01:03-50 Edición 1
Motor 12, autobús Descripción del funcionamiento
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Descripción del funcionamiento
Índice Bloque.......................................................................3 Pistones .....................................................................5 Bielas ........................................................................7 Cigüeñal....................................................................8 Mecanismo de válvulas ............................................9 Distribución ............................................................10 Sistema de lubricación............................................14 Turbocompresor......................................................19
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Bloque
Bloque
El bloque del motor está fundido en una pieza, con culatas separadas para cada cilindro. Los pistones corren por camisas de cilindro húmedas.
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Camisas Las camisas son intercambiables. Una empaquetadura de acero con juntas de goma vulcanizada en su sitio hermetizan entre la camisa y la culata. (Una junta para cada cilindro). Las camisas, que sobresalen ligeramente del plano del bloque, presionan la junta contra la culata, para una hermetización perfecta.
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Los anillos de goma fijados por vulcanización hermetizan contra los conductos para refrigerante y aceite lubricante.
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Bloque
La temperatura en la cámara de combustión y alrededor de la misma es muy elevada. Las camisas de los cilindros tienen fijación en bajo para permitir el enfriamiento hasta la culata. Así se reduce la temperatura de los segmentos, con la consiguiente prolongación de la vida de servicio de los pistones y las camisas.
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Pistones
Pistones
Una de las ventajas de los pistones oscilantes es que soportan mayores cargas que los pistones convencionales. Por ello, los motores con pistones oscilantes pueden desarrollar mayor potencia.
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Los pistones, del tipo oscilante, están divididos y tienen la falda de aluminio y la cabeza de acero.
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Pistones
Un rebaje en la cabeza del pistón forma la cámara de combustión, que tiene forma ahuecada con un abombamiento en el centro.
Para facilitar el movimiento del pistón, es necesario que haya un espacio entre éste y la pared del cilindro. Por ello, el pistón tiene dos cilindros de compresión cuya tarea consiste en hermetizar el espacio y disipar el calor del pistón.
El segmento rascador no deja que pase aceite de la caja del cigüeñal a la cámara de combustión, donde sería consumido.
La forma del pistón y los segmentos tiene importancia para la fiabilidad del motor, la lubricación, el consumo de aceite y el consumo de combustible.
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En la parte interior del segmento rascador hay un expansor que contribuye a empujar el segmento contra la pared del cilindro. El expansor consiste en un muelle helicoidal.
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Bielas
Bielas
El pie de la biela tiene forma de cuña. Esto deja más superficie de cojinete, tanto en el pistón como en la biela.
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La parte inferior de la biela está dividida al sesgo, para poder sacar el pistón y la biela a través del cilindro.
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Cigüeñal
Cigüeñal
Cada embolada de compresión actúa como freno del cigüeñal, mientras que cada embolada de combustión contribuye a aumentar su velocidad de rotación. Durante cada revolución, los pistones y las bielas cambian dos veces de dirección. Esto significa que el cigüeñal está sometido a muchas fuerzas en cada revolución. La elección de material es importante para la vida de servicio del cigüeñal. También se exige mucho de la forma y el acabado superficial. Así, por ejemplo, la calidad del acabado superficial de las muñequillas es importante para evitar la rotura por fatiga.
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Las muñequillas del cigüeñal están endurecidas hasta una profundidad suficiente para poder rectificarlas varias veces.
Los cojinetes de bancada y los casquillos de cabeza de biela consisten en tres capas. La capa exterior es de acero, la capa intermedia de bronce al plomo y la capa en contacto con el cigüeñal es de plomo e indio o plomo, estaño y cobre. Normalmente, la capa interior se gastará con el uso del motor. Como cojinetes axiales del cigüeñal, se emplean arandelas axiales en el cojinete de bancada posterior. Estas arandelas axiales tienen distintos espesores para poder mantener el juego axial del cigüeñal después de la rectificación y ajuste.
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Mecanismo de válvulas
Mecanismo de válvulas
La misión del mecanismo de válvulas es actuar sobre las válvulas para que abran y cierren en el momento oportuno con relación a la posición del cigüeñal y del pistón. El árbol de levas es accionado por los piñones de la distribución, de forma que gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal. Las levas del árbol, dos por cilindro, accionan los empujaválvulas. Un extremo de cada varilla de empuje descansa sobre el empujaválvulas y el otro actúa sobre el balancín. La varilla de empuje tiene en un extremo un tornillo de ajuste cuya punta en forma de bola descansa sobre la varilla de empuje, de forma que el empujaválvulas siga siempre el árbol de levas.
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Los anillos de los asientos de las válvulas están montados a presión en la culata. El empleo de un material muy resistente en la fabricación de estos anillos prolonga la vida de servicio de los asientos de las válvulas. No obstante, se pueden cambiar los anillos en caso necesario.
El uso de cuatro válvulas por cilindro aumenta el área de válvulas, facilitando así el llenado de aire del cilindro. Al mismo tiempo, se requiere menos energía para expulsar los gases de escape.
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Se reduce el trabajo de intercambio de gases y mejora el rendimiento del motor, con la consiguiente reducción del consumo de combustible.
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Distribución
Distribución Piñones de la distribución
En el motor 12, los piñones de la distribución se encuentran en el canto posterior del motor. Los componentes importantes, tales como la bomba de inyección y el mecanismo de válvulas necesitan una regulación exacta. Están conectados al canto trasero del cigüeñal, cerca del volante, donde la rotación del cigüeñal es más uniforme. La configuración de los piñones puede variar, según el motor esté equipado con inyectores y comba de inyección o con inyectores bomba (denominados PDE).
Motor con inyectores bomba En los motores dotados con inyectores bomba, el piñón del cigüeñal acciona un piñón intermedio. Desde el piñón intermedio, se acciona el árbol de levas, el compresor de aire comprimido y la bomba hidráulica. Además, el cigüeñal acciona una bomba hidráulica, la cual a su vez acciona el motor del ventilador.
Motor con inyectores bomba
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Piñón de bomba de aceite Piñón del cigüeñal Piñón intermedio Piñón de la bomba hidráulica Piñón del compresor de aire comprimido Piñón del árbol de levas Piñón de bomba hidráulica, toma de fuerza para ventilador
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Distribución
Motor con bomba de inyección
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El piñón del cigüeñal acciona dos piñones intermedios, uno de los cuales acciona el árbol de levas. El piñón del árbol de levas acciona a su vez la bomba de inyección y la bomba hidráulica. El otro piñón acciona el compresor.
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Motor con bomba de inyección
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Piñón de bomba de aceite Piñón del compresor de aire comprimido Piñón del cigüeñal Piñón intermedio Piñón de la bomba de inyección Piñón del árbol de levas Piñón de la bomba hidráulica
El árbol de levas y la bomba de inyección giran a la mitad de la velocidad del cigüeñal. Para facilitar el montaje, los piñones están marcados en un diente o en el espacio entre dos dientes.
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En los motores con bomba de inyección, el piñón de la bomba de inyección tiene un orificio ovalado para ajustar el avance de la inyección (ángulo α).
Motor con bomba de inyección
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Distribución
Transmisión por correa La transmisión por correa acciona la bomba de refrigerante y los alternadores. Según el tipo de alternadores que tenga el motor, la correa puede ir montada de tres formas diferentes. Si el autobús está equipado con compresor de aire acondicionado, éste será accionado por un circuito de correa separado. La correa es del tipo Poly-V, una correa lisa con ranuras en forma de V en su interior. Este tipo de correa permite disponer rodillos ruptores en el exterior, para aumentar el ángulo de cobertura de las poleas. Se usa un tensor automático para obtener la tensión adecuada de la correa.
La transmisión por correas es accionada por el cigüeñal. Los impulsos de fuerza procedentes de los pistones producen vibraciones de torsión en el cigüeñal. Estas vibraciones alcanzan su máximo nivel a un cierto régimen. Las vibraciones de torsión se hacen notar de la forma siguiente: - Supongamos que el extremo posterior del cigüeñal y el volante giran a una velocidad uniforme durante una revolución completa. Con relación al volante, el extremo delantero del cigüeñal aumentará y disminuirá su velocidad varias veces durante cada revolución. - Las oscilaciones podrían causar ruido en los piñones de la distribución. Un amortiguador de vibraciones reduce las vibraciones en el extremo delantero del motor.
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Distribución
Circuito de correa para instalación con un alternador de 1 x 140 A
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Alternador, 140 A Alternador, 65 A Rodillo ruptor Polea del cigüeñal Tensor de correa Bomba de refrigerante Correa Poly-V
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Circuito de correa para instalación con dos alternadores de 2 x 140 A
Circuito de correa para instalación con dos alternadores: 1 x 140 A y 1 x 65 A
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Sistema de lubricación
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Sistema de lubricación
Una bomba de aceite accionada por el piñón del cigüeñal produce la circulación necesaria para que el aceite lubricante llegue a todos los puntos de lubricación y fluya a través del filtro y del enfriador de aceite.
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Sistema de lubricación
Bomba de aceite El aceite lubricante procedente del cárter pasa por un colador antes de llegar a la bomba de aceite. Después de la bomba de aceite, el aceite lubricante pasa por una válvula de seguridad.
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Una presión demasiado elevada del aceite podría someter la bomba de aceite y otros componentes del sistema de lubricación a esfuerzos demasiado elevados.
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La presión del aceite ha de ser lo suficientemente alta para que circule el volumen de aceite necesario para lubricar y enfriar todos los puntos de lubricación.
Enfriador de aceite Desde la bomba de aceite, el aceite lubricante va por conductos en el bloque hasta el enfriador de aceite, que está situado detrás de las tapas laterales del bloque. Todo el caudal de aceite pasa por el enfriador de aceite, donde lo enfría el refrigerante del sistema de refrigeración.
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En la carcasa del enfriador de aceite hay una válvula de apertura para enfriar los pistones. A bajo régimen (ralentí) no tiene lugar ninguna refrigeración de los pistones.
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Sistema de lubricación
Filtro de aceite Desde el enfriador de aceite, el aceite lubricante va a un filtro de paso total para limpieza. El filtro tiene un cartucho de papel por donde pasa todo el caudal del aceite. En el portafiltro hay una válvula de rebose que se abre si se obtura el filtro. El motor recibe siempre aceite pero, si el filtro está obturado, el aceite que llega al motor estará sucio. Cambiar el filtro a los intervalos indicados en el programa de mantenimiento de Scania.
Filtro centrífugo Después del filtro de paso total, el aceite pasa al conducto principal de aceite. Desde este conducto, se conduce parte del aceite al filtro centrífugo y, una vez filtrado, al cárter. El exceso de aceite es drenado de vuelta al cárter, pasando por una válvula de paso que se asegura de que no suba demasiado la presión en el sistema de aceite. El filtro centrífugo tiene un rotor que gira por efecto de la reacción del aceite lubricante, pulverizado por dos boquillas en el fondo del rotor. Las impurezas son lanzadas contra la pared del rotor, donde quedan pegadas y forman un depósito sólido. Es necesario desarmar y limpiar el rotor a intervalos regulares.
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Sistema de lubricación
Conductos de aceite lubricante El aceite lubricante llega por conductos en el bloque del motor a los cojinetes del árbol de levas y a los cojinetes de bancada.
El aceite lubricante a los balancines llega por un conducto directo desde el conducto principal.
Los conductos del cigüeñal llevan el aceite a los cojinetes de las bielas.
Este conducto está sometido a presión continua. El aceite es conducido a los ejes de los empujaválvulas por ranuras en el cojinete del árbol de levas. Los ejes de los empujaválvulas tienen conductos taladrados para lubricar los empujaválvulas.
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Sistema de lubricación
El aceite lubricante del motor enfría los pistones. Boquillas especiales, una en cada cilindro, pulverizan el aceite bajo la cabeza del pistón.
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El aceite lubricante es conducido por un orificio al interior de una camisa de refrigeración en la cabeza del pistón y sale por otro orificio.
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Turbocompresor
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Turbocompresor
Parte de la energía del motor se emplea para accionar un turbocompresor. La tarea del turbocompresor es aumentar la cantidad de aire a los cilindros del motor. El aumento del aire al motor permite quemar más combustible, mejorando con ello la potencia y el rendimiento en comparación con un motor sin turboalimentación. El turbocompresor consiste en una turbina y un compresor. La turbina es accionada por los gases de escape del motor. El compresor comprime el aire de admisión al motor.
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Turbocompresor
El rotor del compresor va montado en el mismo eje que el rotor de la turbina. Entre el compresor y la turbina se encuentra el alojamiento del cojinete. La mayor potencia del motor produce más gases de escape. El aumento de los gases de escape hacen que el rotor de la turbina, y con ello el del compresor, giren a más velocidad. Así se adapta la cantidad de aire a la necesidad del motor sin ningún dispositivo especial de regulación.
Esto exige equilibrio perfecto y enfriamiento y lubricación muy eficaz de todas las piezas giratorias. El eje está soportado por dos casquillos que giran libremente en el alojamiento del cojinete. Las juntas del alojamiento de cojinete contra la turbina y el compresor consisten en dos anillos de estanqueidad parecidos a los segmentos de los pistones.
Los rotores del turbocompresor giran a gran velocidad. A plena potencia, la velocidad de rotación es de aproximadamente 100 000 r/min. Al mismo tiempo, la temperatura del rotor de la turbina asciende a más de 600 ˚C.
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Turbocompresor
Enfriamiento del aire de admisión El aire después del turbocompresor es conducido por tubos al enfriador del aire de admisión, que está situado delante del radiador. El aire de admisión es enfriado por el viento de la marcha y por el ventilador, y pasa seguidamente por el radiador. Una vez enfriado, el aire de admisión es conducido a los tubos de admisión, que distribuyen el aire a los cilindros.
El enfriamiento del aire de admisión hace que el aire que fluye al interior de la cámara de combustión esté más frío de lo que habría sido el caso si llegara directamente del turbocompresor. El aire de admisión más frío significa que se puede permitir un mayor aumento de la temperatura durante la combustión, aumentando el rendimiento del motor.
Para conseguir la combustión eficaz, la diferencia entre las temperaturas más alta y más baja del aire durante la combustión deberá ser lo más alta posible.
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