Trabajo Práctico de Distribución Automotriz

Asignatura: Máquinas Térmicas. Profesor: Carlos Iglesias. Alumnos: Palacio Emiliano, Rivas Nicolás. Curso: 6to 1era. Turno: Mañana. Colegio: E.P.E.T. Nº8.

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Año Lectivo: 2012. Índice: Distribución……………………………………………………….1 Sistemas de Distribución………………………………………….1 Con Lumbreras……………………………………………1 Con Válvula Rotativa……………………………………..2 Con Válvulas Laterales en el Bloque……………………. 3 Con Válvulas en Cabeza (en la culata)……………………3 Distribución con Culatas Multiválvulas…………………………..4 Culata de dos Válvulas por Cilindro………………………4 Culata con tres Válvulas por Cilindro……………………..5 Culata con cuatro Válvulas por Cilindro…………………..6 Culata con cinco Válvulas por Cilindro……………………7 Elementos que Componen el Sistema de Distribución…………...7 Árbol de Levas…………………………………………….7 Diagramas de Elevación, Velocidad y Aceleraciones….10 Aceleraciones….10 Empujadores……………………………………………...12 Empujadores Hidráulicos……………………………….14 Funcionamiento en fase abierta…………………..14 Funcionamiento Funcionamiento en fase cerrada…………………. 15 Varilla Empujadora…………………………………… Empujadora………………………………………16 …16 Balancines………………………………………………...16 Sistemas de regulación del juego entre levas y válvulas…17 Válvulas…………………………………………………..18 Muelles para las Válvulas………………………………...1 Válvulas………………………………...199 Proceso del funcionamiento en el muelle de válvula…20 Accionamiento Desmodrómico…………………………………2 Desmodrómico…………………………………211 Sistemas de mando de Distribución…………………………….22 Por Engranajes…………………………………………..2 Engranajes…………………………………………..222 Por árbol de reenvío……………………………………..23 r eenvío……………………………………..23 Por Cadena………………………………………………23 Por correa dentada……………………………………….2 dentada……………………………………….244 Combinación de dos sistemas diferentes………………..25 Correa y Piñones………………………………..…..25 Cadena y Engranajes………………………….…….2 Engranajes………………………….…….255 Diagrama angular de la distribución de un motor de 4 tiempos…26 Interpolación de los Diagramas de la distribución………………27 El Reglaje………………………………………………………..30 Correa de Distribución…………………………………………..30 Cambio de la correa de Distribución……………..……31 • •

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Distribución: La distribución, en un motor térmico, es el conjunto de elementos que, debidamente sincronizados con el giro del cigüeñal, se encargan de abrir o cerrar las válvulas para que la mezcla, en el motor Otto, y el aire, en el motor Diesel, entren en el cilindro en el momento adecuado y los gases quemados, una vez utilizados, fluyan hacia el exterior.

La distribución juega un papel muy importante a la hora de realizar el cálculo de un motor, ya que es la responsable entre otros aspectos de conseguir el máximo rendimiento térmico del motor y, a su vez, los mínimos consumos de combustible y las menores emisiones contaminantes. contaminantes. Por ello el cómputo del momento exacto de la apertura de las válvulas, así como del tiempo o grados de giro del cigüeñal que deben















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Con lumbreras (motores de dos tiempos). Con válvula rotativa. Con válvulas laterales en bloque. Con válvulas en cabeza (en la culata).

Con Lumbreras: En los motores de dos tiempos, la admisión de la mezcla y el escape de los gases quemados no se efectúan a través de las válvulas sino a través de un conjunto de orificios en el cilindro que, convenientemente obturados por el propio pistón, permiten que se cumpla la distribución (motor de 2 tiempos).

Con Válvula Rotativa: Denominada también de disco rotativo. En algunos motores de dos tiempos de alto rendimiento, la admisión de la mezcla al cárter se consigue a través de un disco que solidario al cigüeñal obtura o no el conducto de admisión.















En estos dibujos se recogen los ejemplos más significativos de válvulas rotativas de tipo de disco. El primer ejemplo se refiere a una válvula montada directamente directamente en el cigüeñal, mientras que los demás requieren un eje auxiliar. En rojo se indica el disco rotativo y en verde el flujo de la mezcla carburada.

Con Válvulas Laterales en el Bloque: En los motores con válvulas laterales, todos los órganos de la distribución están dentro del bloque. El árbol de levas, arrastrado por una cadena o por varios piñones cilíndricos, normalmente con dientes helicoidales para reducir ruidos, controla directamente las válvulas mediante un empujador dotado de un sistema mecánico para poder regular el juego de funcionamiento. funcionamiento.

Con Válvulas en Cabeza (en la culata):















Si el árbol de levas está montado en el bloque, el movimiento se transmite tr ansmite a las válvulas mediante un empujador, una varilla y un balancín dotado de un sistema mecánico de reglaje o un empujador hidráulico.

Si el árbol (o los árboles) de levas está situado en la culata, las soluciones posibles son múltiples y también muy diferentes. El árbol de levas puede ser único 1ACT = 1 Arbol di Comando in Testa (SOHC, del inglés Single Over Head Camshaft = un árbol de levas en la culata) o doble por culata 2ACT (DOHC del inglés Double Over Head Camshaft = doble árbol de levas en la culata), en este último caso un árbol controla las válvulas de admisión y el otro las de escape. La distribución tipo 1ACT se llama también mono-árbol, la de 2ACT se llama biárbol.

Estos dos últimos sistemas son los más empleados actualmente en la construcción de motores para el automóvil.

















El elemento que sobre todo caracteriza la forma y la estructura de las culatas es el número y la situación de las válvulas. Actualmente, para motores con válvulas en la culata, se construyen de dos a cinco válvulas por cilindro.

Culata de dos Válvulas por Cilindro: Es la solución más empleada. Las válvulas se alinean si el árbol de levas está situado en el bloque, si está en la culata, las válvulas pueden alinearse, si la distribución es con un sólo eje (Dib. 45), o disponerlas en V, si la distribución es con un árbol con balancines, o con dos árboles (Dib. 46).

Culata con tres Válvulas por Cilindro: Permite un mejor rendimiento volumétrico a altos regímenes de rotación, con un coste intermedio entre las dos y las cuatro válvulas por cilindro. La distribución puede ser con dos árboles (Dib. 47) o con uno sólo con balancines (Dib. 48).















Culata con cuatro Válvulas por Cilindro: Es la solución que más se está utilizando en los motores de elevadas prestaciones y de reciente producción (Dib. 49). Permite elevados rendimientos volumétricos volumétricos y elevados regímenes de rotación, pero la potencia a bajos regímenes es peor. Este problema se reduce utilizando colectores modulares (longitud y capacidad variables) y variadores de fase. Es más costoso que los anteriores.















En estas culatas las válvulas están alineadas por parejas y las dos parejas se colocan en V, formando un ángulo de 35º a 45º entre ellas; la cámara de combustión es más compacta. Existen también soluciones donde las válvulas tienen una posición radial; de este modo se optimiza la forma de la cámara de combustión, pero el mecanismo de mando es mucho más complejo.

Culata con cinco Válvulas por Cilindro: Es una solución muy poco utilizada, que prima los elevados rendimientos volumétricos, pero con costes costes muy altos. Esta solución se utiliza en algunos motociclos y en algunos motores de competición de Formula 1 (Dib. 52). En la culata de cinco válvulas la distribución es siempre de dos árboles; de las tres válvulas de admisión, la central está menos inclinada que las laterales, para que puedan controlarse con el mismo eje. Es evidente en este caso la ventaja de usar empujadores hidráulicos.















Elementos Elemento s que Componen el Sistema Sistem a de Distribución Distrib ución: Los elementos que componen el sistema de la distribución, básicamente son los siguientes: • • • • • • •

Árbol de levas. Empujadores. Varilla empujadora. Balancines. Sistema de regulación del juego de válvulas. Válvulas. Muelles para las válvulas.

Árbol de Levas: El árbol de levas o eje de levas es el órgano del motor que controla la apertura y el cierre de las válvulas de admisión y de escape. Está constituido por un eje de acero al carbono forjado y cementado en el que están mecanizadas las levas para la apertura de las válvulas y otras para dar movimiento a otros órganos. El árbol de levas recibe movimiento desde el cigüeñal.

Las levas o excéntricas provocan un movimiento oscilatorio del elemento causante de la apertura de la válvula. El elemento que provoca la apertura de la válvula, cuando está sujeta a un movimiento















Cuando al mismo tiempo cumple un movimiento oscilante de rotación alrededor de un eje o punto de apoyo, toma el nombre de balancín.

El árbol de levas controla las válvulas en la apertura y las guía en el cierre, puesto que cada válvula sigue el perfil de la leva gracias a la acción de uno o dos muelles concéntricos.

















En el proyecto del árbol de levas la fase más delicada la representa r epresenta el diseño de las excéntricas. En realidad, el perfil de éstas determina el momento de las aperturas de las válvulas, los tiempos de apertura y la elevación de las mismas (determinando el diagrama de distribución).

● Los perfiles de las levas para las válvulas de admisión suelen ser distintos a los de las levas para el escape. El perfil de la leva se divide en tres partes: -Un trazo circular que se define como zona de reposo que corresponde al cierre de la válvula (que hace parte del círculo base). -Un trazo circular de radio más pequeño, llamado cabeza de la leva, que corresponde a















Diagramas de Elevación, Velocidad y Aceleraciones Aceleraciones La elevación y los tiempos de apertura de la válvula definidos en el diagrama de la distribución, teniendo en cuenta la cadena cinemática cinemática entre la leva y la válvula, se obtienen dando el oportuno perfil y dimensión a la leva.















La válvula empieza a abrirse en correspondencia correspondencia del punto 1 cuando no hay holgura entre la excéntrica y la cadena cinemática. Durante el desplazamiento del contacto del punto 1 al 2, el movimiento movimiento de la válvula válvula se acelera (aceleración (aceleración positiva), mientras mientras del punto 2 al 3 se frena frena (aceleración negativa); negativa); de hecho hecho la velocidad de la válvula pasa del del valor cero en el punto 1 al máximo valor en el punto 2 para después anularse en el punto 3 donde la aceleración negativa alcanza su valor máximo. Lo mismo sucede cuando se cierra la válvula. Estableciendo un oportuno diagrama de aceleración, mediante una serie de cálculos, se puede obtener obtener el diagrama de la elevación elevación de la válvula válvula del que se obtiene después después el perfil de la excéntrica. excéntrica.















Es uno de los elementos interpuesto entre la leva y el vástago de la válvula. Los empujadores también llamados taqués, son unos vasos cilíndricos que tienen la misión de transformar el movimiento giratorio de la leva en movimiento rectilíneo, desplazando la válvula directa o indirectamente a través de mecanismos auxiliares.















Las dilataciones de los órganos de la distribución en los distintos campos térmicos de funcionamiento no son uniformes: el vástago de la válvula se dilata en una magnitud diferente que la estructura de su alrededor, por tener coeficientes de dilatación distintos, y obligando esto a dejar un cierto juego para evitar que en la fase de cierre de las válvulas, se apoyen sobre el órgano de su accionamiento, en lugar de apoyarse sobre su asiento, provocando la falta de estanqueidad requerida.

















Los empujadores o taqués tienen la tarea de conectar el vástago de válvula con la respectiva excéntrica del árbol de levas. En caso de taqué hidráulico, las tazas están realizadas en modo de recuperar automáticamente el juego entre el vástago de válvula y la excéntrica con la ventaja de reducir: -Las intervenciones de mantenimiento. -La rumorosidad del motor. •

Funcionamiento en fase abierta:















En la fase de cierre de la válvula, para que el empujador, debido a la acción del muelle (5), siga el perfil de la leva, se crea una depresión en el interior de la cámara (6) que provoca la apertura de la válvula de bola (4), permitiendo la entrada de aceite. El aceite que entra en la cámara (6) sustituye el que se filtra en la fase anterior de apertura de la válvula.















La varilla empujadora es un elemento intermedio que se monta entre el empujador y el balancín; su misión misión es trasladar el movimiento movimiento lineal del empujador empujador hasta el balancín balancín para que éste lo transforme en oscilatorio. oscilatorio. Están construidas en acero al carbono o incluso en aleaciones especiales con titanio, con el fin de aligerar su peso y evitar las inercias.















Para regular el juego j uego de funcionamiento existen diferentes procedimientos en función del sistema de accionamiento utilizado. El sistema de regulación r egulación manual puede ser de dos tipos: -Accionamiento indirecto: En este caso se actúa sobre un tornillo de regulación ubicado en el balancín o en el propio empujador.

Sistema de reglaje por tornillo.















Las válvulas de los motores de combustión interna son los órganos que controlan la admisión y el escape de los gases en la cámara de combustión mediante su apertura y cierre. Están dotadas de un movimiento alternativo, abriéndose hacia el interior de la cámara de combustión. La estanqueidad del cierre se ve favorecida por la presión de los gases en la cámara de combustión que inciden en ellas.









































































Por árbol de reenvío: El sistema por árbol de reenvío se suele utilizar en los motores para disminuir las partes en movimiento alternativo y evitar los inconvenientes dimensionales dimensionales de otro tipo de accionamiento. Está constituido por un eje, perpendicular al cigüeñal, que recibe y transmite el movimiento a través de unos engranajes.









































































Se establecen los siguientes ángulos:







































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