Motor de combustión interna Introducción: La mecánica de motor continúa siendo la base de los motores en vehículos según el principio Otto. El objetivo es transformar la energía química que contiene el combustible en movimiento mediante un proceso termodinámico. El pistón se acelera debido a la co mbustión de la mezcla de combustible y aire. Este movimiento rectilíneo ascendente y descendente del pistón se transforma en un movimiento circular gracias al mecanismo del cigüeñal. El cárter de cigüeñal aloja el mecanismo del cigüeñal. Finalmente en la culata se controla el intercambio de gases con las válvulas y canales. Este procedimiento no ha cambiado desde 1876, cuando Nikolaus August Otto desarrolló el motor de gasolina de cuatro tiempos con encendido por chispa y accionamiento por pistones alternativos. Lo que sí ha cambiado es lo que se le exige a un motor. Después de haber alcanzado una seguridad de funcionamiento general, en los primeros años las demandas fueron ante todo mayor potencia y menor tamaño. Poco a poco fueron aumentando los requisitos en regularidad de marcha, peso, consumo de combustible y compatibilidad con el medio ambiente. Desde el punto de vista de la mecánica, estos requisitos pudieron cumplirse mejorando ante todo los materiales utilizados. Pero el perfeccionamiento de los métodos constructivos y del proceso de fabricación también contribuye a mejorar las propiedades mencionadas. Fruto de la cada vez mayor experiencia en la construcción de motores, incluso los diseños constructivos han ido experimentando. Sobre todo en el área de la culata y del accionamiento de válvulas todavía pueden explorarse posibles potenciales gracias los trabajos de precisión.
Tipos principales: Alternativos. • El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August August Otto, es el motor convencional convencional de gasolina. El motor diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. La turbina de gas. El motor rotatorio.
Clasificación de los alternativos según el ciclo: • De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro • De cuatro tiempos (4T) efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros. Existen los diésel y gasolina tanto en 2T como en 4T. Aplicaciones más corrientes Las diferentes variantes de los dos ciclos tanto en diésel como en gasolina, tienen cada uno su ámbito de aplicación.
• 2T gasolina: tuvo gran aplicación en las motocicletas, motores de ultraligeros (ULM) y motores marinos fuera-borda hasta una cierta cilindrada, habiendo perdido mucho terreno en este campo por las normas anticontaminación.
Estructura y funcionamiento: Los motores Otto y los diésel tienen los mismos elementos principales, (bloque, cigüeñal, biela, pistón, culata, válvulas) y otros específicos de cada uno , como la bomba inyectora de alta presión en los diésel, o antiguamente el carburador en los Otto. En los 4T es muy frecuente designarlos mediante su tipo de distribución: SV, OHV, SOHC, DOHC. Es una referencia a la disposición del (o los) árbol de levas. Cámara de combustión: La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al cilindro. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida por una biela al cigüeñal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón.
Sistema de alimentación: El sistema de alimentación de combustible de un motor Otto consta de un depósito, una bomba de combustible y un dispositivo dosificador de combustible. Que vaporiza o atomiza el combustible desde el estado líquido, en las proporciones correctas para poder ser quemado. Se llama carburador al dispositivo que hasta ahora venía siendo utilizado con este fin en los motores Otto. Ahora los sistemas de inyección de combustible lo han sustituido por completo por motivos medioambientales.
Sistema de Distribución: Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a través de válvulas de cabezal o válvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las válvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un árbol de levas rotatorio movido por el cigüeñal, estando el conjunto coordinado mediante la cadena o la correa de distribución.
Tipos de motores: Motor convencional del tipo Otto: El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos (4T), aunque en fuera borda y vehículos de dos ruedas hasta una cierta cilindrada se utilizó mucho el motor de dos tiempos (2T). El rendimiento térmico de los motores Otto modernos se ve limitado por varios factores, entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración. La termodinámica nos dice que el
rendimiento de un motor alternativo depende en primera aproximación del grado de compresión. Esta relación suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos.
Funcionamiento: 1. Tiempo de admisión - El aire y el combustible mezclados entran por la válvula de admisión 2. Tiempo de compresión - La mezcla aire/combustible es comprimida y encendida mediante la bujía. 3. Tiempo de combustión - El combustible se inflama y el pistón es empujado hacia abajo. 4. Tiempo de escape - Los gases de escape se conducen hacia fuera a través de la válvula de escape.
Motores diésel: El ciclo diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La mayoría de los motores diésel son asimismo del ciclo de cuatro tiempos, salvo los de tamaño muy grande, ferroviario o marino, que son de dos tiempos. Las fases son diferentes de las de los motores de gasolina.
En la primera carrera, la de admisión, el pistón sale hacia fuera, y se absorbe aire hacia la cámara de combustión. En la segunda carrera, la fase de compresión, en que el pistón se acerca. el aire se comprime a una parte de su volumen original, lo cual hace que suba su temperatura hasta unos 850 °C. Al final de la fase de compresión se inyecta el combustible a gran presión mediante la inyección de combustible con lo que se atomiza dentro de la cámara de combustión, produciéndose la inflamación a causa de la alta temperatura del aire. En la tercera fase, la fase de trabajo, la combustión empuja el pistón hacia fuera, trasmitiendo la fuerza longitudinal al cigüeñal a través de
la biela, transformándose en fuerza de giro par motor. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de escape, cuando vuelve el pistón hacia dentro.
Constitución El motor diésel de 4T: Está formado básicamente de las mismas piezas que un motor de gasolina, algunas de las cuales son: • Segmento • Bloque del motor • Culata • Cigüeñal • Volante • Pistón • Árbol de levas • Válvulas • Cárter Mientras que las siguientes son características del motor diésel: • Bomba inyectora • Ductos • Inyectores • Bomba de transferencia • Toberas
• Bujías de Precalentamiento
Conclusiones: Concluye que un motor de Combustión Interna es básicamente una máquina que mezcla oxigeno con combustible gasificado. Una vez mezclados íntimamente y confinados en un espacio denominado cámara de combustión, los gases son encendidos para quemarse y que son muy eficientes.
Sistema de Distribución Introducción: El sistema de distribución es el conjunto de piezas que regulan la entrada y salida de los gases al cilindro para su llenado y vaciado. A mayor cantidad de aire que entra en el cilindro, mayor será la potencia que desarrolla el motor, por esta razón es fundamental el sistema de distribución, quien se encarga de regular los tiempos de funcionamiento del motor. Los motores de gasolina actuales tienen un giro rápido del motor, mientras más rápido se hace más difícil la apertura y cierre de válvulas. De aquí que estas abren y cierran muy rápido. Lo ideal es que la válvula de admisión se abra un poco antes del inicio de la carrera de admisión, y la de escape un poco antes de iniciarse la carrera de escape, para ayudar así al vaciado y llenado de los cilindros. En esta entrada les contaremos acerca del sistema de distribución sus partes y funcionamiento.
Partes del sistema de distribución El sistema de distribución está compuesto por diferentes elementos que se encuentran dentro del sistema y otros exteriores.
Elementos interiores: Al interior de la culata encontramos las válvulas, son las encargadas de abrir y cerrar los orificios de entrada y salida de la mezcla de gases al cilindro, reconocemos dos tipos de válvulas, admisión (permiten la entrada) y escape (permiten la salida). Y otros elementos que permiten el funcionamiento de la válvula como los muelles, las guías y los asientos de válvula. -Válvulas -Muelles -Guías de válvulas -Asientos de válvulas -Elementos exteriores
Marco Teórico: Son el conjunto de mecanismos que sirven de mando entre el cigüeñal y las válvulas. Estos elementos son: árbol de levas, elementos de mando, empujadores o taqués y balancines. Según el sistema empleado, los motores a veces carecen de algunos de estos elementos. Árbol de levas Taqués. Taqués hidráulicos. Varilla empujadora. Balancines Basculantes.
Elementos de mando El sistema de mando de la distribución consta de un piñón en el cigüeñal, opuesto al volante del motor y otro piñón que lleva el árbol o los arboles de levas en sus extremos, el cual gira solidario con él. En algunos motores diésel, se aprovecha el engranaje para dar el movimiento a la bomba de inyección. El acople entre los piñones de cigüeñal y árbol de levas se puede realizar de tres formas, por transmisión directa entre las ruedas dentadas, por correa y por cadena.
Transmisión por ruedas dentadas: En este sistema se transmite directamente el movimiento entre las ruedas dentadas, cuando el árbol se encuentra muy separado del cigüeñal y no se pueden conectar directamente, se puede realizar a través de una serie de ruedas dentadas en toma constante entre sí para transmitir el movimiento. Los dientes de los piñones pueden ser rectos, éstos son ruidosos y de corta duración o en ángulo helicoidales bañados en aceite en un cárter o tapa de distribución, siendo éstos de una mayor duración. En el caso de dos ruedas dentadas, el cigüeñal y el árbol de levas giran en sentido contrario y, si son tres, giran el cigüeñal y árbol de levas en el mismo sentido.
Transmisión por cadena: Este método se utiliza cuando el cigüeñal y el árbol de levas están muy distanciados. Aquí se enlazan los engranajes mediante una cadena. Para permitir un ajuste adecuado en la cadena se instala un tensor, puede ser un piñón o un patín pequeño de fibra, se ubica a la mitad del recorrido y está conectado con un muelle, manteniendo la tensión requerida. Este sistema disminuye el ruido y el desgaste, ya que evita el contacto directo entre los dientes.
Transmisión por correa dentada:
El principio es el mismo que el del mando por cadena, sólo que en este caso se utiliza una correa dentada de neopreno que ofrece como ventaja un engranaje más silencioso, menor peso y un coste más reducido, lo que hace más económica su sustitución. Es el sistema más utilizado actualmente, aunque la vida de la correa dentada es mucho menor que el de los otros sistemas. Si se rompiese ésta, el motor sufriría grandes consecuencias. Estos piñones se encuentran fuera del motor, por lo que es un sistema que no necesita engrase, pero sí la verificación del estado y tensado de la correa.
Procedimiento Experimental: Problemas y Trabajos en el taller: -Si los asientos de válvulas están desgastados o quemados tendrán que ser mecanizados de nuevo.
-Si las guías de válvula tiene huelgo, las válvulas no van bien guiadas y no cierran bien.
-Si un resorte de válvula ha perdido su tensión, habrá pérdida de potencia, tiene que ser cambiado.
-Los taques si tienen un juego demasiado grande producirán un ruido, deberá cambiarse el taque, también cuando tenga desgaste por la acción de la leva.
-Las varillas de empuje se saben doblar, en un torno se las puede arreglar o cambiar por nuevas.
-En los balancines los casquillos con juego deben cambiarse por otros nuevos.
-Si el árbol de levas tiene demasiado juego en los soportes habrá que cambiar el árbol o los soportes.
Conclusiones: 1) Va permitir la apertura y c ierre de válvulas en el momento oportuno y a su vez la entrada de la mezcla, (gases frescos) y la salida de los gases residuales de los cilindros, en el momento adecuado después de producirse la explosión. 2) Después de lo estudiado podría decir que e l sistema de distribución es algo muy complejo. Este sistema no ha cambiado mucho en todo el tiempo que tiene, claro que hay variantes pero siempre el principio es el mismo. Me gustaría que se hagan estudios y se puedan hallar otros tipos de distribución más económicos y que den más potencia a los vehículos, este es un tema muy bonito para investigar más.
Reparación de Culata Introducción: En términos de motores, las culatas en sí son las tapas del bloque de cilindros del motor o simplemente la tapa de cilindros. Este elemento constituye un sistema ubicado en la parte superior
de los motores de los vehículos de combustión interna. En particu lar, permiten que se mantenga cerrado el paso a las cámaras donde se produce el proceso de combustión.
Las culatas están compuestas por aluminio o hierro fundido y se encuentran unidas al motor mediante alguna junta y tornillos; al respecto es necesario conocer que este sistema debe permitir el rápido enfriamiento del área donde se ubican.
Función de la culata Básicamente la culata es un elemento que permite que los cilindros del motor queden sellados ante la combustión a fin de evitar que se pierda la compresión. Además de acuerdo al tipo de material de combustión, sea gasolina o diesel; pueden funcionar para dar soporte a las bujías, el eje de levas, los conductos de agua refrigerante, la válvula de admisión y el escape.
Estas tapas están muy sujetas al motor para que el proceso de sellamiento sea muy fuerte; para ello se utilizan las juntas de culata, las cuales deben estar compuestas por materiales flexibles y de gran resistencia al calor. La función que cumplen las culatas dentro del motor es muy importante para preservar la vida de este órgano vital en coches de uso cotidiano, vehículos de carga, productos de colección y coches de competición; por ello, para todos estos y muchos más.
Marco Teórico: La culata está formada por una pieza de Hierro fundido o aluminio encargada de sellar superiormente los cilindros de un motor de combustión para evitar la pérdida de compresión. También tiene la
función de alojar en ella el eje de levas, las bujías (en motores gasolina), válvulas de admisión y escape y conductos de agua para la refrigeración de esta. La culata, también denominada cabeza del motor, consiste en un bloque de metal, generalmente de hierro fundido o aleación de aluminio, que sella la parte superior de los cilindros de un motor de combustión evitando así que haya pérdidas de compresión.
Se fabrica con estos materiales buscando un equilibrio entre altos niveles de resistencia y rigidez combinados con una buena conductividad térmica que permita liberar al exterior el calor de la cámara de combustión mejorando así el rendimiento del vehículo al elevar la relación de compresión.
Las culatas de aluminio, aunque cuentan con mejores propiedades de conducción del calor y son más ligeras, resisten peor la fricción de los pistones, por lo suelen llevar un revestimiento de acero y son más caras que las de fundición de hierro.
La culata se encuentra unida al bloque motor por medio de tornillos y una junta amianto (junta de culata), que se encarga de sellar con firmeza y flexibilidad ambos componentes para soportar las altas temperaturas producidas por el motor e impedir fugas de compresión o líquido refrigerante.
La culata se encuentra fuertemente unida al bloque y para sellar completamente se coloca entre culata y bloque un elemento llamado junta de culata. La junta de culata está constituida por materiales flexibles capaces de soportar las grandes temperaturas que genera el motor.
Aunque visualicemos la culata como una tapa para los cilindros, es algo más que una única pieza que cierra el bloque motor; el probablemente el elemento más complejo del vehículo pues sobre ella se asientan numerosos componentes que, en caso de sufrir desgastes u holguras pueden acabar por afectar a la estructura principal. Así que entre sus funciones también se encuentra la de alojar:
-El tren alternativo: cigüeñal, bielas y pistones; así como conexiones o aberturas para dispositivos que se accionen con la rotación del cigüeñal como pueden ser las bombas de agua, aceite y combustible.
-Las válvulas de admisión y escape.
-El árbol de levas o apoyos para el mismo en caso de motores donde el eje de levas vaya montado fuera (como los motores OHV). -Orificios para las bujías si se trata de un motor de gasolina o para los inyectores o incluso una precámara de combustión si es un motor diésel. -Conductos para la refrigeración: en motores de refrigeración líquida tiene oquedades para la circulación del agua de enfriamiento y otras cavidades tubulares para el aceite lubricante con un filtro también fijado a la misma.
Uno de los principales síntomas de avería de la culata es la aparición de humo blanco en el escape de modo continuo, ya que suele indicar que ha entrado agua durante a combustión a causa de una rotura o filtración de la culata.
HUMO BLANCO EN LA COMBUSTIÓN Uno de los síntomas mostrados por una avería en la culata es el humo blanco en el escape de forma continuada. El humo blanco aparece a causa de la entrada de agua durante la combustión debido a una rotura en la junta o una rotura en la culata permitiendo esta filtración.
COMPROBACIÓN DE LA PLANITUD. RECTIFICADO DE LA CULATA
Efectuada la limpieza, se procederá a la verificación individual de cada uno de los componentes del motor, efectuando las mediciones oportunas con los equipos de medida adecuados. Durante esta fase se tendrá presente que el fabricante determina en sus manuales de reparación unas tolerancias máximas de desgaste y otras de montaje, a las cuales habrá que atenerse, así como a las instrucciones de montaje y desmontaje. Antes de dar comienzo a esta operación, resulta conveniente observar si existen fugas de aceite, agua, etc., si es así, en el posterior montaje deben corregirse estas fugas.
Conclusiones: -Para mantener en buen estado la culata de tu motor para evitar ésta u otras averías,hay que darle un mantenimiento adecuado a las culatas. -En el montaje de la culata sobre el bloque de cilindros, es necesario resaltar que el apriete de los tomillos de fijación debe realizarse en dos fases como mínimo, siguiendo un determinado orden .
Mediciones de la Culata y el Cigüeñal INTRODUCCION La mayoría de las instalaciones necesitan aprovechar al máximo sus motores ya que su sustitución supone un gran esfuerzo, no sólo económico sino también físico. Las mediciones eléctricas, de resistencia de aislamiento y térmicas son tres pruebas que pueden ayudar a solucionar los problemas de los motores, variadores y circuitos eléctricos asociados, así como a prolongar su ciclo de vida operativo.
El Block de Cilindro es la parte media del motor, y en él se encuentra los componentes que mayor fuerza o torque recibe. Debido a que sobre estos de percibe la explosión del combustible que luego se convierte en un movimiento mecánico. Debido a esta condición estas piezas no pueden tener fallas internas, daños o deformaciones, ya que podrían causar una Falla Catastrófica.
Ovalamiento del Cilindro de Motor:
Esta medición nos permite saber si el pistón tiene un juego en la sección de la biela, haciendo así que la cabeza del pistón tenga un pequeño movimiento hacia los costados y no tenga un movimiento rectilíneo. Esto puede generar un desgaste prematuro en alguno de los costados del cilindro, anillos de compresión, pasador de pistón, biela, etc. Siguiendo con el tema, la forma correcta de saber si tiene un Ovalamiento el cilindro, es utilizar un Micrómetro de Interior o Alexómetro de 2 puntas, con esta herramienta se debe realizar dos medidas una “X” y una “Y”, en la eventualidad que algunos de estas dos medidas es distinta a la otra nos indica que tiene un Ovalamiento el cilindro. El nivel de Ovalamiento solo debemos hacer X-Y, el cual nos indica el que tan grave es el Ovalamiento, esto debe ser comparado con el manual de fabrica del motor, para saber si esta dentro de parámetros permisibles.
Conicidad del Cilindro de Motor: Esta medición o verificación, va muy de la mano con la anterior “Ovalamiento del Cilindro”, ya que las medidas obtenidas de X-Y, debe ser realizada en 2 puntos más dentro del cilindro. Por trabajo normal del pistón, en la parte superior del cilindro se desgasta más que en la parte inferior. Debido al incremento de presión, altas temperaturas alcanzada y baja lubricación.
Las medidas deben ser tomadas igual que en el caso anterior, la única diferencia es que debe realizarse en 3 puntos distintos a lo largo del cilindro, y hacer la comparación de los resultados obtenidos en X-Y.
Holgura de los Anillos de Pistón: Esta es una de las medidas que uno puede realizar al momento de sacar los pistones, esto nos permite saber que tanto desgaste tienen los Anillos de Pistón o el desgate del alojamiento de los Anillos. Esta medición se puede realizar de 2 formas:
La primera es hacerlo con el Anillo usado, lo cual nos permite saber cuánto desgaste tiene el Anillo. La segunda forma es hacerlo con un Anillo nuevo, lo cual nos muestra que tanto desgate tiene el alojamiento de los Anillos de Pistón.
Conicidad de Cigüeñal: Esta verificación es muy parecida a la hecha al cilindro de pistón, por un desequilibro en el eje puede causar una desgaste desigual.
Un desgaste desigual en este componente puede causar un daño considerable en las distintas piezas que trabajan en conjunto.
La conicidad del cigüeñal puede causar conicidad el los cilindros, desgaste prematuros en los metales de cigüeñal y biela, e incluso fracturas en los componentes.
Esta medición se debe realizar con un micrómetro, al igual que la conicidad de los cilindros se deben realizar 2 medidas en 3 puntos distintos a lo largo del cigüeñal.
UNIVERSIDAD CATOLICA SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES
Escuela profesional: ingeniería mecánica mecánica-eléctrica y mecatrónica
Curso: TECNOLOGIA AUTOMOTRIZ
Presentado por:
Paucar conto diego
AREQUIPA-2017
