Partes de un Motor

INSTITUCIÓN EDUCATIVA 

"CENTRAL TÉCNICO"

PROYECTOS ESCOLARES

TEMA: INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA AUTOMOTRIZ 

ALUMNO: Rodríguez Narváez Andy

DOCENTE: ING. JULIO CALVOPIÑA

AÑO LECTIVO:

2018-2019

Partes de un Motor

Árbol de levas

 Concepto simple para el árbol de levas

Es una pieza hecha de hierro fundido u órgano del motor que regula y controla el movimiento de las válvulas de admisión y de escape, el cual está formado por un eje en el cual se colocan distintas levas en cuanto a formas y tamaños, estas a su vez están orientadas en maneras diferentes para así activar diferentes mecanismos e intervalos repetitivos como por ejemplo las válvulas, en pocas palabras es un temporizador mecánico cíclico.

Su descripción

El árbol de levas está compuesto por un eje central y en él están adheridas las levas que no son más que unas prominencias con tramos curvilíneos, este es el que actúa sobre el taqué junto con muñones de apoyo sobre los que gira y su número varia en funciona l esfuerzo a transmitir.

Cómo funciona el árbol de levas

El funcionamiento, aunque obviamente es técnico y mecánico, de igual manera va a depender del arranque eléctrico, porque como dijimos en un principio todos los componentes de un vehículo están íntimamente conectados de tal manera que uno no puede funcionar sin el otro. Así que al girar la llave del contacto la misma manda un impulso eléctrico que en algunos casos se le denomina burro de arranque y el resultado es que hace girar el cigüeñal del motor y así comienza todo. Al hacer girar el cigüeñal esto empuja y retrae de manera repetitiva los pistones por medio de anclajes denominadas bielas, estas llevan y traen los pistones dentro de unos agujeros que llamamos cilindros.

Ahora bien, esto hace subir y bajar los pistones, lo cual genera que compriman la mezcla de aire y combustible generando una explosión con la chispa que produce el encendido de las bujías, todo se realiza en una zona del motor que se llama cámara de combustión, es decir, los pistones trabajan dentro del bloque del motor y las explosiones empujan a los pistones alternadamente y eso hace que el cigüeñal gire. El árbol de levas gira sobre cojinetes de fricción practicados directamente sobre el material de la culata, estos están lubricados a través de un sistema de lubricación por conductos que llegan a cada uno de los apoyos. Los árboles de levas se fabrican en una sola pieza de hierro fundido o de acero forjado, con gran resistencia a la torsión y al desgaste, y para lograr esto se le da un tratamiento de templado. De esta manera funciona el árbol de levas.

Aplicación y funcionamiento

Lo primero que vamos a destacar es que los árboles de levas no solo están en los coches sino también en los molinos, telares, sistemas de distribución de agua o martillos hidráulicos, pero su funcionamiento más aplicado es en la relacionada con el motor de combustión interna alternativo. Ahora bien, dependiendo de la ubicación del árbol de levas y la distribución de las levas, estas accionaran las válvulas a través de una varilla como en la primera época de los motores Otto, sistema SV, sistema de varillas, taqués o balancines. Más adelante, en la época de los motores diésel, el árbol de levas paso a estar ubicado en la culata, lo cual actualmente se le llama SOHC. En algunos modelos de coches como el Peugeot 504/505, Dodge 1500, Ford Falcón, los Renault 4, 6, 11, 12, y 19 y Ford, además de camiones diésel el árbol de levas se encuentra en el block del motor. Lo que nunca entonces se nos debe olvidar es que el árbol de levas hace funcionar las válvulas, unos son de admisión y otras de escape, estas son piezas metálicas en forma de clavo grande con una gran cabeza. Vamos a diferenciarlas:

Válvula de admisión: Permite que la mezcla aire-combustible procedente del carburador, penetre en la cámara de combustión del motor para que este efectué el tiempo de admisión.

Válvula de escape: Permite la expulsión al medio ambiente los gases de escape que se generan dentro del cilindro del motor, después que se quema la mezcla aire-combustible durante el tiempo de explosión.

Doble árbol de levas

Existen motores con dos árboles de levas, esto es para lograr hacer funcionar al sistema de llenado y vaciado (Admisión y escape) con mucha más potencia y con menor cilindrada, esto más que todo lo usan motores más pequeños. Esto trae ventajas y desventajas, de acuerdo con la óptica que se mire. Las ventajas son: Motor más aliviado con mejor admisión y escape de gases. Mayor potencia con el mismo tamaño de motor en cuanto a centímetros cúbicos. Mejor tiempo de respuesta gracias a la mejor admisión, y mejor aceleración. La desventajas es muy simple, sencillamente contiene más partes móviles, esto a la hora de una revisión, reajuste o cambios obviamente es más trabajoso.

Esperamos que nuestro pequeño análisis allá sido capaz de hacerle entender de una manera sencilla y no técnica, lo que es el árbol de levas, de que esta hecho, su aplicación y función en los motores.

Pistón

Un pistón es uno de los elementos básicos del motor alternativo, en particular del motor de combustión interna.

Hay muchas piezas que son vitales para el funcionamiento de nuestro carro, una de ellas es el pistón, que forma parte de los elementos móviles que encontraremos dentro del motor y que se encarga de comprimir la mezcla de aire y combustible en el cilindro.

El pistón es un elemento metálico en forma de cono que se encuentra dentro del cilindro y en el interior del bloque motor. Está cerrado en la parte superior, abierto en la inferior y se sujeta a la biela en la parte intermedia.

Está compuesto de varias partes, la cabeza, el anillo superior de compresión, el segundo anillo de compresión, el anillo de aceite, el perno del pistón y su seguro, la falda, el brazo de la biela, los cojinetes y los tornillos y la tapa de la biela.

Entre las características más importantes que debe tener el pistón, veremos que su estructura debe ser muy robusta en la parte donde soportan un mayor esfuerzo, es decir en la cabeza donde se encuentran los anillos.

También debe ser ligero y todos los pistones del motor deben tener el mismo peso para evitar desequilibrios en los cilindros, el material con el que se fabrica tiene que tener una excelente conductibilidad térmica para resistir altas temperaturas y es necesario que tenga una gran resistencia al desgaste y a la corrosión.

Cómo funciona

Al girar la llave cuando se enciende el carro, se envía un impulso eléctrico al motor de arranque que hace girar el cigüeñal y en su giro hace que los pistones suban y bajen para comprimir la mezcla de aire – combustible que ayudada por la chispa que aporta la bujía crea una explosión que empuja nuevamente el pistón para que se inicie otro ciclo de funcionamiento.

El movimiento del pistón es hacia arriba y abajo en el interior del cilindro, comprime la mezcla, transmite la presión de combustión al cigüeñal a través de la biela y fuerza la salida de los gases resultantes de la combustión hacia el escape produciendo un vacío en el cilindro que aspira la mezcla.

Los anillos de compresión o aros que se encuentran en la cabeza, sirven para prevenir que los gases escapen a través de la zona holgada que hay entre el pistón y las paredes del cilindro.

El anillo de aceite cumple la función de raspar el exceso de lubricante de las paredes del cilindro, que fluye regresando al cárter de aceite.

Debajo de la cabeza está el brazo de la biela, que se une a los pistones por un agujero donde están los cojinetes, los tornillos y su tapa. La biela se encarga de transmitir la fuerza recibida por el pistón hacia el cigüeñal y está sometida a esfuerzos de compresión y tracción.

Averías del pistón

Una de las más comunes serán los anillos quemados, ya que se encargan de regular la presión dentro de la cámara de combustión. Algunos de los síntomas de este problema serán un humo gris o blanco por el escape, una baja aceleración y un alto consumo de aceite.

También puede ser que el pistón se desgaste por una fricción inadecuada con los demás del bloque de cilindros o por falta de lubricación. En este caso notaremos un sobrecalentamiento que no tiene explicación por problemas eléctricos y goteras de aceite.

Otro daño puede ser que justamente el contrario, que los pistones estén demasiado sueltos. En este caso oiremos sonidos extraños en la zona del motor.

Volante Motor

¿Para qué sirve el volante motor?

El volante motor, también llamado volante de inercia, es una pieza que se encuentra situada en el extremo del cigüeñal. Su cometido es regular el giro del cigüeñal. Unido al volante motor se sitúa el embrague, transmitiendo el movimiento del motor a la caja de cambios y, posteriormente, a las ruedas. A la hora de sustituir el embrague de nuestro coche, es muy importante revisar el estado del volante motor y sustituirlo si es necesario.

El cigüeñal, debido al giro propio del motor, hay momentos en los que se aplica un impulso para acelerarlo, mientras que en otros tiende a pararse. Con la ayuda del volante motor, el giro del cigüeñal se regula y se mantiene constante. La energía que recibe en cada impulso, la devuelve posteriormente.

El material con el que está fabricado de forma habitual es de fundición. El montaje del volante motor sobre el cigüeñal se realiza en una única posición posible. Con esto, lo que conseguimos es equilibrar perfectamente el movimiento del motor. Cuantos más cilindros tenga el motor del coche, el giro de este será más regular, por lo que la masa necesaria del volante motor será menor.

Pero eso no es todo ya que, según las características del motor, será necesario montar un tipo de volante motor u otro. Es necesario tener en cuenta el arranque del motor, el ralentí o las aceleraciones, entre otros.

Si queremos conseguir un arranque del motor más sencillo o queremos mantener un correcto ralentí, el volante motor debe tener una masa mayor, mediante el cual conseguimos acumular una gran cantidad de energía en la primera fase, que será devuelta en las sucesivas. Si el motor está diseñado para tener una aceleración rápida, el volante motor que equipe el vehículo debe tener una masa menor, ya que facilita la aceleración.

En el contorno del volante motor se sitúa una corona dentada. Esta corona se utiliza para poner en marcha el motor gracias al motor de arranque, así como controlar las revoluciones de giro del motor, r.p.m., mediante el sensor correspondiente. En la parte exterior del motor también podemos encontrar información útil sobre las marcas del p.m.s. (punto muerto superior) y el avance del encendido.

Hoy en día, también nos podemos encontrar un volante motor bimasa. Estos volantes se componen de dos platos y, en medio de ellos, se sitúa un muelle helicoidal y un rodamiento de bolas. Además, con este tipo de volantes conseguimos un desembrague más progresivo, así como una reducción del ruido y vibraciones.

Una de las partes constitutivas de un coche y que es desconocido por muchos, pese a su vital importancia, es el Volante Motor, encargado de acumular inercia y regularizar el movimiento del motor en todo su funcionamiento.

Básicamente consiste en una rueda bastante pesada, generalmente de fundición o acero, que es colocada en el extremo del cigüeñal más próximo a la caja de cambios, montada utilizando tornillos autofrenables que son descentrados para evitar errores en su colocación.

El volante cuenta con el Entrante, la parte más importante del conjunto, que funciona como una especie de soporte para el embrague, lo que supone como una especie de control de la caja de cambios, haciéndo que ésta funcione o no de acuerdo al accionamiento del mismo.

El volante posee una llanta, donde se suelen grabar referencias que son verificadas por el mecánico en el momento del reglaje de la distribución y en el encendido.

En toda su perfieria, para poder engranar el piñón del motor eléctrico de arranque (también conocido como “automático”) esta pieza lleva un aro completamente dentado.

Puede que el término ‘volante motor’ no te suene en exceso, pero lo cierto es que este componente mecánico es vital en la mecánica de tu coche. Seguramente, en más de una ocasión te has preguntado qué aspectos influyen en la sonoridad y el refinamiento de un propulsor, pues hay coches que van mucho más “finos” que otros. En este aspecto, entran en juego la calidad de la inyección o el número de cilindros del automóvil, pero también el volante motor.

Probablemente a estas alturas de la vida ya te hayas percatado de que cuantos más cilindros tiene un motor más refinado y lineal suele ser en su funcionamiento, y esto se debe en gran medida al volante motor, ya que se encarga de acumular inercia y regularizar el movimiento del propulsor en todo su funcionamiento. Forma parte del conjunto del embrague.

Cigüeñal

Un cigüeñal​ o cigoñal​ es un eje acodado, con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela-manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme y viceversa.

En los motores de automóviles el extremo de la biela opuesta al bulón del pistón (cabeza de biela) conecta con la muñequilla y es la parte que se une al cigüeñal, la cual junto con la fuerza ejercida por el pistón sobre el otro extremo (pie de biela) genera el par motor instantáneo, que esta acoplado un casquillo antifricción para la unión con el pistón, a través de un eje llamado bulón. El cigüeñal va sujeto en los apoyos, siendo el eje que une los apoyos el eje del motor.

Normalmente se fabrican de aleaciones capaces de soportar los esfuerzos a los que se ven sometidos y pueden tener perforaciones y conductos para el paso de lubricante. Sin embargo, estas aleaciones no pueden superar una dureza a 40 Rockwell «C» (40 RHC), debido a que cuanto más dura es la aleación más frágil se hace la pieza, y se podría llegar a romper debido a las grandes fuerzas a las que está sometida. Hay diferentes tipos de cigüeñales; los hay que tienen un apoyo cada dos muñequillas y los hay con un apoyo entre cada muñequilla.

Por ejemplo, para el motor de automóvil más usual, el de cuatro cilindros en línea, los hay de tres apoyos (hoy ya en desuso), y de cinco apoyos, el más común actualmente.

En otras disposiciones como motores en V o bien horizontales opuestos (boxer) puede variar esta regla, dependiendo del número de cilindros que tenga el motor. El cigüeñal es también el eje del motor con el funcionamiento del pistón y gradualmente se usa así en los automóviles con motor de combustión interna actuales.

Cárter

El cárter es una de las partes de las que se compone un motor, habitualmente tiene forma de caja metálica que aloja elementos de mecanismos operativos del motor como el cigüeñal. Es el elemento que cierra el bloque, de forma estanca, por la parte inferior, protegiéndolo, y que cumple adicionalmente con la función de actuar como depósito para el aceite del motor. Simultáneamente, este aceite se refrigera al ceder calor al exterior.

Normalmente el cárter se fabrica por estampación a partir de chapa de acero. su forma cóncava aporta la capacidad de almacenaje de aceite necesaria para cada motor, cantidad que se comprueba verificando el nivel mediante una varilla o sonda con sus correspondientes marcas. Con el objeto de evitar el alojamiento del aceite, se suelen disponer en el cárter chapas que frenan el desplazamiento del mismo, especialmente en el sentido de la marcha.

El cárter también se fabrica con aleaciones ligeras de aluminio que sin aportar demasiado peso, y debido a su buena conductibilidad térmica, disipan una gran cantidad de calor, a lo que contribuye en muchos casos la presencia de aletas de refrigeración. El empleo de este material presenta la ventaja añadida de que disminuye el nivel acústico del motor.

El cárter está fijado al bloque motor mediante tornillos con interposición de una junta de estanqueidad, y en el parte inferior del mismo está situado el tapón roscado que permite su drenaje. Las juntas de estanqueidad se fabrican de corcho o materiales sintéticos, pero existe una tendencia a la aplicación de juntas líquidas o masillas sellantes que polimerizan en poco tiempo en contacto con el aire. Este tipo de juntas exigen una adecuada limpieza antes de su aplicación. En ocasiones, el cárter se atornilla conjuntamente al bloque motor y al cambio de marchas, lo que aporta una rigidez suplementaria al conjunto cambio-motor.

Correa de Distribución

La correa de distribución, banda de distribución, faja de distribución o correa dentada, es uno de los más comunes métodos de transmisión de la energía mecánica entre un piñón de arrastre y otro arrastrado, mediante un sistema de dentado mutuo que posee tanto la correa como los piñones, impidiendo su deslizamiento mutuo. Se emplea muy frecuentemente en motores Otto y diésel de 4 tiempos entre el cigüeñal y el árbol de levas, en motores de motocicletas y maquinaria industrial, de forma general, es una correa de goma que normalmente enlaza un generador de movimiento con un receptor de la misma por medio de poleas o piñones.

Funcionamiento

En automoción, usada en muchos motores de 4 tiempos tanto diesel como gasolina, la correa de distribución transmite el movimiento desde el cigüeñal al árbol de levas, con una relación de transmisión o de desmultiplicación de 1 : 2, es decir el árbol de levas gira a la mitad de revoluciones que el cigueñal. Va montada sobre unas ruedas dentadas llamadas piñones. La función de esta correa es sincronizar los 4 tiempos del motor, la apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape y la función del encendido del motor ya sea la chispa de la bujía o la sincronización de los inyectores diesel. Su forma, material, longitud y ubicación varían dependiendo del tipo de motor. En muchos casos arrastra también la bomba de refrigerante y / o la bomba de aceite del motor. Hay motores que poseen más de una correa, por ejemplo para ejes contrarrotantes antivibratorios.

La correa de distribución, o correa dentada, debe sustituirse periódicamente dependiendo del uso, ya que el desgaste que se produce en ésta puede provocar daños graves en la culata, especialmente las válvulas, e incluso en los pistones. En los motores diesel de bomba rotativa está sometida a mucho más trabajo por las compresiones/descompresiones cíclicas del gasoil; esta circunstancia se ha eliminado con las bombas de alta de los sistemas Common-Rail.

Longitud de  Correa

Dentro de las especificaciones de una correa es necesario conocer su longitud, y en muchos casos se debe calcular. Para realizar el cálculo de la longitud de una correa debemos conocer: la distancia entre los centros de las poleas y los radios de dichas poleas. En el caso de un sistema con dos únicas poleas o tambores, el cálculo se realiza de la siguiente manera:

${\displaystyle L=2{\sqrt {c^{2}-(R_{2}-R_{1})^{2}}}+R_{2}(\pi +2\beta )+R_{1}(\pi -2\beta )}$

Entonces conociendo estos datos se pueden realizar los siguientes cálculos, mediante los arcos de círculo y dimensiones de ángulos:

• c: Distancia entre centros
• ${\displaystyle R_{1}}$: radio del tambor o polea 1
• ${\displaystyle R_{2}}$: radio del tambor o polea 2
• ${\displaystyle \beta }$ : ángulo de contacto correa-tambor