Sistemas de distribución en motores de combustión interna

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DISTRIBUCIÓN
A U T O M O C I Ó N
MOTORES TÉRMICOS Y SUS
SISTEMAS AUXILIARES

ZOOM ZOOMIMPRIMIR NDICEÍ DISTRIBUCIÓN
ÍNDICE
LA DISTRIBUCIÓN.............................................................................................01
.............................................................................02
............................................................................................02
.................................................................................03
.......................................................03
......................................................04
.....................................................06
........................................................06
.....................................................07
.................................................07
...................................................09
............................10
............................................................................................10
............................15
...............................................................................................17
........................................................................22
....................................................................................26
..................................................................................................27
............27
......................................................................................................29
..........................................................................32
.....................................................................35
........................................................35
...........................................................................................35
..................................................................................36
..................................................................................................37
...................................................................................38
.................................................39
.....................................................................................39
...............................................................................40
.....41
...............................44
..........46
.....................................................................................................47
.................................................................................................49
....................................................................................................50
................................................................................................51
.........................................................................................................52
SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN
· CON LUMBRERAS
· CON VÁLVULA ROTATIVA
· CON VÁLVULAS LATERALES EN EL BLOQUE
· CON VÁLVULAS EN CABEZA (EN LA CULATA)
DISTRIBUCIÓN CON CULATAS MULTIVÁLVULAS
· CULATA DE DOS VÁLVULAS POR CILINDRO
· CULATA CON TRES VÁLVULAS POR CILINDRO
· CULATA CON CUATRO VÁLVULAS POR CILINDRO
· CULATA CON CINCO VÁLVULAS POR CILINDRO
ELEMENTOS QUE COMPONEN EL SISTEMA DE LA DISTRIBUCIÓN
· ÁRBOL DE LEVAS
· DIAGRAMAS DE ELEVACIÓN, VELOCIDAD Y ACELERACIONES
· EMPUJADORES
· EMPUJADORES HIDRÁULICOS
· VARILLA EMPUJADORA
· BALANCINES
SISTEMAS DE REGULACIÓN DEL JUEGO ENTRE LAS LEVAS Y LAS VÁLVULAS
· VÁLVULAS
· MUELLES PARA LAS VÁLVULAS
ACCIONAMIENTO DESMODRÓMICO
SISTEMAS DE MANDO DE LA DISTRIBUCIÓN
· POR ENGRANAJES
· POR ÁRBOL DE REENVÍO
· POR CADENA
· POR CORREA DENTADA
· COMBINACIÓN DE DOS SISTEMAS DIFERENTES
· CORREA Y PIÑONES
· CADENA Y ENGRANAJES
DIAGRAMA ANGULAR DE LA DISTRIBUCIÓN DE UN MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
· INTERPRETACIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE LA DISTRIBUCIÓN
DIAGRAMA PRÁCTICO DE PRESIÓN-VOLUMEN DE UN MOTOR DE CICLO OTTO
· ADMISIÓN
· COMPRESIÓN
· EXPLOSIÓN
· TRABAJO ÚTIL
· ESCAPE
SISTEMAS AUXILIARES

ÍNDICE
DISTRIBUCIÓN DE GEOMETRÍA VARIABLE
· VARIADOR DE FASE
............................................................53
· FUNCIONAMIENTO EN FASE CERRADA (FC)
.........................................................................................53
· FUNCIONAMIENTO EN FASE ABIERTA (FA)
.....................................................54
APRIETE DE LA CULATA
.......................................................54
PROCEDIMIENTO DE PUESTA EN FASE
.....................................................................................55
CONTROL Y RECUPERACIÓN DE JUEGO DE VÁLVULAS
.................................................................56
............................................60
SISTEMAS AUXILIARES

LA 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.
Sección del sistema de distribución de un motor
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. 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 permanecer abiertas, es el resultado de numerosos
estudios y pruebas.
01
SISTEMAS AUXILIARES

SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN
-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 efectúa 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).
02
Tiempo Admisión de la mezcla
en el cárter y compresión
Explosión y expansión
Escape y precompresión Transferencia de la
mezcla y barrido
DISTRIBUCIÓNZOOM ZOOMIMPRIMIR NDICEÍ
SISTEMAS AUXILIARES

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.
Distribución con válvula rotativa
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
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.
03
SISTEMAS AUXILIARES

04
Distribución con válvulas laterales
CON VÁLVULAS EN CABEZA (EN LA CULATA)
En los motores con válvulas en cabeza, el árbol de levas puede montarse tanto
en el bloque como en la culata.
Si el árbol de levas está montado en el bloque, el movimiento se transmite a las
válvulas mediante un empujador, una varilla y un balancín dotado de un sistema
mecánico de reglaje o un empujador hidráulico.
Distribución con válvulas en cabeza
1.Válvula.
2.Guía de válvula.
3.Reglaje.
4.Empujador.
5.Excéntrica.
1.Reglaje.
2.Eje balancín.
3.Balancín.
4.Varilla.
5.Empujador.
6.Excéntrica.
SISTEMAS AUXILIARES

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 bi-
árbol.
`
Estos dos últimos sistemas son los más empleados actualmente en la construcción
de motores para el automóvil.
05
Distribución con dos válvulas alineadas,
mando mono-árbol directo
Distribución con dos válvulas
en V con mando directo y dos árboles
SISTEMAS AUXILIARES

DISTRIBUCIÓN CON CULATAS MULTIVÁLVULAS
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).
06
Distribución con dos válvulas en V,
mando biárbol directo
Distribución con dos válvulas
alineadas, mando monoárbol directo
Dib.45 Dib.46
SISTEMAS AUXILIARES

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
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.
07
Distribución con tres válvulas en
V con mando con balancines con
un árbol
Distribución con tres válvulas en V
con mando directo con dos árboles
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
Dib.47 Dib.48
SISTEMAS AUXILIARES

Distribución con cuatro válvulas en V con mando directo con dos árboles
En la distribución con dos árboles, la posición de la bujía es vertical, en el centro
de la cámara de combustión en medio de las válvulas (Dib. 50); en la distribución
con un árbol con balancines, la bujía es también central, pero está inclinada
para no interferir con el árbol de levas (Dib. 51).
08
Sección de la bujía de una culata de
cuatro válvulas y distribución con un
sólo árbol con balancines
Sección de la bujía de una culata de
cuatro válvulas y distribución con mando
directo con dos árboles
Dib.50 Dib.51
SISTEMAS AUXILIARES

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 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.
Distribución con cinco válvulas en V, con mando directo con dos ejes
09
Dib.52
SISTEMAS AUXILIARES

ELEMENTOS QUE COMPONEN EL SISTEMA DE LA DISTRIBUCIÓN
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.
Árbol de levas
10
SISTEMAS AUXILIARES

11
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 rectilíneo de traslación, recibe el nombre de empujador.
Transformación del movimiento circular de la leva en alternativo del empujador
Árbol de levas
1.Excéntricas.
2.Soportes.
SISTEMAS AUXILIARES

Cuando al mismo tiempo cumple un movimiento oscilante de rotación alrededor
de un eje o punto de apoyo, toma el nombre de balancín.
Transformación del movimiento circular de la leva en oscilante del 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.
Cierre de la válvula guiada por la leva
12
SISTEMAS AUXILIARES

En el proyecto del árbol de levas la fase más delicada la representa 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).
Perfil de la excéntrica de un árbol de levas
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 circulo base).
-Un trazo circular de radio más pequeño, llamado cabeza de la leva, que
corresponde a la zona de máxima apertura.
-Dos trazos rectilíneos o curvilíneos tangentes a los dos círculos anteriores
(base-apertura máxima), llamados flancos de la leva que corresponden
respectivamente a la elevación y al descenso de la válvula (apertura-cierre de
la válvula).
La zona de reposo está disminuida de un determinado valor para permitir un
cierto juego de funcionamiento entre la válvula y el empujador, aún cuando se
produzca la dilatación de esta zona debido a las temperaturas de funcionamiento.
El trazo circular rebajado se enlaza, por tanto, con los flancos de la leva por
medio de rampas de acercamiento, de manera que se reduzca al mínimo el
13
SISTEMAS AUXILIARES

14
choque entre la excéntrica y el empujador, asegurando un funcionamiento
silencioso.
Zonas del perfil de una leva
En los motores de cuatro tiempos el árbol de levas gira a la mitad de vueltas
que el cigüeñal. La válvula inicia y completa su movimiento de apertura y cierre
en un giro del árbol de levas durante un ciclo de funcionamiento equivalente a
dos vueltas del cigüeñal.
La posición angular del árbol de levas respecto al cigüeñal queda determinada
en el momento del montaje con la puesta a punto de la distribución.
La transmisión de movimiento al taqué o al balancín viene siempre acompañada
de vibraciones que, a regímenes de rotación elevados, adquieren especial
importancia puesto que alteran profundamente la ley del movimiento que
determina la leva y pueden provocar roturas de válvulas, muelles, balancines,
etc. Los ruidos durante el funcionamiento constituyen un índice de tales
vibraciones.
Finalmente cabe indicar que han sido estudiados numerosos sistemas de
distribución que prevén el empleo de levas de fase variable, a fin de ampliar el
campo de funcionamiento del motor consiguiendo mantener un alto porcentaje
del par máximo del motor, durante un campo de revoluciones más amplio.
SISTEMAS AUXILIARES

DIAGRAMAS DE ELEVACIÓN, VELOCIDAD Y ACELERACIONES
La elevación y los tiempos de apertura de la válvula definidos en el diagrama
de la distribución, teniendo en cuenta la cadena cinemática entre la leva y la
válvula, se obtienen dando el oportuno perfil y dimensión a la leva.
H. Elevación de la leva.
Perfil de la leva
Teóricamente, se obtiene el máximo resultado si se consigue abrir y cerrar
instantáneamente las válvulas y se mantienen en posición de elevación máxima
durante todo el período de admisión y escape del motor.
Las válvulas en cambio se abren y cierran gradualmente debido a los esfuerzos
mecánicos, al tamaño de los muelles de retorno y para reducir el ruido de
funcionamiento. Por lo tanto se utilizan excéntricas con una determinada forma
para que cuando las válvulas se abran al máximo, se inicie inmediatamente el
recorrido de cierre.
Por consiguiente, el diagrama de elevación de la válvula en función de los ángulos
de rotación de la excéntrica es del tipo indicado en el dibujo.
Diagrama de la elevación
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1 -2 Aceleración positiva.
2 -3 Aceleración negativa.
3 -4 Aceleración positiva.
4 -5 Aceleración negativa.
SISTEMAS AUXILIARES

La válvula empieza a abrirse en 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 de la válvula se acelera (aceleración
positiva), mientras del punto 2 al 3 se frena (aceleración negativa); de hecho
la velocidad de la válvula pasa 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 el diagrama de la elevación de la válvula del que se
obtiene después el perfil de la excéntrica.
Diagrama de elevación, velocidad y aceleraciones
Este método tiene la ventaja de que al prefijar las aceleraciones se define
también la inercia que se desarrollará en el movimiento de toda la cadena
cinemática de la distribución.
Esto es muy importante para estudiar las vibraciones de la cadena cinemática,
que constituyen un problema por el ruido de la distribución, por la efectiva
realización de la elevación prevista de la válvula y por lo tanto del rendimiento
volumétrico del motor.
De hecho, con regímenes elevados puede suceder, a causa de la elasticidad de
los varios órganos que componen la cadena cinemática de la distribución y por
las cargas de los muelles y la inercia, que el movimiento de la válvula no sea
el previsto, según la forma de la excéntrica.
Se puede reducir la intensidad de estos fenómenos estudiando la forma y los
valores de las aceleraciones que la excéntrica impone a la cadena cinemática.
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1.Aceleraciones.
2.Velocidad
3.Elevaciones
SISTEMAS AUXILIARES

EMPUJADORES
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.
Empujador dispuesto en el bloque
Empujador de taza de mando directo
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1.Tornillo de reglaje..
2.Eje de balancines.
3.Balancín.
4.Varilla.
5.Empujador.
6.Excéntrica.
1.Excéntrica.
2.Espesor de reglaje.
3.Empujador.
SISTEMAS AUXILIARES

Empujador hidráulico con balancín en forma de dedo
Empujador hidráulico con balancín
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1.Excéntrica.
2.Balancín.
3. Empujador hidráulico.
SISTEMAS AUXILIARES

Empujador de control indirecto de balancín
Empujador hidráulico tipo taza
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1. Reglaje.
2. Balancín.
3. Excéntrica.
SISTEMAS AUXILIARES

En cada uno de los sistemas indicados el empujador tiene la misión de absorber
el empuje lateral que se genera por el contacto con la leva. Debido a las buenas
condiciones de lubricación entre ambos, este empuje lateral se ve reducido.
Empuje lateral
Normalmente los empujadores utilizados en los motores del automovíl son de
superficie prácticamente plana y están fabricados en fundición dura, templándolos,
cementándolos o nitrurándolos después.
Para evitar que la leva se deslice siempre por el mismo sitio, pudiendo producir
un desgaste, el centro del empujador se encuentra ligeramente desplazado del
centro de la leva, obteniéndose de éste modo un movimiento giratorio.
20
SISTEMAS AUXILIARES

21
1. Eje del empujador
2. Eje de la leva
Desviación del eje del empujador para favorecer su giro
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.
Juego de funcionamiento
SISTEMAS AUXILIARES

Por el contrario, en la apertura, el contacto entre empujador y válvula no puede
efectuarse con velocidad de traslación nula, por la presencia del citado juego,
sino con un golpe produciendo el sonido característico de ruido de taqué; este
sonido se acentuará más cuanto mayor sea el juego por encima del valor dado
por el fabricante. En correspondencia del juego existente, la apertura de las
válvulas se ve retrasada un cierto ángulo y análogamente resultará anticipado
el cierre si el juego excede del valor prescrito y el rendimiento del motor se verá
reducido al no cumplirse el diagrama de la distribución.
Falta de rendimiento del motor por un reglaje incorrecto de las válvulas
EMPUJADORES HIDRÁULICOS
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.
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SISTEMAS AUXILIARES

FUNCIONAMIENTO EN FASE ABIERTA
Empujador hidráulico
Cuando la leva del árbol actúa sobre el vaso (1) y por consiguiente sobre el
émbolo (2), el aceite atrapado en la cámara (6), al cerrarse la válvula de bola
(4), transmite el movimiento del émbolo (2) directamente al manguito (3) y por
consiguiente a la válvula. En esta fase, debido a la alta presión a la que está
sometido, parte del aceite presente en la cámara (6), se filtra a través de una
lumbrera mínima existente entre el émbolo (2) y el manguito (3).
23
1.Taza
2.Pistón
3.Manguito
4.Válvula a esfera
5.Resorte
6.Cámara interior
Taqué hidráulico: fase de descarga
SISTEMAS AUXILIARES

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FUNCIONAMIENTO EN FASE CERRADA
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.
1.Taza
2.Pistón
3.Manguito
4.Válvula a esfera
5.Resorte
6.Cámara interior
Taqué hidráulico: fase de carga
Por lo visto hasta aquí, se comprende que al accionar la leva o el balancín sobre
el empujador, por la propiedad de incomprensibilidad de los líquidos, el aceite
actúa de transmisor del movimiento ya que éste no puede fluir hacia el exterior
por la acción de la válvula de retención. Las dilataciones térmicas del sistema
quedan compensadas mediante las fugas de aceite estrictamente calculadas
entre el pistón y el cuerpo del empujador.
Cuando el empujador va montado directamente sobre la cola de la válvula, por
el mayor peso de éste respecto a un empujador normal, se limita el número
máximo de r.p.m. del motor al tener el empujador hidráulico mayores inercias.
Los empujadores hidráulicos pueden ser:
-Fijos montados en la culata y forman una palanca con un balancín con forma
de dedo.
-Móviles, montados entre el árbol de levas y un balancín o en lugar de un
empujador tipo taza, en el caso del mando directo.
SISTEMAS AUXILIARES

1. Empujador.
1. Balancín.
2. Excéntrica.
Empujador hidráulico con balancín con forma de dedo
1. Excéntrica.
2. Empujador.
3. Balancín.
Empujador hidráulico con balancín
25
SISTEMAS AUXILIARES

1. Excéntrica.
2. Empujador.
Empujador hidráulico tipo taza
La posibilidad de eliminar el reglaje periódico y el menor ruido debido a la
ausencia de holgura son las ventajas del empujador hidráulico particularmente
útil y poco ruidoso en los motores multiválvulas.
VARILLA EMPUJADORA
La varilla empujadora es un elemento intermedio que se monta entre el empujador
y el balancín; su misión es trasladar el movimiento lineal del empujador hasta
el balancín para que éste lo transforme en 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.
Empujador, varilla y balancín.
26
SISTEMAS AUXILIARES

BALANCINES
Tienen la misión de transformar el movimiento lineal del empujador o en su
caso circular de la leva, en un movimiento oscilatorio con el que acciona
directamente la válvula. Están construidos generalmente en acero o aleación
de aluminio. En uno de sus extremos normalmente existe un dispositivo que
permite la regulación del juego de las válvulas.
Diferentes tipos de balancines
SISTEMAS DE REGULACIÓN DEL JUEGO ENTRE LAS LEVAS Y LAS VÁLVULAS
Para regular el juego de funcionamiento existen diferentes procedimientos en
función del sistema de accionamiento utilizado.
El sistema de regulación 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.
27
SISTEMAS AUXILIARES

Distintos sistemas de reglaje por tornillo.
- Accionamiento directo: En este caso la regulación se efectúa con espesores
de distintas medidas interpuestos entre la leva y el empujador, o bien entre el
empujador y la válvula.
Reglaje por medio de espesores
28
SISTEMAS AUXILIARES

Mediante los taqués de accionamiento hidráulico se elimina el juego entre la
válvula y el empujador, disminuyendo notablemente el ruido característico de
taqués.
El reglaje por tanto entre la válvula y el empujador se efectúa automáticamente
debido a la presión del aceite del circuito de lubricación del motor.
Los empujadores hidráulicos pueden ir montados de la misma forma que un
empujador normal.
VÁLVULAS
Válvulas
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.
La presión que se produce al subir el pistón durante la compresión favorece el cierre de las válvulas
29
SISTEMAS AUXILIARES

La válvula es una pieza en forma de hongo, en la que el sombrerete o cabeza
de válvula es el elemento obturador. La superficie de su borde exterior (asiento
cabeza de válvula) es de forma tronco-cónica para mejorar la estanqueidad;
esta superficie se apoya sobre el asiento de la culata que también tiene forma
cónica y está debidamente rectificado a un ángulo ligeramente menor que el de
la cabeza de la válvula, consiguiéndose mejorar la estanqueidad de cierre entre
ambos elementos durante su funcionamiento.
Conicidad de la válvula y del asiento
La cabeza es solidaria al vástago o cola de la válvula con un amplio radio de
unión para reducir el efecto de entalladura y del mismo modo facilitar el flujo
de calor hacia el propio vástago. Este último elemento es cilíndrico y sirve para
guiar el movimiento y transmitir a la cabeza la carga del muelle de retorno, por
medio de los semiconos que se fijan a una o varias gargantas situadas en su
extremo.
Válvula, semiconos y muelles
30
1.Semiconos.
2.Platillo superior.
3.Muelle.
4.Platillo inferior.
SISTEMAS AUXILIARES

La superficie del extremo del vástago es plana y se encuentra endurecida o bien
está construida con otro material, ya que debe soportar el empuje durante la
apertura.
Diferentes tipos de válvulas
Las válvulas durante su funcionamiento están sometidas a unas solicitaciones
térmicas muy elevadas, debiendo soportar las temperaturas generadas durante
la combustión y una temperatura media de trabajo de unos 700º a 800º C en
la válvula de escape y de unos 200º a 300º C en la válvula de admisión. Las
válvulas de admisión se fabrican generalmente de acero al cromo-silicio y las
de el escape de acero al cromo - níquel que es un material más resistente al
calor. Los asientos de las válvulas se recubren con estelita que es una aleación
de cobalto y cromo, para aumentar su resistencia al desgaste. En los motores
de altas prestaciones las válvulas de escape, con el fin de mejorar su refrigeración,
se fabrican huecas y se rellenan de sodio.
Válvula de escape refrigerada por Sodio
31
SISTEMAS AUXILIARES

Gracias a la buena conductibilidad térmica del sodio se consigue que el calor
de la cabeza de la válvula se evacue mejor por el vástago, evitando de este
modo puntos calientes en la cámara de explosión obteniendo así una reducción
de la solicitación térmica.
Las válvulas se refrigeran mucho mejor si su diámetro es reducido (al ser menor
la superficie expuesta a los gases de escape en relación a la superficie de
contacto con su asiento) y si la longitud de la guía y el diámetro del vástago
son mayores (al ser mayor la superficie de transmisión de calor).
Evacuación del calor
Esta es una de las razones por la que las válvulas de escape son de menor
diámetro que las de admisión. Por ello es mejor utilizar dos válvulas de escape
que una sola de diámetro mayor.
El calor que la válvula recibe de los gases calientes se disipa en un 75% por el
asiento y el 25% restante por la guía.
MUELLES PARA LAS VÁLVULAS
El muelle es un elemento mecánico que puede almacenar energía debido a las
propiedades elásticas del material con el que ha sido fabricado.
Cualquiera que sea la forma y material del muelle, su comportamiento se pone
de relieve con su curva característica, que expresa la relación entre la carga
aplicada al muelle y la deformación que ésta le produce.
32
SISTEMAS AUXILIARES

Muelle de válvula
Tienen la misión de cerrar las válvulas y de mantenerlas cerradas mientras la
leva no las abra. Tienen que ser lo suficientemente fuertes para que el cierre
se realice lo antes posible y se eviten los rebotes de válvulas. Si por el contrario
son extremadamente fuertes, las válvulas tenderán a clavarse sobre sus asientos.
Los muelles empleados para las válvulas son de tipo helicoidal y se montan con
una cierta carga.
Están construidos, dadas las altas solicitaciones mecánicas a las que están
sometidos, con aceros especiales de alta calidad. Los muelles de las válvulas
se suelen pulimentar con el fin de eliminarles las estrías, que podrían provocarles
la rotura por fatiga.
En los tramos donde la aceleración es positiva, es decir el empujador aumenta
su velocidad, la inercia se opone a este movimiento, y se suma por lo tanto a
la carga del muelle, que empieza a comprimirse.
Viceversa, donde la aceleración es negativa, el empujador reduce su velocidad,
la inercia favorece el movimiento del empujador. Esta fuerza debe ser menor
de la carga del muelle que debe mantener en contacto el empujador con la
excéntrica.
Por lo tanto hay que dimensionar el muelle válvula para la velocidad máxima
de rotación del motor, ya que la inercia varía con el cuadrado de la velocidad
angular, y por lo tanto aumenta al aumentar la misma, mientras la carga del
muelle, al ser proporcional a la compresión, permanece constante para una
determinada elevación de la válvula.
En motores que giran a un alto número de r.p.m., las rápidas variaciones de
aceleración impuestas por la leva provocan, debido a la elasticidad y resonancia
de los muelles junto con las masas en movimiento, que las válvulas entren en
flotación (rebote de válvulas) impidiéndose el cierre en el momento preestablecido
por el diagrama de distribución, o incluso que la válvula toque la cabeza del
33
SISTEMAS AUXILIARES

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pistón a regímenes elevados de revoluciones del motor.
Para evitar este fenómeno, concéntricamente al muelle se monta un segundo
muelle más delgado pero con el arrollamiento en sentido opuesto, para que las
vibraciones opuestas producidas por él, absorban las vibraciones del muelle
principal, evitando de este modo que las válvulas entren así en flotación.
Muelle interior con arrollamiento en sentido opuesto para absorber vibraciones del muelle exterior.
Las vibraciones de la cadena cinemática también influyen en los muelles.
De hecho, cuando un muelle se carga lentamente, se afecta de igual forma a
todas las espiras. Si se cambia rápidamente la carga del muelle (carga con
impulso), a causa de la inercia de las espiras, la deformación es mayor en la
parte donde se aplica la carga y se transmite a las espiras adyacentes hasta el
extremo opuesto.
Vibraciones del muelle válvula
A.Muelle sin carga.
B.Sucesivas deformaciones del
muelle cargado con impulso.
SISTEMAS AUXILIARES

Este fenómeno puede provocar la rotura del muelle y se reduce hasta valores
tolerables calculando oportunamente las dimensiones del muelle, adoptando
muelles dobles con una distancia variable entre cada espira.
ACCIONAMIENTO DESMODRÓMICO
Para poder accionar las válvulas a un número más elevado de revoluciones del
motor se suelen utilizar accionamientos desmodrómicos, donde al prescindir
del muelle de recuperación de las válvulas, el movimiento de las mismas está
vinculado a un mecanismo, quedando obligadas a cerrarse según un procedimiento
mecánico, que no concede alternativas.
Distribución con mando desmodrómico
SISTEMAS DE MANDO DE LA DISTRIBUCIÓN
El sistema de mando de la distribución depende esencialmente de la situación
del árbol de levas, de la posibilidad constructiva y del espacio físico. Los sistemas
utilizados en los motores son:
-De engranajes.
-De árbol de reenvío.
-De cadena.
-De correa dentada.
-Con la combinación de dos sistemas distintos.
POR ENGRANAJES
En los sistemas de engranajes se utiliza siempre un piñón solidario al cigüeñal
y como mínimo otro solidario al árbol de levas que tiene doble número de dientes
que el del cigüeñal. También se puede emplear una cadena cinemática de
engranajes, esta a veces se utiliza para dar movimiento a diferentes órganos
auxiliares (bomba de aceite, bomba de la servo-dirección, bomba inyectora de
motores Diesel, etc.).
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SISTEMAS AUXILIARES

Para conseguir mayor uniformidad y menor rumorosidad en el funcionamiento,
el dentado de los piñones es helicoidal, incluso para disminuir aún más la
rumorosidad pueden montarse fabricados en fibras sintéticas, siempre que el
par a transmitir no sea muy elevado.
Mando de la distribución por engranajes
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
de otro tipo de accionamiento.
Está constituido por un eje, perpendicular al cigüeñal, que recibe y transmite
el movimiento a través de unos engranajes.
Sistema de mando de la distribución por árbol de reenvío
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SISTEMAS AUXILIARES

POR CADENA
El sistema de mando de la distribución por cadena de rodillos se utiliza para
transmitir el movimiento al árbol de levas, por adaptarse mejor al espacio físico
del motor además de poder accionar varios órganos auxiliares a la vez. Cuando
la longitud de la cadena es relativamente larga se acopla un tensor para mantener
constante la tensiónde funcionamiento. La cadena se tensa mediante un muelle
regulable o mediante la presión del lubricante (tensor hidráulico).
Sistema de mando de la distribución por cadena
La elasticidad propia de la cadena y la película de aceite lubricante tienden a
absorber golpes y vibraciones. La carga se reparte sobre varios dientes del
piñón, lo que supone un menor desgaste.
La cadena puede ser de doble fila (cadena duplex) o del tipo silenciosa (cadena
morse).
Sistema de mando de la distribución por cadena
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SISTEMAS AUXILIARES

POR CORREA DENTADA
Las correas de la distribución fueron introducidas por su mayor simplicidad de
construcción y por el reducido ruido de funcionamiento.
Están fabricadas con neopreno estampado con refuerzo interior de fibras y
recubiertas con un tejido resistente al rozamiento. Las fibras garantizan la
estabilidad longitudinal, el neopreno constituye la parte elástica del dentado,
mientras que el recubrimiento sirve para proteger la correa.
Existen de dentado simple o de doble dentado, si la parte dorsal de la correa
controla determinados accesorios del motor (árboles contrarrotantes).
Árboles contrarrotantes
También en este sistema, se montan tensores para mantener la correa a la
tensión adecuada durante su funcionamiento, la tensión de éstos puede ser
controlada por un dinamómetro, por muelles tarados (siendo estos dos sistemas
bloqueados en el montaje de la correa) o por la presión de aceite del circuito
de engrase del motor.
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SISTEMAS AUXILIARES

Sistema de mando de la distribución por correa dentada
Actualmente se están montando unos sistemas de tensores que partiendo de
una carga preestablecida de un muelle, permiten mantener una tensión constante
a la correa durante toda su vida útil.
COMBINACIÓN DE DOS SISTEMAS DIFERENTES
CORREA Y PIÑONES
A veces en la distribución con dos árboles, la correa mueve sólo uno de los ejes,
mientras que el movimiento se transmite al otro árbol mediante engranajes o
con una cadena. Esta disposición es ventajosa cuando los árboles de levas están
muy cerca uno del otro a causa del pequeño ángulo existente entre las válvulas.
En este caso, de hecho, el uso de dos ruedas exteriores, forzosamente de
diámetro reducido para no interferir entre ellas, obliga a la adopción de un piñón
en el cigüeñal de diámetro demasiado pequeño, no compatible con las
características de la correa. Lo mismo sucede con el mando tipo cadena.
Mando distribución con reenvío de engranajes internos
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1.Engranaje exterior.
2.Correa dentada.
3.Engranajes internos.
4.Árboles de levas.
SISTEMAS AUXILIARES

CADENA Y ENGRANAJES
En este sistema el accionamiento desde el cigüeñal hasta el árbol de levas de
admisión se realiza mediante una cadena, mientras que la transmisión entre el
árbol de levas de admisión y el de escape se hace por medio de un engranaje.
Mando por cadena
Reenvio por engranajes
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1.Engranaje conducido.
2.Engranaje conductor.
3.Patín móvil.
4.Patín fijo.
5.Cadena de distribución.
SISTEMAS AUXILIARES

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DIAGRAMA ANGULAR DE LA DISTRIBUCIÓN DE UN MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
Es un gráfico donde se representan los ángulos de apertura y cierre de las
válvulas de un motor. Se trata de un diagrama circular donde se representan
los ángulos de giro del cigüeñal, referidos a los puntos muertos del pistón,
durante los cuales permanecen abiertas: la válvula de admisión y/o la válvula
de escape.
Diagrama de la distribución de un motor Otto de cuatro tiempos
En un ciclo ideal de funcionamiento las fases de apertura y cierre de las válvulas
coinciden con la llegada del pistón a los puntos muertos. En la práctica es
necesario un cierto tiempo para que la válvula pueda abrirse o cerrarse
completamente.
Además el diagrama de apertura de la válvula de admisión se estudia siempre
para que permita el máximo llenado del cilindro a una cierta velocidad de giro
del cigüeñal (r.p.m. del cigüeñal).
Por ello es necesario anticipar el inicio de la fase de apertura respecto al P.M.S.
(Avance de la Apertura de la válvula de Admisión A.A.A.) de manera que la
válvula se encuentre suficientemente abierta, habiendo ya iniciado la aspiración
de la mezcla, cuando el pistón comienza a descender. En cambio, el cierre de
la válvula es retrasado respecto al P.M.I. (Retraso al Cierre de la válvula de
Admisión R.C.A.), con objeto de aprovechar la inercia de la mezcla (que continua
entrando incluso cuando el pistón comienza a subir), cuanto más rápido gira el
motor, tanto más grande es la inercia de la mezcla y tanto mayor debe ser el
retraso del cierre de la válvula.
SISTEMAS AUXILIARES

Avance de la apertura de la admisión y retraso del cierre de la admisión
Del mismo modo la válvula de escape comienza a abrirse antes que el pistón
haya llegado al P.M.I. (Avance de la Apertura de la válvula de Escape A.A.E.).
Este avance determina la disminución de la presión en el cilindro y permite al
pistón expulsar con mayor facilidad los gases quemados. La evacuación además
está favorecida por el hecho de que la válvula, cuando se inicia la fase de escape,
se encuentra ya completamente abierta. La válvula se cierra con un retraso
respecto al P.M.S. (Retraso al Cierre de la válvula de Escape R.C.E.) y esto
permite aprovechar al máximo la inercia de los gases quemados.
Adelanto de la apertura del escape y retraso al cierre del escape
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SISTEMAS AUXILIARES

Por tanto, cercano al Punto Muerto Superior existe un breve espacio de tiempo
en el cual ambas válvulas están abiertas. En este tiempo la depresión existente
en el colector de escape favorece la evacuación de los gases quemados y facilita
la entrada por el conducto de admisión de la mezcla fresca o del aire, según de
que tipo de motor se trate. El ángulo correspondiente al arco del diagrama en
el que las dos válvulas permanecen abiertas se denomina cruce de válvulas.
Cruce de las válvulas
Los valores de avance y de retraso en la apertura y cierre de las válvulas
dependen del tipo de motor y del uso al que vaya destinado. Un motor estudiado
para que desarrolle su máxima potencia a altos regímenes de revoluciones,
necesitará un cruce de válvulas mayor que un motor que desarrolle su máxima
potencia a bajos regímenes.
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Mucho cruce Poco cruce
SISTEMAS AUXILIARES

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Una distribución muy cruzada, permite un buen funcionamiento a regímenes
altos, pero determina el reflujo parcial de la mezcla en el conducto de admisión
a regímenes bajos. Además, una apertura prolongada de la válvula de admisión
provoca, a regímenes bajos, pérdidas de potencia por bombeo, turbulencia
reducida en la cámara de combustión y baja velocidad del flujo de aire en el
conducto de admisión.
INTERPRETACIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE LA DISTRIBUCIÓN
El avance y el retraso de la apertura y cierre de las válvulas se pueden medir
en ángulos de rotación del cigüeñal con respecto a la posición del pistón y con
referencia a la manivela, en correspondencia de los puntos muertos superior
e inferior.
Se establecen los siguientes ángulos:
-A.A.A.: Ángulo de avance de la apertura de la válvula de admisión con respecto
al P.M.S.
-R.C.A.: Ángulo de retraso del cierre de la válvula de admisión con respecto al
P.M.I.
Posiciones de la manivela y pistón correspondiente con el inicio y el final de la fase de admisión
SISTEMAS AUXILIARES

-A.A.E.: Ángulo de avance de la apertura de la válvula de escape con respecto
al P.M.I.
-R.C.E.: Ángulo de retraso del cierre de la válvula de escape con respecto al
P.M.S.
Posiciones de la manivela y pistón correspondiente con el inicio y el final de la fase de escape
Diagrama de la distribución de un motor Otto de cuatro tiempos
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A. Inicio admisión.
B. Final admisión.
C. Inicio escape.
D. Final escape.
SISTEMAS AUXILIARES

Por el diagrama de la distribución representado conocemos los grados de giro
del cigüeñal correspondientes a la apertura y al cierre de las válvulas.
Observando el diagrama apreciamos que la válvula de admisión permanece
abierta 250º de giro del cigüeñal, puesto que:
El avance de la apertura de la válvula admisión se realiza 9º antes del P.M.S. y
el retraso del cierre de la válvula de admisión se produce 61º después del P.M.I.
Si sumamos los 9º de avance respecto al P.M.S. + 180º que gira desde éste
hasta el P.M.I. + 61º de retraso respecto al P.M.I., el ángulo total de apertura
de la válvula de admisión es de 250º.
Si sumamos los grados que gira el cigüeñal desde que cierra la válvula de
admisión, observamos que hasta que llega al P.M.S. ha recorrido 119º
(180º+61º=119º), más 131º desde el P.M.S. hasta 49º antes del P.M.I.
(180º+49º=131º) momento en el que la válvula de escape comienza a abrir.
Sumando estos valores tenemos un recorrido angular del cigüeñal de 250º.
Del mismo modo desde que la válvula de escape se abre 49º antes del P.M.I.,
hasta que se cierra 21º después del P.M.S., el cigüeñal gira 250º:
Si sumamos los 49º de avance respecto al P.M.I. + 180º desde éste hasta el
P.M.S. + 21º de retraso respecto al P.M.S., el ángulo total de apertura de la
válvula de escape es de 250º.
La suma de los ángulos de avance en la apertura de la válvula de admisión y
de retraso en el cierre de la válvula de escape se llama ángulo de cruce.
Por lo tanto en este diagrama el ángulo de cruce de apertura de las válvulas es
la suma de 9º de avance con respecto al P.M.S. de la válvula de admisión + 21º
de retraso al cierre con respecto al P.M.S. de la válvula de escape, siendo éste
de 30º.
DIAGRAMA PRÁCTICO DE PRESIÓN-VOLUMEN DE UN MOTOR DE CICLO OTTO
En un diagrama cartesiano (dibujo donde se representa gráficamente algo, en
este caso presiones y volúmenes de un motor de combustión interna) se indica
en el eje de abscisas (línea horizontal) los valores de los diferentes volúmenes
generados por eldesplazamiento del pistón, y en el eje de ordenadas (línea
vertical) los diferentes valores de las presiones que se forman en el interior del
cilindro durante las distintas fases de funcionamiento.
Se le denomina también diagrama dinámico, porque el área del ciclo dibujado
representa el trabajo útil total generado en el interior del cilindro. Así, cuanto
más cilindrada, llenado y relación de compresión tenga el motor mayor será el
área del ciclo descrito y superior, por tanto, el trabajo disponible en el eje de
salida por cada ciclo completo efectuado.
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SISTEMAS AUXILIARES

Área del diagrama práctico
Relacionando el diagrama de la distribución anterior respecto al movimiento del
conjunto biela manivela veremos como se forma el diagrama de presión-volumen
en las diferentes fases de funcionamiento de un motor.
ADMISIÓN
Fase de admisión
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SISTEMAS AUXILIARES

En el diagrama circular anterior la válvula de admisión se abre 9º antes que el
pistón alcance el P.M.S.. Estos grados de giro de cigüeñal están representados
en el gráfico dinámico por el trazo a-b, punto A.A.A. (Avance de Apertura de
Admisión).
En los siguientes 180º de giro del cigüeñal, durante el recorrido del pistón desde
el P.M.S. al P.M.I., se forma en el interior del cilindro una presión inferior a la
atmosférica (depresión). Estos grados están representados por el trazo b-c en
el gráfico dinámico.
En los próximos 61º de giro del cigüeñal (R.C.A., Retraso al Cierre de la Admisión)
aumenta la presión, reflejándose en el trazo c-d del diagrama dinámico a causa
de la inercia de los gases de admisión que siguen entrando aún estando el pistón
desplazándose del P.M.I, al P.M.S..
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SISTEMAS AUXILIARES

COMPRESIÓN
Fase de compresión
A partir del cierre de la válvula de admisión y estando la de escape también
cerrada durante los 119º de giro del cigüeñal (verde oscuro) hasta el P.M.S.,
se realiza la compresión representada en el gráfico dinámico por el trazo d-e.
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SISTEMAS AUXILIARES

EXPLOSIÓN
Momento de la explosión
Durante la compresión, unos grados antes de que el pistón alcance el P.M.S.,
calculados por el sistema de encendido, salta la chispa en la bujía produciéndose
así la explosión, apreciándose un aumento casi instantáneo de la presión (Punto
1 en el gráfico dinámico sobre el trazo d-e). El cigüeñal realiza un giro que
dependerá de los grados de avance del encendido con respecto al P.M.S.
representado en el gráfico dinámico por el trazo 1-e color amarillo.
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SISTEMAS AUXILIARES

TRABAJO ÚTIL
Fase de trabajo
Una vez que el pistón alcanza el P.M.S. y comienza su carrera hacia el P.M.I.,
la presión de los gases que aún continúa aumentando empuja a éste en su
desplazamiento al P.M.I.. En esta fase el cigüeñal gira 131º, representados en
el gráfico dinámico por el trazo malva e-f.
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SISTEMAS AUXILIARES

ESCAPE
Fase de escape
Con un adelanto de 49 º con respecto al P.M.I., la válvula de escape comienza
a abrirse consiguiendo una descarga de la presión del cilindro hacia el escape,
con el fin de que en la carrera del pistón desde el P.M.I. al P.M.S. encuentre
menos resistencia por la presión residual de los gases quemados (curva f-g).
Durante los 180º siguientes el pistón empuja a los gases hacia el exterior
consiguiendo que éstos adquieran una notable inercia en el conducto del escape
(trazo g-h). Después del P.M.S. la válvula permanece todavía abierta 21º (trazo
h-i) para aprovechar la inercia de los gases de escape junto a los de la admisión,
obteniéndose así un barrido de la cámara de explosión más completo.
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SISTEMAS AUXILIARES

DISTRIBUCIÓN DE GEOMETRÍA VARIABLE
VARIADOR DE FASE
La distribución en un motor de combustión interna representa un compromiso
entre las exigencias de un buen funcionamiento a bajos regímenes y elevado
rendimiento volumétrico con altos regímenes. Para adaptar el diagrama de la
distribución a un motor determinado y conseguir estas exigencias se utilizan
variadores de fase.
Variador de fase
Existen diferentes tipos de variadores de fase, el que normalmente se utiliza
modifica la fase del árbol de levas de admisión entre dos valores, alterando la
posición angular del árbol, en unos grados establecidos, con respecto al engranaje
que lo arrastra. El mando del variador de fase está gestionado por una unidad
electrónica (normalmente la centralita de inyección), en función de la carga y
del régimen requerido al motor.
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SISTEMAS AUXILIARES

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Variador de fase
FUNCIONAMIENTO EN FASE CERRADA (FC)
Cuando se requiere una fase cerrada (régimen de ralentí y zona de máxima
potencia), el electroimán (1) no está excitado, por consiguiente la válvula
corrediza (2) empujada por el muelle antagonista (3), permanece elevada,
impidiendo que el aceite que llega a través del conducto (A) alcance el variador.
En este caso la puesta en fase de las válvulas de admisión permanece inalterada
(cerrada).
FUNCIONAMIENTO EN FASE ABIERTA (FA)
Cuando se requiere la fase abierta (regímenes medios con par alto), el electroimán
(1) se excita, empujando así hacia abajo la válvula corrediza (2).
En esta posición, el aceite, a través del conducto (A), entra en la cámara (B) del
émbolo y desde aquí, a través de un orificio específico, llega al conducto (C)
interior al émbolo.
El aceite solamente puede salir del mencionado conducto a través del orificio
superior (en comunicación con el conducto (D) de envío aceite al variador),
puesto que el orificio inferior, al bajar la válvula corrediza (2), no está en
comunicación con el conducto de descarga (E).
1.Electroimán
2.Válvula corrediza
3.Muelle antagonista.
4.Pistón.
5.Piñón.
6.Árbol de levas.
7.Muelle antagonista.
SISTEMAS AUXILIARES

El aceite a través del conducto (D) y (F) llega a la cámara (G) empujando
axialmente, hacia el motor, el pistón (4) que al disponer de dientes helicoidales
en su exterior se ve obligado a girar en sentido horario.
Su rotación se transmite, mediante un perfil ranurado de dientes rectos, al piñón
(5) que, enroscado en el cuello roscado del árbol de levas (6), transmite la
rotación al árbol, variando así de 25° motor la puesta en fase de las válvulas
de admisión.
Al desexcitarse el electroimán, la caja válvula (2) vuelve a su posición inicial,
cortando el flujo de aceite a presión hacia el pistón (4), pero permitiendo el
retorno del aceite hacia la descarga, gracias al empuje del muelle antagonista
(7).
El conducto (L) permite engrasar el perno del árbol de levas en las diferentes
condiciones de funcionamiento.
El aceite que por infiltración llega a la cámara (H) del electroimán se descarga
a través del conducto de drenaje (E).
APRIETE DE LA CULATA
Poner los casquillos de centrado culata en el bloque.
Volver a poner una junta nueva de la culata en su alojamiento.
La junta de la culata es de tipo Astadur. El material con que se fabrica sufre un
proceso de polimerización durante el funcionamiento del motor, por lo que se
endurece notablemente con el uso.
Para que se produzca la polimerización de la junta es necesario:
-Mantener la junta sellada en su envoltorio hasta su montaje.
-No lubricar o manchar de aceite la junta y las superficies de contacto.
1. Poner el 1° cilindro en el P.M.S.
2. Montar la culata en el bloque comprobando que las válvulas del 1° cilindro
estén cerradas.
3. Apretar al par prescrito los tornillos (1a) de la culata empleando el útil
(1b) para el apriete angular.
4. Para cada secuencia de apriete, seguir el orden indicado en la figura.
El valor de 4.0 daNm debe aplicarse con un primer apriete a 2.0 daNm y a
continuación incrementar el par 2.0 daNm hasta alcanzar el valor nominal de
4.0 daNm.
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SISTEMAS AUXILIARES

PROCEDIMIENTO DE PUESTA EN FASE
El procedimiento de puesta en fase de los órganos de la distribución no puede
ser generalizado para todos los tipos de motor vistas las distintas características
de cada motor.
Aquí se muestra sólo un procedimiento a título de ejemplo, para las referencias
específicas necesita hacer uso del manual de asistencia técnica del automóvil.
56
Valor de apriete de los tornillos de culata en (daNm)+ángulo3.0+ 90° + 90° + 90°
SISTEMAS AUXILIARES

1.Montar el instrumento (1a) completo, con comparador centesimal (1b) en el
asiento de la bujía del 1° cilindro.
2.Hacer girar el cigüeñal hasta llevar el pistón del 1° cilindro al P.M.S. en fase
de explosión.
3.Aflojar (1) la correa de distribución (2) y desmontarla.
4.Aflojar los tornillos (1a) de la polea conductora de mando de la distribución
de la parte de aspiración.
5.Aflojar el tornillo (2a) de la polea conductora de mando de distribución de
la parte de escape utilizando los adecuados instrumentos (2b) e (2c).
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SISTEMAS AUXILIARES

6.Aflojar los tornillos y desmontar el tercer sombrerete de los árboles de levas.
7.Montar, en lugar de los sombreretes de los árboles de levas desmontados, el
instrumento ( 1a ) y fijarlo con los relativos tornillos ( 1b ) al par prescrito.
8.Montar la correa dentada de mando de distribución y aplicar el máximo valor
de tensión.
9.Apretar al par previsto los tornillos (1a) de la polea conductora de mando de
distribución de la parte de aspiración.
58
SISTEMAS AUXILIARES

10.Apretar al par previsto el tornillo (2a) de la polea conductora de mando de
distribución de la parte de escape.
11.Montar los sombreretes de árbol de levas desmontados anteriormente y
fijarlos con los relativos tornillos al par previsto.
12.Hacer girar el cigüeñal dos vueltas.
13.Hacer coincidir el índice móvil (1a) del tensor móvil de distribución con el
agujero de referencia (1b) utilizando el instrumento (1c).
14.Apretar la tuerca del tensor móvil al par prescrito.
15.Desmontar el instrumento para el control del P.M.S. completo de comparador
centesimal.
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SISTEMAS AUXILIARES

CONTROL Y RECUPERACIÓN DE JUEGO DE VÁLVULAS
Con un calibre de espesor ( 1 ) y a motor frío es posible controlar si el juego
de válvulas este dentro de la tolerancia prevista. En caso de necesidad será
necesario, con el auxilio del útil ( 2 ), bajar el taqué y sustituir la pastilla de
regulación de juego ( 3 ) con una de espesor idóneo.
Medida (1)
Admisión [mm]
0.25 ÷ 0.35
Escape [mm]
0.30 ÷ 0.40
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SISTEMAS AUXILIARES

Sistemas de distribución en motores de combustión interna

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