos o aprovecha la dinámica de los gases, ya sea de escape o de la propia admisión para aumentar la cantidad de aire que entra en los cilindros. De esta manera los motores tienen más potencia y normalmente son más eficientes.
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| − | [[Archivo:Motor Diesel 2.jpg|thumb|180px|Motor Pegaso]] | + | De ahí a pasar a los motores de la automoción como manera de extraer más [[potencia]] de los motores existentes, no hubo nada más que un corto paso. En la actualidad tenemos una de estas [[máquinas]] adosada a prácticamente la totalidad de los motores [[diésel]], los motores de [[gasolina]] más prestacionales y cada vez más en las opciones más asequibles, gracias a su importancia en el concepto del downsizing. |
| − | [[Archivo:Motor-diesel-11ld626-3.gif|thumb|120px|Turbina Lombardini]] | |
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| − | == Constitución ==
| + | Un motor [[atmosférico]] tiene un límite de potencia que normalmente determinan varios factores, entre ellos uno de los más importantes es la cantidad de aire que puede aspirar a través de su sistema de admisión. Para aumentar la potencia hay que aumentar la cantidad de aire que entra en los cilindros y a la par inyectar más [[combustible]]. |
| − | El motor Diesel de 4T está formado básicamente de las mismas piezas que un motor de gasolina, algunas de las cuales son:
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| − | * [[Aro]]
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| − | * [[Bloque del motor]]
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| − | * [[Culata_(motor)|Culata]]
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| − | * [[Cigüeñal]]
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| − | * [[Volante_de_inercia|Volante]]
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| − | * [[Pistón]]
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| − | * [[Árbol de levas]]
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| − | * [[Válvulas]]
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| − | * [[Cárter]]
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| − | Mientras que las siguientes son características del motor diésel:
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| − | * [[Bomba de inyección]]
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| − | * [[Ductos]]
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| − | * [[Inyector de Combustible]]
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| − | * [[Bomba de transferencia]]
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| − | * [[Toberas]]
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| − | * [[Bujías de precalentamiento]]
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| − | == Principio de funcionamiento ==
| + | La [[mezcla estequiométrica]] es la relación ideal entre aire y combustible en la que cada unidad de combustible tiene el aire, más concretamente el [[oxígeno]], exacto con el que reaccionar de forma completa. Cuando la relación entre aire y combustible es la ideal, se dice que λ=1. Es una relación fija establecida en 14,7 gramos de aire por cada [[gramo]] de [[gasolina]] y 14,5 gramos de aire por cada gramo de [[diésel]]. |
| − | [[Archivo:Motor Diesel 5.jpg|thumb|left|[[Bomba de inyección]] de combustible diésel de [[Citroën motor XUD]].]]
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| − | Un motor diésel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara (o precámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una [[temperatura]] superior a la [[temperatura de autocombustión]], sin necesidad de chispa como en los motores de [[gasolina]]. Ésta es la llamada '''autoinflamación''' .
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| − | La [[temperatura]] que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la [[cámara de combustión]] a gran presión desde unos orificios muy pequeños que presenta el [[Inyector de Combustible]] de forma que se atomiza y se mezcla con el [[aire]] a alta temperatura y presión (entre 700 y 900 °C). Como resultado, la mezcla se inflama muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el [[pistón]] hacia abajo.
| + | Por ello, cuando se sobrealimenta un motor, es importante también que el sistema de alimentación de combustible esté preparado para aumentar el [[caudal]] de [[combustible]] que fluye al interior de los cilindros, si no el [[motor]] funcionará con una mezcla pobre λ>1, sobrecalentándose y no pudiendo entregar toda la [[potencia]] que debería. |
| − | [[Archivo: diesel3.jpg|thumb|182px| los 4 tiempos del Diesel, inyección directa- (pulsar en figura)]] | |
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| − | [[Archivo:Motor Diesel 8.jpg|thumb|220px|inyector "common rail" de mando electrohidráulico]] | + | La sobrealimentación de un motor utiliza medios mecánicos o aprovecha la [[dinámica]] de los gases, ya sea de escape o de la propia admisión para aumentar la cantidad de [[aire]] que entra en los cilindros. De esta manera los motores tienen más [[potencia]] y normalmente son más eficientes. |
| − | Esta expansión, al revés de lo que ocurre con el [[motor de gasolina]], se hace a presión constante ya que continúa durante la carrera de trabajo o de expansión. La [[biela]] transmite este movimiento al [[cigüeñal]], al que hace girar, transformando el movimiento rectilíneo alternativo del pistón en un movimiento de rotación.
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| − | Para que se produzca la autoinflamación es necesario alcanzar la temperatura de inflamación espontánea del gasóleo. En frío es necesario pre-calentar el gasóleo o emplear combustibles más pesados que los empleados en el [[motor de gasolina]], empleándose la fracción de [[destilación del petróleo]] fluctuando entre los 220 °C y 350 °C, que recibe la denominación de gasóleo o [[Gasoil|gasoil]] en inglés.
| + | == Razones para la sobrealimentación == |
| | + | El uso de elementos que sirvan para sobrealimentar los motores viene dado por la necesidad de aumentar la potencia sin tener que aumentar la [[cilindrada]]. Aumentar la potencia depende de la cantidad de [[combustible]] quemado en cada ciclo de trabajo y del numero de revoluciones. |
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| − | ==Partes del motor Diesel==
| + | Pero tanto en motores [[Diésel]] como en los de [[gasolina]], por mucho que se aumente el [[combustible]] que se hace llegar al interior de la cámara de combustión, no se consegue aumentar su potencia si este combustible no encuentra aire suficiente para quemarse. |
| − | ===Bomba de inyección===
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| − | Es un aparato mecánico de elevada precisión que tiene la función principal en el sistema de inyección Diesel, consistente en elevar la presión del combustible a los valores de trabajo del inyector en el momento y con el ritmo y tiempo de duración adecuados y dosificar con exactitud la cantidad de combustible que será inyectado al cilindro de acuerdo a la voluntad del conductor y regular las velocidades máximas y mínimas del [[motor]].
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| − | ====Funcionamiento====
| + | Así pues, solo se consegue aumentar la potencia, sin variar la cilindrada ni el régimen del motor, si se consegue colocar en el interior del cilindro un [[volumen]] de [[aire]] ([[motores Diesel]]) o de mezcla ([[aire]] y [[gasolina]] para los motores de gasolina) mayor que la que se hace entrar en una "aspiración normal" (motores atmosféricos). |
| − | Recibe el movimiento desde el motor generalmente a través de un [[Acoplamiento (Mecánica)|acoplamiento]] flexible, de forma tal que gira sincronizada con él. Tiene la desventaja con respecto a otros tipos de bombas que es mas pesada, voluminosa y que no puede girar a altas revoluciones, no obstante es la mas utilizada en los motores Diesel de equipos pesados y camiones de carga cuyos motores no son muy rápidos, por su robustez, vida útil y estabilidad.
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| − | Es en esencia una bomba de pistones colocados en fila, cada uno de los cuales es de caudal variable, con un émbolo por cada uno de los cilindros del motor, es decir para alimentar cada inyector.
| + | En algunos casos, y en países situados a grandes altitudes o con climas muy calurosos, existe la necesidad de compensar la diminución de la [[densidad]] de aire producida por una disminución de la [[presión]] atmosférica ocasionada por la [[altitud]] y una diminución de las [[moléculas]] de [[oxigeno]] por el aumento de [[temperatura]]. Para todos ello la sobrealimentación es la solución que podemos aportar. Hay dos fabricantes principales a la hora de construir maquinas para sobrealimentar motores (compresores), que son: [[Garret]] y [[kkk]], también están [[IHI]], [[MHI]] ([[Mitsubishi]]) y [[Holset]]. |
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| − | Estos émbolos se mueven en la carrera de compresión del combustible accionados por una leva de un árbol de levas común que tiene una leva exactamente igual para cada uno, pero desplazada en ángulo de giro de acuerdo a la diferencia de ángulo de cada pistón del motor para que cada inyección corresponda en tiempo, al momento adecuado de cada pistón del motor.
| + | == Tipos de sobrealimentación en motores de combustión interna == |
| − | La carrera de admisión de nuevo combustible de los pistones-bomba se realiza por el empuje en sentido contrario a la carrera de bombeo por un resorte. Todos los pistones de alimentan de un conducto común elaborado en el cuerpo de la bomba presurizado con combustible por la bomba de trasiego.
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| − | ====Alimentación con combustible==== | + | === Por accionamiento centrífugo === |
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| − | Un conducto elaborado en el cuerpo de la bomba que va de extremo a extremo. Por uno de los extremos del conducto se conecta el tubo procedente de la bomba de trasiego, del otro lado hay una válvula reguladora de presión, de manera que todo el conducto interno está lleno con combustible a la presión regulada por la válvula. El combustible en exceso se desvía de nuevo al depósito por el retorno.
| + | * Turbocompresores |
| | + | [[Archivo:Turbo1.JPG|thumb|120px|Turbocompresor]] |
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| − | El combustible que retorna al depósito, ha circulado por el interior de la bomba, retirando calor del sistema para mantener la temperatura a los valores adecuados. Esto es importante porque si el combustible que está dentro del conducto de alimentación de la bomba se calienta en exceso, se dilata y disminuye su densidad. Como la [[bomba de inyección]] dosifica el combustible por volumen, entonces resultaría afectada la cantidad neta de combustible en masa inyectado, y el motor pierde potencia.
| + | Este mecanismo de alimentación aprovecha la energía de los gases de escape para mover una [[turbina]] en cuyo eje está acoplado un compresor de [[hélice]], no se alimenta de la [[energía]] mecánica del [[motor]]. |
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| − | Este conducto de combustible presurizado permite que la cámara de los émbolos se llenen de combustible en el descenso y luego lo compriman en el ascenso. Los detalles de la operación del émbolo se describen a continuación.
| + | Los problemas tecnológicos inherentes a las altas temperaturas de los gases de escape y las altas velocidades de [[rotación]] de estos aparatos hacen que los turbo-compresores sean dispositivos caros y sensibles. |
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| − | ====Émbolo de bombeo==== | + | === Por accionamiento mecánico === |
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| − | Consiste en repetir en línea los émbolos necesarios de acuerdo al número de cilindros del motor con el adecuado cambio en el ángulo de cada leva con respecto a las otras.
| + | * Compresores volumétricos |
| | + | [[Archivo: Compre1.jpg|thumb|182px| Compresor volumétrico]] |
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| − | Cuando la leva gira el resorte mantiene apretado el seguidor junto con el pistón copiando su perfil, de esta manera el pistón sube y baja constantemente. Cuando el [[pistón]] está en la posición mostrada se ha abierto el paso a la parte superior desde la cámara de alimentación visto en el punto anterior.
| + | Son accionados desde el motor a través de correas o por medio de [[engranajes]]. La transferencia de aire del lado de la succión al lado de descarga se hace de manera continua y no por impulsos. Cuando giran, aportan un gran volumen de aire a [[presión]], aumentando la presión en las cámaras de combustión del [[motor]]. El [[turbocompresor]] es el más utilizado porque no consume potencia del motor y puede girar a más de 100 000 rpm |
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| − | En la carrera de ascenso el propio pistón cierra el paso al bloquear el conducto de entrada lateral y el combustible atrapado sobre la su cabeza no tiene otra posibilidad que levantar la válvula de descarga y salir por el tubo al inyector.
| + | * Comprex |
| − | De esta forma se garantiza la presión adecuada para la formación del aerosol dentro del cilindro. En la próxima carrera de descenso se cierra la válvula de descarga, vuelve a descubrirse el agujero de entrada desde la cámara de alimentación y el ciclo se repite.
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| − | El presentado de caudal fijo siempre irá al inyector todo el combustible atrapado sobre el émbolo por lo que a esta bomba le falta una funcionalidad muy importante, la posibilidad de regular la entrega de combustible tan importante en el trabajo del sistema.
| + | Son accionados de la misma forma que los compresores volumétricos. También llamados compresores de ondas a [[presión]] ya que la energía necesaria para la sobrealimentación es transmitida por contacto directo entre los gases de escape y los de admisión mediante ondas de [[presión]]. |
| | + | [[Archivo: comprex1.JPG|thumb|182px|left| Compresor de [[onda]] a presion Comprex]] |
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| − | ====Regulación de la entrega==== | + | == Ventajas de los motores sobrealimentados == |
| | + | Incremento de la eficiencia del motor, es decir, un mejor aprovechamiento de la energía del combustible como trabajo útil. |
| | + | Además de la ventaja del incremento de la [[eficiencia]], la mayor cantidad de aire aspirada permite el quemado de mayor cantidad de [[combustible]], por lo que para un mismo [[motor]], la sobrealimentación supone la posibilidad de lograr un aumento notable de la [[potencia]] entregada por el [[motor]]. |
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| − | Para regular la entrega de combustible entre entrega nula (para detener el motor) y la entrega máxima, para máxima potencia se usan unos cortes especiales en la superficie del pistón. El pistón está representado en [[amarillo]].
| + | == Inconvenientes de los motores sobrealimentados == |
| − | Cuando el pistón está en la parte inferior de la carrera de descenso, se abre el orificio de alimentación y entra combustible al volumen sobre su cabeza , luego en la carrera de ascenso ese combustible se impulsa al inyector al quedar cerradas las lumbreras de entrada.
| + | El dispositivo que inyecta de manera forzada la carga al motor durante la carrera de admisión se mueve desde el [[motor]] consumiendo parte de la energía producida por este, la [[energía]] consumida por un compresor depende tanto del flujo de aire que induce así como de la [[presión]] a que lo hace. A partir de cierto grado de sobrealimentación, las ventajas en [[eficiencia]] energética que supone, serán consumidas por el propio compresor y el resultado final será nulo e inclusio negativo. |
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| − | La impulsión de combustible podrá llevarse a cabo hasta que el borde del acanalado tallado en el pistón alcance uno de los orificios de alimentación, en este caso el combustible restante sobre la cabeza del pistón no será inyectado al motor, si no que retrocederá a la linea de alimentación que tiene mucha menor presión según indican las flechas. Ya no toda la carrera del pistón sirve para inyectar, solo hay una carrera efectiva de impulsión. | + | La sobrealimentación es realmente útil en los motores [[Diésel]], donde la aspiración es solo de [[aire]], mientras que su uso en los motores de [[gasolina]], donde se aspira la mezcla de aire con [[combustible]], no representa ventaja práctica debido a la elevada posibilidad de la auto inflamación de la mezcla durante el ciclo de compresión por la elevada [[presión]] y [[temperatura]] generadas. Solo en motores de gasolina de aplicaciones especiales como en los automóviles de competencia donde se usan combustibles de muy elevado octanaje se justifica tal práctica. |
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| − | El corte del pistón tiene un perfil helicoidal, de manera que si lo hacemos girar, la carrera efectiva crece o disminuye en sentido contrario. De esta forma es que se consigue cambiar la entrega de la bomba.
| + | == Fuentes == |
| − | | + | *[http://www.sabelotodo.org/automovil/sobrealimentacion.html Sobrealimentación] |
| − | Un engrane en forma de abrazadera se aprieta a la base del émbolo, este engrane se acciona desde una cremallera dentada solidaria con el acelerador del vehículo, por lo que el movimiento del acelerador se transforma en deslizamiento de la cremallera y esta, a giro del pistón, lo que a su vez cambia la cantidad de combustible entregado. En una de las posiciones extremas la ranura vertical practicada en el pistón coincide toda la carrera de este con la lumbrera de alimentación, por lo que la entrega es nula y el motor se detiene. Hasta aquí, la parte de la bomba encargada de suministrar el combustible a alta presión a los inyectores, aun esta bomba le falta dos funciones básicas, la de regular las velocidades de rotación mínimas y máximas del motor, así como la posibilidad de cambiar el avance a la inyección.
| + | *[http://www.motorpasion.com/tecnologia/sobrealimentacion-de-motores-concepto-y-tipos [[Tecnología]] de sobrealimentación] |
| − | | + | *[http://www.aficionadosalamecanica.net/turbo.htm Sobrealimentacion forzada] |
| − | ====Tipos de bombas====
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| − | *Bombas de inyección en línea. Las bombas de inyección están formadas por un elemento de bombeo con un cilindro y un embolo de bomba por cada cilindro del [[motor]]. El embolo de bomba se mueve en la dirección de suministro por el árbol de levas accionando por el motor, y retrocede empujado por el muelle del embolo. Los elementos que forman la bomba están dispuestos en línea. Para poder variar el caudal de suministro el embolo dispone de aristas de mando inclinadas, de manera que al girar el émbolo mediante una varilla de regulación resulte la carrera útil deseada. Existen válvulas de presión adicionales situadas entre la cámara de alta presión de bomba y la tubería de impulsión que determinan un final de inyección exacto y procuran un campo uniforme de bomba. Dentro del grupo de bombas de inyección en línea existen varios tipos:
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| − | * Bomba de inyección en línea estándar PE. Un taladro de aspiración determina el comienzo de suministro, este se cierra por la arista superior del émbolo. El caudal de inyección se determina utilizando una arista de mando dispuesta de forma inclinada en el embolo, que deja libre la abertura de aspiración.
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| − | * Bomba de inyección en línea con válvula de corredera. La principal diferencia entre esta bomba y la bomba en línea estándar es que la bomba con válvula corredera se desliza sobre un embolo de la bomba mediante de un eje actuador convencional, con lo cual puede modificarse la carrera previa y el comienzo de inyección.
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| − | * Bomba de inyección rotativa de embolo axial. El funcionamiento de esta bomba consiste en una bomba de aletas que aspira el combustible del depósito y lo introduce en el interior de la cámara de bomba. El embolo realiza tantas carreras como cilindros del motor a de abastecer La bomba rotativa convencional dispone de una corredera de regulación que determina la carrera útil y dosifica el caudal de inyección. El comienzo de suministro está regulado a través de un anillo de rodillos. El caudal de inyección es dosificado por una electroválvula, las señales que ordenan el control y la regulación son procesadas por ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). Dentro del grupo de bombas de inyección rotativas existen tres tipos.
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| − | * Bomba de inyección individuales PF. Este tipo de bombas no dispone de árbol de levas propio, sin embargo, su funcionamiento es equiparable al de la bomba de inyección lineal PE. Las levas encargadas del accionamiento se encuentran sobre el árbol de levas correspondiente al control de válvulas del motor, por ese motivo no es posible la variación del avance mediante un giro del árbol de levas.
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| − | * Unidad de bomba-inyector UIS. En este tipo de bombas por cada cilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada directamente por un empujador o indirectamente por un balancín. Dispone de una presión de inyección superior a la proporcionada por las bombas de inyección en línea y rotativas, esto es debido a que no dispone de tuberías de alta presión. Debido a la elevada presión de inyección se consigue una importante reducción de emisiones contaminantes.
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| − | * Unidad bomba-tubería-inyector UPS. Este sistema de inyección trabaja según el procedimiento que la unidad bomba-inyector. Este sistema, contrariamente a la unidad bomba-inyector, el inyector y la bomba están unidos mediante una tubería corta de inyección. El inyector UPS dispone de una inyección por cada cilindro del motor. La regulación electrónica del comienzo de inyección y duración de inyección proporciona al motor una reducción de las emisiones contaminantes.
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| − | * Sistema de inyección de acumulación. La generación de presión y la inyección de generan por separado en el sistema de acumulación. El caudal y el momento de inyección se calculan dentro de la ECU y se realiza a través del inyector a cada cilindro del motor.
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| − | ===Inyector de combustible===
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| − | Es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la cámara de combustión, es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero que atraviesa en cuerpo metálico de motor y penetra hasta el interior de la cámara de combustión.Por el extremo externo se acopla el conducto de alta presión procedente de la [[bomba de inyección]].
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| − | El cuerpo del inyector aparece seccionado, una pieza en forma de cilindro terminado en punta entra a la cámara de combustión, esta pieza se conoce como tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol
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| − | ====Funcionamiento====
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| − | El combustible procedente de la bomba de inyección se alimenta a una entrada del inyector, este combustible, a través de conductos perforados en el cuerpo del inyector se conduce hasta una aguja en la parte inferior que obstruye el orificio de salida al ser empujada a través de una varilla por un resorte. De esta manera el paso del combustible a la cámara de combustión está bloqueado. Cuando la presión en el conducto de entrada crece lo suficiente por el empuje de la bomba de inyección, la presión puede vencer la fuerza del resorte y levantar la aguja, de esta forma se abre el pequeño conducto de acceso a la cámara, y el combustible sale muy pulverizado por el extremo inferior. La presión del combustible actúa sobre un área pequeña de la parte inferior de la aguja, una vez que la presión vence la fuerza del resorte entra a la cámara donde está la parte cilíndrica de la aguja que tiene mayor área, la fuerza de empuje crece y la aguja es apartada de su asiento de manera abrupta. Este efecto garantiza que la apertura del inyector de haga muy rápidamente lo que es deseable. Un tornillo de regulación sobre el resorte permite comprimirlo en mayor o menor grado y con ello establecer con exactitud la presión de apertura del inyector. Estas presiones en el motor Diésel pueden estar en el orden de hasta mas de 400 Kg/cm². Cuando la aguja se abre, la elevada presión actúa en el interior de la tobera, para evitar que el combustible pueda pasar por las holguras entre la aguja y el cuerpo de la tobera. Estas toberas se fabrican con una gran precisión, tanto, que para un mismo lote de ellas las agujas de unas, pueden no entrar en el cuerpo de otras, o el polvo depositado en la aguja puede impedir que se deslice dentro del cuerpo de la tobera, esto hace que cuando se trabaja con toberas de inyección haya que tener mucho cuidado en no intercambiar las piezas y mantener un ambiente muy limpio. Aun con el
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| − | gran grado de exactitud con que se fabrican las piezas de la tobera, el combustible poco a poco durante los millones de ciclos de trabajo va pasando lentamente a la cámara encima de la aguja, un conducto de retorno no representado devuelve ese combustible a la entrada de la bomba de inyección.
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| − | ====Tipos de Inyectores====
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| − | '''Inyectores de Resorte''' También conocido como "mecánica" son los más antiguos inyector de combustible, y son todavía de uso común hoy en día en muchas aplicaciones industriales. Diesel hace mucho tiempo adoptó a las innovaciones que exige presiones de combustible muy alta y la inyección rápida: turbocompresor e inyección directa del cilindro. Ambos vigor el inyector para funcionar en ambientes de muy alta presión, que la fuerza aérea de nuevo si no en el inyector de combustible para esas presiones muy altas. Inyectores mecánicos tienen válvulas de resorte de acción muy rápida dentro de ellos. Una vez que el suministro de combustible de la bomba de presión suficiente para que el inyector del cilindro, la válvula de resorte se traba de combustible abierto y chorros en el motor. Estos inyectores de asegurar que el combustible siempre sale a la misma presión, en el mismo plazo y frecuencia. Sin estas válvulas de primavera, el aumento y la caída de presión de combustible que "goteo" de combustible en el motor en lugar de chorro de ella.
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| − | '''Inyectores de solenoide''' Utilizado en motores diésel son casi idénticas a las utilizadas en los motores de gas. inyectores de solenoide utilizar una serie de electroimanes para abrir la válvula, cuando la computadora envía la electricidad al inyector, los imanes de energía y tire de la válvula de inyección fuera de la sede de la válvula. Cuando el imán se apaga, un pequeño resorte cierra la válvula.
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| − | '''Inyectores Piezoeléctricos''' La piezoelectricidad es un fenómeno increíble, pero poco conocido-electro-mecánicos. Los materiales piezoeléctricos pueden cambiar de forma cuando la electricidad se aplica, o puede emitir energía eléctrica cuando se someten a la fuerza súbita. Muchos materiales muy comunes presentan una cierta cantidad de piezoelectricidad, incluyendo seda, caña de azúcar, el cuarzo y el hueso seco. Golpear un trozo de seda sobre un yunque con un martillo y se producen en realidad un pequeño pero medidle corriente eléctrica. Inyectores piezoeléctricos trabajo sobre el principio opuesto, la electricidad aplicada al cristal o de cerámica en el interior del inyector hace que se expanda un poco. esta expansión se abre la válvula de inyección, lo que le permite pulverización del combustible. Inyectores piezoeléctricos puede abrir y cerrar muy rápidamente y se encuentran entre los más precisos.
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| − | '''Inyector de accionamiento hidráulico''' Introducido por caterpillar diésel, heui la (de accionamiento hidráulico, control electrónico de la unidad de inyección) utiliza la presión del aceite a la prensa sobre una membrana en el interior del inyector. Este diafragma empuja la pequeña cantidad de combustible dentro del inyector, de presurización a la masiva entre 3.000 y 21.000 psi necesario para la inyección directa. Debido a que los inyectores se actúan para presurizar el combustible, los sistemas de heui pueden prescindir de las bombas de combustible de gran alcance que hacen otros sistemas de pesado, caro, peligroso y difícil de controlar. Esto es una bendición enorme para motores diésel ferroviarios controlados por computadora común, que el ferrocarril de combustible a presión es esencialmente una bomba a punto de estallar.
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| − | ===Pistón===
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| − | Es uno de los elementos básicos del [[Motor de Combustión Interna]], es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la biela en su parte intermedia. El movimiento del pistón es hacia arriba y abajo en el interior del cilindro, comprime la mezcla, transmite la presión de combustión al [[cigüeñal]] a través de la biela, fuerza la salida de los gases resultantes de la combustión en la carrera de escape y produce un vacío en el cilindro que “aspira” la mezcla en la carrera de aspiración.
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| − | ====Fabricación====
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| − | El pistón, que a primera vista puede parecer de las piezas más simples, ha sido y es una de las que ha obligado a un mayor estudio. Debe ser ligero, de forma que sean mínimas las cargas de inercia, pero a su vez debe ser lo suficientemente rígido y resistente para soportar el calor y la presión desarrollados en el interior de l la cámara de combustión. En la fabricación de los pistones de los motores actuales se usan como elemento principal el [[aluminio]], por ser un metal con amplias cualidades, al aluminio se le agregan otros elementos para obtener formulas adecuadas que proporcionan las características particulares necesarias según el tipo y aplicación del motor, se utilizacion aleantes como: [[cobre]], [[silicio]], [[magnesio]] y [[manganeso]] entre otros. Estas aleaciones son las que permiten obtener un producto de alta calidad como es el caso de los pistones Sealed Power. Básicamente existen dos procesos para la fabricación de los pistones:
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| − | Estos pueden ser:
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| − | *Fundidos
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| − | *Forjados
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| − | Dependiendo de la cantidad necesaria a producir y especialmente de los esfuerzos, [[temperatura]]s, presiones, etc. a los que estarán sometidos (sea un Motor Diesel, naftero, de gasolina , de competición, etc.) se elige uno u otro método. Los pistones forjados tienen mayor resistencia mecánica. Luego llevan mecanizados varios que son los que determinan la forma final del pistón. Estos mecanizados son hechos con un CNC.
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| − | ====Funcionamiento====
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| − | El pistón es el encargado de cubrir toda la superficie interna del diámetro del cilindro. De manera que cuando baja (a grosso modo), es el encargado de hacer el vacío, que aspirará la mezcla proveniente de la admisión. En el tiempo de compresión, será el encargado de comprimir dicha mezcla, con las válvulas cerradas. Generando calor y en el momento que la chispa salta. Debido a la explosión que se produjo , el pistón baja a alta velocidad,pues fue quien recibió la explosión en su superficie. Entonces baja como producto de la misma, y en ése momento es donde se genera la fuerza motriz, la que mueve el motor y por consiguiente la caja y las ruedas. En el momento siguiente, cuando vuelve a subir, con la válvula de escape abierta ya, es el encargado de expulsar los gases de la cámara de combustión.
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| − | ====Tipos de Pistones====
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| − | *Pistones de [[aluminio]] fundido (Sufijos P, NP). Uno de los procesos más antiguos y aún vigente, es el de la fundición de lingotes de aluminio en grandes Crisoles (donde se calientan los metales hasta que se funden o pasan de sólido a líquido) que luego se vacían en moldes enfriados por [[agua]] bajo sistemas especiales. Posteriormente, comienza el proceso de mecanizado, efectuado por diferentes maquinarias controladas por computadoras y por último pasan por una serie de procesos térmicos que les dan las propiedades requeridas por las empresas fabricantes de equipo original. Estos mismos pistones de la marca Sealed Power son los que tienen los vehículos que salen de la fabrica y son los mismos ofrecidos en las repuesteras como piezas de reposición.
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| − | *Pistones forjados a presión (Sufijo F). En éste proceso se utilizan trozos de barras de aleaciones de aluminio cortados a la medida y sometidos a presiones de hasta 3000 toneladas de fuerza, En los troqueles se forja con exactitud las dimensiones del pistón y las ranuras de los anillos con maquinados a precisión para brindar optima calidad y confiabilidad en el uso de estos, tanto en motores de uso diario como de trabajos pesados e incluso en los motores de autos de competencias.
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| − | *Pistones Hipereutecticos (Prefijo H). Estos pistones son fabricados con modernos sistemas de la más alta tecnología metalúrgica en la cual se emplean nuevas formulaciones que permiten agregar una mayor cantidad de silicio, lográndose una expansión molecular uniforme de los elementos utilizados en su composición. Esta técnica de manufactura proporciona a éstos pistones características especiales, tales como soportar mayor fuerza, resistencia y control de la dilatación a temperaturas altas, disminuyendo el riesgo de que el pistón se pegue o agarre en el cilindro, la vida útil es mayor ya que las ranuras de los anillos y el orificio del pasador del pistón son más duraderas, además se pueden instalar en los nuevos motores e igualmente se usan en motores de años anteriores. Esta particular tecnología de los pistones Sealed Power se impone en especial para las nuevas generaciones de motores de alta compresión. Al usar pistones con prefijo “H” su reparación será confiable.
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| − | *Pistones con capa de recubrimiento (Sufijo C). Los primeros minutos de funcionamiento de un motor nuevo o reparado son cruciales para la vida del motor. Los pistones de la marca Sealed Power han estado a la vanguardia de la tecnología del recubrimiento de las faldas del pistón. Inicialmente se utilizó el estaño (éste le da un color opaco figura 3) pero por ser nocivo a la salud ha sido eliminado por los fabricantes de pistones. En sustitución se está aplicando el nuevo recubrimiento anti-fricción compuesto por molibdeno y grafito en las faldas. Este proceso patentado por Sealed Power extiende la vida útil de los motores que lo usan, evita que los pistones se rayen, ayuda a prevenir daños por la lubricación inadecuada y mejora el sellado de los pistones.
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| − | == Tipos de motores diésel ==
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| − | Existen motores diésel tanto de 4 tiempos (los más usuales en vehículos terrestres por carretera) como de 2 tiempos (grandes motores marinos y de tracción ferroviaria). En la década de los 30 la casa Junkers desarrolló y produjo en serie un motor aeronáutico de 6 cilindros con pistones opuestos, es decir doce pistones y dos cigüeñales opuestos (ver figura) montado en su bimotor [[Junkers Ju 86]]
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| − | [[Archivo: diesel=engine.jpg|thumb|200px|Motor de Diesel de 4T]]
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| − | == Ventajas y desventajas ==
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| − | La principal ventaja de los motores diésel, comparados con los motores a gasolina, es su bajo consumo de combustible. Debido a la constante ganancia de mercado de los motores diésel en turismos desde la década de [[1990]] (en muchos países europeos ya supera la mitad), el precio del combustible ha superado a la gasolina debido al aumento de la demanda. Este hecho ha generado quejas de los consumidores de gasóleo, como es el caso de [[transporte|transportistas]], [[agricultura|agricultores]] o [[pesca]]dores.
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| − | En automoción, las desventajas iniciales de estos [[motor]]es (principalmente precio, costos de mantenimiento y prestaciones) se están reduciendo debido a mejoras como la [[inyección electrónica]] y el [[turbocompresor]]. No obstante, la adopción de la [[precámara]] para los motores de automoción, con la que se consiguen prestaciones semejantes a las de los motores de gasolina, presenta el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente desaparece.
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| − | Actualmente se está utilizando el sistema ''[[common-rail]]'' en los vehículos automotores pequeños. Este sistema brinda una gran ventaja, ya que se consigue un menor consumo de combustible, mejores prestaciones del motor, menor ruido (característico de los motores diésel) y una menor emisión de [[gas]]es [[contaminante]]s.{{Añadir referencias}}
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| − | == Aplicaciones ==
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| − | [[Archivo: Motor Diesel 4.jpg|thumb|200px|Vista de un motor Diesel 2T marino]]
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| − | * Maquinaria agrícola 2T (pequeña) y 4T ([[tractor]]es, [[cosechadora]]s)
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| − | * Propulsión [[Ferrocarril|ferroviaria]] 2T
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| − | * Propulsión marina 4T hasta una cierta potencia, a partir de ahí 2T
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| − | * Vehículos de propulsión a oruga
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| − | * [[Automóvil]]es y [[Camión|camiones]] (4T)
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| − | * Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y de emergencia)
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| − | * Accionamiento industrial (bombas, compresores, etc., especialmente de emergencia)
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| − | * Propulsión aérea
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| − | == Fuentes== | |
| − | *Manual de motores eléctricos y tractores de combustión interna.
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| − | *[http://www.sabelotodo.org/automovil/bombainyeccion.html Bomba de inyección diesel] | |
| − | *[http://www.automotriz.net/cms Revista automtriz e industria de vehículos.] | |
| − | *[http://www.mecanicadeautos.info/index.php?id=Bloque_del_motor Uamerica.edu.co]
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| − | *[http://www.sabelotodo.org/automovil/bombainyeccion.html Sabelotodo]
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| − | *[http://www.deautomoviles.com.ar/articulos/combustibles/inyeccion/inyectores-carburadores.html Inyectores y carburadores de automóvil]
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| − | *[http://es.howticle.com/tipos-de-inyectores-de-combustible-diesel.html Tipos de Inyectores de combustible diesel]
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| − | *[http://www.centennialofflight.gov/essay/Evolution_of_Technology/piston_engines/Tech23.htm Piston Engines Essay. ]
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| − | *[http://auto.howstuffworks.com/engine2.htm How Stuff Works - Basic Engine Parts]
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| − | *[http://www.uamerica.edu.co/motores/d1/pages/bloque.htm Mecanicadeautos.info] | |
| − | *[http://www.uimp.es/ Oscar, de Madrid, con su teoría de los Piston Fighters]
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| | [[Category:Motores]][[Category:Motores_de_combustión_interna]] | | [[Category:Motores]][[Category:Motores_de_combustión_interna]] |
