La Distribución

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En el ciclo de 4 tiempos es preciso, en ciertos momentos, admitir una mezcla gaseosa por un orificio y evacuar por otro los gases quemados.

La obturación de estos orificios es realizada por las válvulas. Veamos la posición teórica de las válvulas en los diferentes tiempos del ciclo.

	ADMISIÓN	COMPRENSIÓN	EXPANSIÓN	ESCAPE
VALVULA DE ADMISIÓN	ABIERTA	CERRADA	CERRADA	CERRADA
VÁLVULA DE ESCAPE	CERRADA	CERRADA	CERRADA	ABIERTA

           

Para imponer el momento de la apertura, la amplitud y la duración del movimiento de las válvulas, contamos con la distribución.

Sus elementos son:

-El balancín: Invierte el movimiento y puede ocasionalmente desmultiplicarlo.

-Eje del balancín: Permite bascular al balancín y asegura su engrase.

-El muelle: Asegura la función de la válvula.

-La válvula: Obtura o no el orificio de llegada y retorno de gases.

-Varilla de balancín: une y transmite el movimiento del taque al balancín.

-El taque. Transmite el movimiento de la leva ala varilla.

-La leva: Asegura el mando de la válvula.

-Árbol de levas: Sincroniza el movimiento de las levas con el del cigüeñal.

Nuestro motor tiene el árbol de levas en cabeza, por ello carece de la varilla y el taque.

Cada leva es mandada por una leva. Se abre y se cierra una vez por ciclo. Su tiempo de apertura es de media vuelta del cigüeñal y este de dos vueltas por una del árbol de levas.

Para mejorar el rendimiento del motor, se debe modificar la apertura y cierre de las válvulas y el avance al encendido.

 

 

 

De esta manera logramos el Diagrama real:

-El avance a la apertura de la admisión: AAA

Permite beneficiarse de la inercia de los gases aspirados y evita el frenado de la vena gaseosa.

-El retardo al cierre de la admisión: RCA

Su objetivo es aumentar el llenado aprovechando la inercia dela vena gaseosa(velocidad 60 a 80m/s) y evitar el golpe de ariete.

-Avance a la apertura del escape: AAE

Tiene por objetivo obtener mas rápidamente el equilibrio entre las presiones exterior e interior del cilindro y evitar contra-presión al subir el pistón.

-Retardo al cierre del escape: RCE

Su objetivo es facilitar la evacuación de los gases quemados y evitar el golpe de ariete.

-El avance al encendido. AE

Hace saltar la chispa antes de que el pistón llegue al PMS para tener en cuenta la duración de la combustión y hacer que el trabajo producido por la expansión de los gases sea máximo.

Recuerda:

La apertura y cierre de las válvulas son determinados con relación al PMS y PMI.

Los avances y retrasos de las válvulas son evaluados, en mm de la carrera del pistón (reglaje lineal) o en grados del volante donde se ha marcado la posición de PMS y PMI(reglaje angular)

 

LOS ELEMENTOS DE LA DISTRIBUCIÓN

 

LAS VÁLVULAS

Permiten la entrada y salida de los gases del cilindro. Se utilizan 3 soluciones:

·                    2 válvulas por cilindro, 1admisión, 1 escape. La de admisión mayor que la de escape.

·                    3 válvulas por cilindro, 2 admisión y 1 escape. La de escape mayor que la de admisión.

·                    4valvulas por cilindro, 2 admisión y 2escape.La de admisión mayor que la de escape.

Estas válvulas están sometidas a 3 tipos de limitaciones.

·                    Mecánica: La válvula debe resistir el martilleo de su funcionamiento y la presión de la combustión.

·                    Química: Deben resistir la corrosión engendrada por la combustión.

·                    Térmica: Deben resistir la temperatura, en la válvula de admisión de 400y en la de escape 700.

 

 

PARTES DE LA VÁLVULA:

-Chavetero: Es el conjunto de elementos que sujeta la válvula. Formado de una copela que sirve de apoyos al resorte y asegurada con 2 chavetas.

-Cola o varilla: Buena resistente a la fatiga y al desgaste. Buena conductividad térmica y propiedades de deslizamiento.

-Reten de válvula: Mantiene estanco el cilindro y evitar el paso del aceite a la cámara de comprensión.

-Resorte: Asegura la misión de la válvula y mantener la plana sobre su asiento. Puede ser fijo o no y de paso variable. Puede ser simple o doble.

-Guía: Debe permitir un buen deslizamiento de la válvula. Generalmente el material es de bronce o de fundición. Enmangado a presión en la culata. Las guías de reparación son de diámetro mayor para asegurar una buena fijación.

-Asiento: Su ángulo puede ser de 90o 120.El material es de stellita y esta rectificado, generalmente. La rectificación esta comprendida entre 1 y 2,5 mm. Si la rectificación es demasiado grande, esta produce puntos calientes y estos producirían deformaciones y fugas. Y si es demasiado débil, produciría martilleo y este fugas.

-Cabeza: La de escape tiene buena resistencia térmica y buena dureza. La de admisión tiene los mismos problemas pero en menor cantidad. La de admisión tiene mayor diámetro y así mejora el llenado. Alzado del orden de 8 a 9 mm. En nuestro caso sale de medidas, ya que es de 5.79mm.

 

EL ARBOL DE LEVAS

Lo podemos encontrar en 3 posiciones:

-En el bloque motor

-En el bloque motor a nivel de la junta de culata.

-En cabeza o culata

Descripción: Unos apoyos soportan los esfuerzos importantes de apertura y cierre. Estos están muy bien engrasados mediante canalizaciones que proceden de la rampa de engrase. En nuestro caso son 5 apoyos.

Las levas están formadas por:

-Circuito primitivo: Es el diámetro de la parte cilíndrica de la leva. Su diámetro es 3 o 4 veces el alzado

-Circuito de recuperación de juego: Determina el punto donde la leva comienza a atacar el taque.

-La altura de la cima de la leva determina el alzado de la válvula.

-El ángulo de acción de la leva determina los puntos precisos a partir de los cuales son mandados los movimientos de la válvula. Estos ángulos variaran según el motor que sea.

-La longitud de nuestras levas es de 38.305 para la de admisión y 37.289 la de escape.

 

LOS TAQUES

Van entre las levas y las varillas de los volancines. Transmite el pisado de la leva y absorben las reacciones laterales.

Descripción: Tiene forma de pistón, su altura es dos veces el diámetro. Soporta grandes esfuerzos y son muy duros. Se deslizan sobre una guía de bronce o de fundición dulce. Existen diferentes tipos y algunos son regables.

 

LAS VARILLAS DE LOS BALANCINES

Colocadas entre los balancines y los taques. Transmiten a los balancines el movimiento originado por las levas.

Descripción: Son macizas o huecas, en acero o aleación ligera. Sus dimensiones se reducen para evitar inercias y deformaciones. El lado taque tiene forma esférica y el lado balancín tiene forma cóncava para recibir al tornillo de reglaje.

 

LOS BALANCINES

Oscilan alrededor de un eje colocado entre las válvulas y las varillas de los balancines o en el caso del árbol de levas en cabeza, es entre las válvulas y las levas.

Invierten el sentido del movimiento, mandan el cierre y apertura de las válvulas. Según su tamaño puede desmultiplicar el movimiento.

Son generalmente de acero. Oscilan sobre un eje hueco por el cual circula aceite a presión. Tiene unos taladros para permitir la lubricación del balancín, patín y leva.

 

EL REGLAJE DEL JUEGO DE LAS VÁLVULAS

Debe existir un juego en el mando de las válvulas, el cual es necesario al ser la dilatación de las válvulas superior ala del bloque. El juego depende del sistema de distribución y de los metales utilizados. El juego es mayor en las válvulas de escape ya que soporta temperaturas mas elevadas.

 

TIPOS DE DISTRIBUCIÓN

Para un buen rendimiento del motor es preciso una cara de combustión compacta, alimentación y escapes directo.

La solución utilizada hoy día es la de válvulas por encima. Con el árbol de levas en el bloque se llama distribución por válvulas encabeza y con al árbol en culata se llama distribución de árbol de levas en cabeza. Este ultimo es el más utilizado, pudiendo tener uno o dos árboles y permitiendo mayores regímenes de rotación.

 

LOS MODOS DE MANDO

El mando de la distribución puede realizarse:

-Por piñón que es muy ruidoso y poco utilizado

-Por cadena que puede ser simple, doble o triple. El engrase mediante proyección de aceite y el tensado se realiza mecánica o hidráulicamente.

-Por correa dentada es el sistema mas silencioso, pero la correa tiene que estar bien tensada. Este es el sistema que usa nuestro motor.

Es necesario concordar el cigüeñal con el árbol de levas, al montar el sistema de mando. Es decir poner el motor en sus marcas.

 

LA REALIZACIÓN

 

EL BLOQUE MOTOR

Cualidades: -Servir de soporte a los órganos principales y órganos anexos.

-Ser rígido para soportar los esfuerzos de la combustión.

-Permitir evacuar, por conducción, parte del calor.

-Resistirla corrosión del liquido refrigerante.

Materiales:-La fundición tiene buena rigidez. Es el caso de nuestro motor

- Aleación de aluminio tiene buena conducción y peso inferior.

 

LAS CAMISAS

Cualidades :Resistente a los rozamientos, desgastes y a los choques térmicos. Se producen débiles deformaciones.

Materiales: Realizadas en fundición gris o fosforosa centrifugada.

 

TIPOS:

-Sin camisas: Es el sistema de nuestro Ford . Lleva los elementos de refrigeración, esto complica su fundición. Debe ser de buena calidad, fundición cromo níquel. Los bloques de aluminio no han dado buenos resultados. Para reparar los daños, es preciso rectificar el bloque.

-Camisas secas: Estos llevan enmanganados en el bloque y soporta los elementos de refrigeración. Existen dos tipos, bloque de fundición y bloque de aluminio.

-Camisas húmedas: Los cilindros son amovibles y están en contacto con el liquido refrigerante.

 

LOS PISTONES

Cualidades: Deben tener buena resistencia mecánica y térmica, buen coeficiente de rozamiento con relación a las camisas, debe tener una buena conductividad térmica y ser ligeros para reducir inercias.

Materiales: Son de aleación de magnesio o de aluminio y en particular de alpax.

Realización: Tiene dos partes principales, la cabeza, donde lleva las gargantas de los segmentos. Su forma depende de la cámara de combustión, relación volumétrica, recorrido de las válvulas, etc..

La falda sirve de guía al pistón, lleva salientes para el paso del bulón y su altura varia según su guiado engrase y velocidad.

 

LOS SEGMENTOS

Cualidades: Deben asegurar la estanqueidad evitando el paso del aceite, facilitar la transmisión de calor y deben guiar al pistón, resistir el desgaste, la corrosión y soportar vibraciones.

Realización y materiales: Hay 3 tipos:

Segmento de fuego :asegura la estanqueidad soportando altas temperaturas, falta de lubricación, grandes presiones y corrosión. Esta realizado en fundición endurecida y cromo.

Segmento de compresión: También asegura la estanqueidad y evita consumos de aceite. Es generalmente cónico y de fundición gris.

Segmento rascador: Rasca el aceite permitiendo pasar una pequeña capa. Realizado en fundición gris.

El corte de los segmentos de nuestro motor es de tipo derecho y su separación para los dos primeros es de 0.3 a 0.5 y para el rascador de 0.4 a 1.4.Se colocaran a 120uno de otro.

 

EL BULON

Asegura la unión de la biela y el pistón. Realizado en acero tratado y rectificado. Tenemos 3 tipos:

-Tipo 1: Bulón libre en la biela y fijo en el pistón.

-Tipo2: Bulón libre en la biela y libre en el pistón.

-Tipo3: Bulón fijo en la biela y libre en el pistón.

 

LAS BIELAS

Cualidades: Deben ser regidas para no deformarse con los esfuerzos y tener un peso idéntico todas las bielas en un mismo motor.

Materiales: Generalmente son de acero al cromo níquel. En competición suelen ser de titanio.

Realización:

-El pie une la biela y el pistón. En el caso del bulón apretado a la biela, esta taladrado y rectificado. En el caso de Bulón libre esta rectificado y taladrado para ser lubricado.

-El cuerpo asegura la rigidez de la pieza mediante una sección en forma de H.

-La cabeza tiene dos piezas el sombrerete y el cuerpo que sirven de unión con el cigüeñal. Permite el giro sobre este, mediante rodamientos o como en nuestro caso con cojinetes de fricción.

 

EL CIGÜEÑAL

Función: Recibe el esfuerzo del conjunto pistón-biela y lo convierte en un movimiento circular. Otra función secundaria es la de arrastrar el árbol de levas, bomba de aceite, alternador, distribuidor, etc.

Cualidades: Debe ser muy regido para resistir la flexión y la torsión, estando equilibrado estática y dinámicamente.

Materiales: Será forjado en acero semi-duro o moldeado en fundición.

Realización: En un motor policilindrico el cigüeñal es una serie de manivelas, sujeto al bloque mediante unos apoyos. Estos apoyos se unen al bloque mediante sombreretes y dos semi-cojinetes.

Los muñones: Soportan el eje del cigüeñal en el bloque. En nuestro caso hay 5 muñones:

-Las muñequillas son los puntos de unión con las bielas. Nuestro motor tiene 4, con una repartición angular de 180.

-Los contrapesos son las masas de equilibrado estático y dinámico.

-Juego axial, este juego lo determinan las arandelas de empuje. En nuestro caso son de 2.301 a 2.351 mm. Y el juego axial de nuestra biela es de 0.09 a 0.3 mm.

 

EL VOLANTE

El volante restituye durante los tiempos resistentes el par del tiempo motor. Va fijado al cigüeñal por tornillos descentrados para posicionarlo correctamente.

 

LAS VÁLVULAS

Tenemos dos tipos. La de admisión, generalmente monometalica maciza y de acero semi-duro al cromo. La de escape que puede ser monometalica maciza, monometalica hueca y bimetalica maciza.

 

LA CULATA

Descripción: Esta fijada al bloque por una serie de tornillos y comporta:

-Los orificios de admisión y de escape, la distribución, las válvulas, las bujías, los elementos de refrigeración y la cámara de combustión.

Cualidades: Debe resistir la presión de los gases, debe tener buena conductividad térmica, resistir la corrosión, tener un coeficiente de dilatación compatible con el del bloque, no presentar irregularidades en la cámara de combustión y los conductos de admisión y de escape.

Además la culata debe tener un buen planificado y estar construida en un material homogéneo. Generalmente se puede rectificar unas décimas. Por ultimo se debe controlar el par y el orden de apriete, que se hará en cruz o en caracol.

Forma de la cámara de combustión: Para favorecer la velocidad de combustión, la forma de la cámara debe crear una turbulencia. Esta forma condiciona también las perdidas de calor y la distancia a recorrer por el frente de la llama. Tenemos tres formas principales: Culata en cuña, culata hemisférica y bihemisferica.

 

JUNTA DE CULATA

Asegura la estanqueidad entre culata y bloque. Generalmente es metalo-plastica.

 

CARTER INFERIOR

Sirve de deposito para el aceite. Puede ser de aluminio y tabicado para evitar oleajes. También en ocasiones se usa el cárter seco, que consiste en almacenar el aceite en un deposito aparte.