Motores. Motores. David Alonso. David Alonso ELECTROMECÁNICA DE DE VEHÍCULOS GRADO MEDIO

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1 Motores David Alonso Motores David Alonso ELECTROMECÁNICA DE DE VEHÍCULOS GRADO MEDIO

2 Índice de contenidos 1. Ubicación y características del motor de combustión... 7 Disposición de los órganos motores... 9 Vehículos con motor delantero y sistema de propulsión trasero... 9 Vehículos con motor y propulsión delanteros Vehículos con motor y propulsión traseros Vehículos con propulsión total Sujeción del grupo motor Extracción y reposición del motor Estructura del motor de combustión interna El motor de combustión interna Motores alternativos y rotativos Motores Otto y Diesel Motores de dos y cuatro tiempos Componentes básicos del motor Principio de funcionamiento del motor de explosión Principio de funcionamiento del motor Diesel Número y disposición de los cilindros Bloque de cilindros en línea Bloque de cilindros en uve Bloque de cilindros en boxer Estructura del motor Desmontaje y armado del motor Ciclos operativos y características de los motores Los ciclos operativos en los motores Ciclo operativo de cuatro tiempos del motor de explosión Ciclo operativo de cuatro tiempos del motor diesel Ciclo operativo del motor de dos tiempos... 66

3 Características fundamentales del motor Transformación de energía: par motor. Potencia Rendimiento del motor Curvas características del motor Velocidad y carga del motor Motores policilíndricos Determinación de la cilindrada y relación de compresión de un motor. Comprobación del diagrama de la distribución Órganos del movimiento alternativo Bloque motor Pistón Bulón Segmentos Biela Cigüeñal Volante de inercia Equilibrado del motor Comprobación visual y ensamblado de los órganos del tren alternativo Verificación y control de los componentes del tren alternativo Procesos de verificación Verificación del bloque motor Verificación del cigüeñal Verificación de las bielas Verificación de los pistones Verificación de los cilindros Realizar los procesos de verificación dimensional, reparación y montaje de los componentes del tren alternativo Órganos de la distribución Sistemas de distribución Ubicación del árbol de levas Sistemas de arrastre de la distribución Árboles de levas Válvulas Empujadores y taqués Desmontaje y verificación de los elementos de la distribución. Montaje y calado de la distribución y reglaje de válvulas

4 7. Evolución y rendimiento de los motores Necesidad de mejora Distribución variable Desfasador simple de árbol de levas Desfasador doble de árbol de levas Sistemas con variación del número de válvulas Sistemas con doble ley de levas Sistemas con control total de la ley de levas Colectores de admisión variable Verificación y control del sistema de distribución variable y colector de admisión variable Sistemas de refrigeración Necesidad de refrigeración Tipos de refrigeración Refrigeración por aire Refrigeración por agua Componentes del circuito de refrigeración Bomba de agua Termostato Radiador Ventilador Anticongelante Equipos de refrigeración Desmontaje y verificación del circuito de refrigeración Sistemas de lubricación Necesidad de la lubricación Circuito de engrase Componentes del sistema de engrase Cárter inferior Bomba de aceite Válvula de descarga Manocontacto Filtro de lubricante Enfriadores de aceite El lubricante Circuito de recirculación de vapores de aceite Desmontaje y verificación del circuito de lubricación

5 6 Unidad didáctica Órganos de la distribución Estructura de contenidos SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN Ubicación del árbol de levas Sistemas de arrastre de la distribución ÁRBOLES DE LEVAS VÁLVULAS EMPUJADORES Y TAQUÉS DESMONTAJE Y VERIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA DISTRIBUCIÓN. MONTAJE Y CALADO DE LA DISTRIBUCIÓN. REGLAJE DE VÁLVULAS

6 Todos los componentes que hemos comentado precisan de una lubricación suficiente durante su funcionamiento, incluyendo empujadores y taqués que se tratarán a continuación. Es por esto que a la parte alta de la culata se envía aceite para engrasar estos mecanismos. Para que el lubricante no llegue a los colectores y pueda entrar en el motor para ser quemado durante la combustión o vertido directamente por el escape con la consecuente afección del catalizador y la reducción del nivel de aceite del motor se disponen unos retenes en la cola de válvula, como el ilustrado en la figura Figura Situación del retén de válvula en la culata. EMPUJADORES Y TAQUÉS Los empujadores y taqués constituyen los elementos intermedios de la cadena cinemática de mando de las válvulas, debiendo transmitir el movimiento desde el árbol de levas a las mismas así como absorber las dilataciones y contracciones propias del sistema (juego de válvula). La figura 6.21 muestra la disposición de un conjunto de distribución con árbol de levas en costado. Los salientes de las levas se aplican contra el brazo oscilante, que bascula sobre su eje derecho, transmitiendo el impulso de la leva a la varilla empujadora cuyo extremo inferior se apoya sobre el extremo izquierdo del brazo oscilante, sustituido generalmente por un taqué como el que podemos ver en la figura 6.1, mientras que el superior se aplica contra el tornillo de regulación, empleado para efectuar el reglaje de válvulas y que se fija en un lateral del balancín principal. Figura Componentes del sistema de distribución OHV. 164

7 UNIDAD DIDÁCTICA 6 ÓRGANOS DE LA DISTRIBUCIÓN Al desplazarse verticalmente el empujador se fuerza a bascular al balancín sobre el eje en el que se encuentra montado, descendiendo el extremo en contacto con el pulsador que a su vez provoca la apertura de las válvulas. La base del tornillo de reglaje bajo el que se sitúa el empujador se mecaniza con forma redondeada y perfectamente pulida para reducir el desgaste propio de su funcionamiento. Los empujadores, representados en la figura 6.22, son unas varillas de acero cuya parte superior, dispone un rebaje cónico o esférico para un mayor ajuste de las piezas. Este mismo dimensionado se realiza en la parte inferior del empujador, en la zona que acopla sobre el taqué. Durante los procesos de desmontaje es fundamental emparejar y marcar cada empujador con su taqué y balancín correspondiente ya que el uso ha efectuado un desgaste propio y característico de cada par de piezas. Figura Apoyos del empujador. Figura Características del árbol de balancines. El balancín se monta sobre un eje propio (figura 6.23) que gira apoyado en tres o cinco puntos sobre la culata, de forma similar al árbol de levas. Se fabrica con una acanaladura longitudinal interna y otra radial para cada uno de los balancines a través de los cuales llega el lubricante a presión para engrasar las superficies de contacto. En el modelo representado en la figura se disponen dos balancines (en otros casos cuatro) entre cada pareja de apoyos, manteniéndose aplicados contra éstos por la acción del muelle antagonista, todo ello para lograr una correcta alineación del extremo del balancín que presionará la cola de válvula. Figura Estructura del balancín. 165

8 ACTIVIDAD PRÁCTICA 6 desmontaje y verificación de los elementos de la distribución : Desmontaje y verificación de los elementos de la distribución CORREA DE ACCESORIOS Y DISTRIBUCIÓN El proceso de verificación de los componentes que integran el sistema de distribución de un motor se inicia con el desmontaje de los mismos. Sin embargo, es conveniente efectuar una revisión de los elementos externos a la distribución como la correa de accesorios y sus tensores, a fin de determinar el estado de los mismos. Figura Alineación de la correa de accesorios. Para ello verificaremos inicialmente la correcta colocación de dicha correa comprobando que gira centrada sobre las poleas que la direccionan (respetando la distancia de separación indicada con el detalle X de la figura 6.30) y que no existe lubricante depositado sobre su superficie o en las poleas de arrastre. Debemos tomar nota del recorrido de la correa para evitar equivocaciones durante el montaje. En los sistemas de arrastre de elementos auxiliares equipados con tensores dinámicos es recomendable verificar el estado del muelle de tensión del mismo para lo cual es preciso que se encuentre montada la correa, razón por la cual se procederá a su control antes de la extracción de la misma para determinar si es necesaria su sustitución por uno nuevo ya que no admiten desmontaje ni reparación. Esta comprobación la realizaremos valiéndonos del útil adecuado, representado en la figura 6.31, que fijaremos sobre los tornillos de sustentación del tensor para verificar la distancia entre los ejes (cota A). El útil dispone dos pernos de fijación, superior e inferior, que se montan sobre los tornillos de amarre del tensor. Una escala interna indica la tensión obtenida, que debe comprenderse entre los valores máximos y mínimos también referenciados en el propio útil. En cualquier caso debe compararse la medida obtenida con la indicada en el manual de reparaciones. Este tipo de tensores son cada día más comunes, sustituyendo a los convencionales ya que permiten una adaptación continua del tensado de la correa sobre la que actúan, ajustándose al progresivo desgaste y distensión de la misma. Para ello, se introduce un muelle en su interior de coeficiente constante por lo cual siempre se aplica contra la correa con la misma fuerza, generándose así una tensión continua a lo largo de la vida de la correa. 171

9 En los sistemas de distribución con árbol de levas en costado (OHV) debemos verificar el estado de las varillas empujadoras, para lo cual emplearemos un mármol de comprobación perfectamente plano sobre el que situaremos los empujadores con los extremos salvando el contacto con la superficie del mármol, tal y como muestra el esquema representado en la figura Al empujarlos deben girar describiendo un desplazamiento lineal sin desviación alguna de la trayectoria recta. Si no fuese éste el resultado de la prueba deberá sustituirse el empujador por estar doblado. Esta sustitución también debemos realizarla cuando tras una inspección visual se detecte en las superficies de contacto con el balancín y el taqué ralladuras, grietas, decoloración propia del gripado, etc. VÁLVULAS, GUÍAS, RETENES Y MUELLES Llegado este punto procederemos a extraer el conjunto de elementos anexos a la válvula, formado por el muelle, arandela de asiento del muelle, platillo de retención, semiconos de bloqueo, retén y guía de la válvula. Este proceso se ha ilustrado en la figura 6.50, en la que vemos un modelo de herramienta para la compresión de los muelles de válvula (parte izquierda). Dispone de un tornillo de regulación que al apretarlo fuerza el desplazamiento del conjunto de apoyo que se aplica contra el plato de retención del muelle de válvula, distanciándose del cuerpo del útil. El cuerpo del útil tiene forma de herradura para salvar la distancia entre la cola de la válvula y la culata. El extremo opuesto al conjunto de apoyo dispone de un disco de metal que debemos situar enfrentado con la cabeza de la válvula para evitar así que se produzca la apertura de la misma (en caso de apoyar el extremo opuesto sobre cualquier otra zona) cuando apretamos el tornillo de regulación y presionamos el muelle hasta comprimirlo. El detalle 1 de la figura ilustra el posicionamiento del útil de desmontaje de válvulas, bien centrado sobre el platillo de retención. Tras aproximar el conjunto de apoyo y verificar el correcto alineamiento del útil en sus dos extremos, sobre la cabeza de la válvula y sobre el plato, procedemos a comprimir el muelle (detalle 2). Llegado este punto debemos extraer los semiconos que impiden la extracción del muelle para lo cual utilizaremos un imán o unas pinzas (detalle 3 de la figura). Figura Proceso de desmontaje de los semiconos de bloqueo para la extracción de las válvulas. Una vez tengamos los semiconos desmontados aflojaremos el tornillo de regulación paulatinamente para descomprimir el muelle, retirando el útil y sacando el plato, el muelle y la arandela de apoyo del 180

10 Otras actividades relacionadas con esta unidad didáctica Identificar sobre un motor las válvulas de admisión y las de escape. Efectuar un esmerilado manual de válvulas y otro empleando una esmeriladora neumática. Autoevaluación Clasifica los sistemas de distribución que conoces en función de la ubicación del árbol de levas sobre el motor, indicando los componentes de cada uno de ellos. Razona la necesidad y función del sistema de distribución de un motor. Cita las peculiaridades de los sistemas de transmisión del movimiento empleados para el arrastre de los órganos de la distribución. Indica los tipos de taqués mecánicos e hidráulicos, sus características y funcionamiento. Detalla las operaciones a realizar para llevar a cabo un reglaje de válvulas en un motor OHV. Enumera y comenta las verificaciones a efectuar sobre el árbol de levas. Explica la secuencia a seguir para el desmontaje de las válvulas de la culata. Razona cómo podemos determinar el grado de desgaste de los muelles de válvulas y cómo detectamos un retén de válvula defectuoso. Secuencia de trabajo para la puesta a punto de la distribución. 194

11 UNIDAD DIDÁCTICA 6 esquemas y autoevaluación Esquema tecnológico de la unidad ÓRGANOS DE LA DISTRIBUCIÓN El sistema de distribución es el conjunto de órganos que regulan la comunicación del interior del cilindro con el exterior del motor en función de la posición que ocupe el cigüeñal. SISTEMAS POSICIÓN ÁRBOL SISTEMA ARRASTRE OHV: Árbol de levas situado en el costado del motor. Utiliza taqués, empujadores y balancines. OHC: Árbol de levas en cabeza (culata). Emplea taqués o taqués y balancines. ENGRANAJES: Los piñones de arrastre de árbol de levas y cigüeñal engranan directamente o con un piñón intermedio. Precisa engrase = cárter de mando estanco y con aceite. Piñón árbol de levas doble tamaño que el del cigüeñal. CADENA: Piñones de arrastre unidos por una cadena Precisa engrase = cárter de distribución estanco y con aceite. Utiliza guías y tensores para ajustar el movimiento de la cadena. CORREA: Similar al sistema de transmisión por cadena. Menos ruidoso y no precisa engrase (cárter de mando seco). Utiliza correa de caucho especial, guías y tensores. ÁRBOL DE LEVAS Encargado de transmitir movimiento a las válvulas por unos salientes = levas (una leva por válvula). Motores con dos válvulas por cilindro = un sólo árbol. Tres válvulas o más = dos árboles. Perfil de la leva = alzada de la válvula. VÁLVULAS Permite o no la comunicación del cilindro con el exterior (admisión o escape). Fabricadas en metal duro de alta resistencia térmica (temperatura hasta 800 C) y mecánica. Dispone de dos partes: Cabeza (superficie circular) y cola (eje alargado). Se montan en la culata. La cabeza apoya en el asiento de la válvula (lado cámara combustión). Sobre la cola se monta el plato que se sujeta con los semiconos por acción del muelle. Dispone de un retén para no permitir la fuga de aceite al conducto de admisión o escape. La guía se inserta en la culata a presión (como el asiento) y centra el movimiento de la válvula. La altura de la válvula sobre la culata es básico para lograr un cierre estanco. El muelle se encarga de mantener cerrada la válvula. TAQUÉS Y EMPUJADORES Transmiten el movimiento del árbol de levas a las válvulas. Empujadores: Parte inferior apoya sobre el taqué (redondeada exteriormente). Parte superior se aplica contra la base del balancín (redondeada interiormente). Constituyen una varilla larga de metal duro. BALANCINES: Montados generalmente sobre un eje (árbol de balancines). Un extremo se apoya sobre el empujador. Extremo opuesto se aplica sobre la válvula, taqué o pulsador (según sistema). Superficies de contacto tratadas (nitruración, temple, ) En la mayoría de los casos incorporan tornillo de regulación del juego de válvula. TAQUÉS MECÁNICOS: Situado entre el empujador y la leva. Emparejado con el empujador por el desgaste sufrido. TAQUÉS HIDRÁULICOS: Montados entre las levas y los empujadores (OHV). Montados entre las levas y las válvulas (OHC sin balancines). Encargados de absorber el juego de válvulas. Precisan lubricante a presión. 195

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