grupos funcionales del motor

Mantenimiento de
Motores Diesel
Expositor: Ramos espinoza Oliver
Profesor: Departamento de Equipo Pesado

UNIDAD 2
Componentes del Motor Diesel

Objetivos:
A través de esta
unidad, el estudiante
podrá:
1. Identificar los
componentes del
motor diesel.
2. Conocer el principio
de funcionamiento de
cada componente.

Elementos constructivos y funcionales
del motor
ELEMENTOS
FIJOS
ELEMENTOS
MOTRICES
DISTRIBUCIÓN
Bloque del
motor
Émbolo Válvulas
Culata Biela
Elementos de
accionamiento
Colectores Cigüeñal Árbol de levas
Volante de
inercia
Mando de
distribución

Tren de válvulas
El tren de válvula incluye:
1. Culata.
2. Tapa de balancín.
3. Puente.
4. Conjunto de resortes
de válvulas.
5. Guía de válvula.
6. Casquillo de asiento
de válvula.
7. Válvula.
8. Balancín.

VALVULA
BRIDA DE
AGUA
MULTIPLE DE
ADMISION Y
ESCAPE
BALANCIN
EJE DE
BALANCINES
PERNO
REGULADOR
Culata
(Cylinder Head)
VARILLA DE EMPUJE

Competencia
 Material de matriz de fibra
 Anillo de acero de bajo
carbono
Caterpillar
 Material con capas de grafito
 Anillo de acero inoxidable

Competencia
 Sellado de mala calidad
Caterpillar
 Gran mayor rendimiento en el
sellado

4 valve, cross flow head for
improved air flow, fuel
consumption and emissions
Stiffer structure for improved
strength, sealing, durability
and reusability
6 bolt cylinder head to block
joint for improved
combustion gas sealing,
minimized bore / liner
distortion

La plancha espaciadora de aluminio o de acero
elimina la necesidad de aborcadados profundos
en el bloque (reducen integridad estructural del
bloque y la posibilidad de la fisura).

Competencia
 Orificios para el agua de
sobremedida, sin rosca, faltantes
Caterpillar
 Maquinados
apropiadamente

Competencia
 Conductos bloqueados
Caterpillar
 Riguroso proceso de
limpieza

Culatas
Competencia
 Menos atención a detalles para
bajar costos
 No reunen las especificaciones Cat
Caterpillar
 Tolerancias rigurosas
 Diseños actualizados

Válvulas e insertos de válvulas
(Valve)
Las válvulas
controlan el ingreso
de aire y salida de
los gases de escape
en la cámara de
combustión.

 Para las válvulas de escape se
emplean aceros austeníticos al
Cr-Ni, al W-Si o Co-Mo-W.
 En las válvulas de admisión, se
emplean de aceros al carbono
con pequeñas proporciones de
Cr, Si y Ni.
Los vástagos de las válvulas son de
acero con Ni y Cr, para las altas
temperaturas.
Las válvulas están revestidas con estelita
y los asientos son de acero endurecido.

Casquillo o
asiento de la
válvula
2. Vástago de acero inoxidable templado (Cr-Ni) (inlet – exhaust).
4. Cara de los asientos de estelita, resiste el desgaste por alta temperatura.
5. Cabeza con aleación especial para altas temperaturas.

Comparación de Válvulas
Competencia
 Acero de baja calidad
Caterpillar
 Material de alta resistencia

Comparación de Válvulas
Competencia
 Marcas de torneado
Caterpillar
 Pulido con precisión

Válvulas de Escape
Competencia
 Inadecuado material de
revestimiento
Caterpillar
 Más material de revestimiento
que el estándar de la industria

Casquillo de Válvula
El casquillo de válvula,
se encuentra en la
cabeza de cilindro
donde asienta la
válvula esto es para
sellar completamente
la cámara de
combustión.

Guías de válvulas
Las guías de válvulas
mantiene las válvulas
moviéndose en línea
recta. El vástago de la
válvula se prolonga
fuera de la guía,
encima de la cabeza
del cilindro.

Puente
El puente se usa cuando tienen múltiples válvulas de
admisión y escape, y lo trasmite el movimiento de los
balancines a las válvulas de admisión y escape de un
cilindro simultáneamente.
Componentes del puente :
1. Asiento de desgaste.
2. Tornillo de ajuste.
3. Tuerca de traba.
4. Calibre.

Balancines
Los balancines conectan las válvulas con el árbol de levas
y convierte en movimiento giratorio del árbol de levas en
un movimiento alternativo en las válvulas.
Componentes:
1. Tornillo de ajuste.
2. Contratuerca.
3. Asiento de desgaste.
4. Buje del eje del balancín.

Conjunto de resortes de válvulas
Los resortes sirven para
mantener las válvulas
Cerradas. Éstas se
mantienen en posición
por medio de unas
cazoletas (1) y un
retenedor (2) o rotador.

RESORTES DE
VÁLVULAS
RETÉN Y GUÍA
DE VÁLVULA

Los rotadores (rotocoil) hacen
girar las válvulas 3° al ascender, y
aumentan su duración.

Levanta válvulas
Hay un levanta válvulas o
seguidor de levas apoyado
en el lóbulo de cada una de
las levas. A medida que gira
el árbol de levas, el levanta
válvulas se mueve,
siguiendo la forma del
lóbulo.

BOMBA DE AGUA
ORIFICIO DE AGUA
CILINDRO
BOMBA DE TRANSFERENCIA
TUNEL DE BANCADA
BRIDA DE AGUA
Bloque de motor
(Cylinder Block)
ORIFICIO DE ACEITE

Diseño
Los bloques tienen
diseños diferentes:
1. Los motores en línea,
que todos los cilindros
están en línea.
2. Los motores en “V”,
separa los cilindros en
dos filas, y el bloque
tiene forma de “V”.

 Fundición de hierro con
estructura perlítica. Aleado
con Cr y Ni con gran
resistencia al desgaste y la
corrosión.
 También puede ser de
aleaciones de Al con Si, de
menor peso y gran
conductibilidad térmica.

Sus funciones son:
• Contiene los pistones.
• Forman las cámaras de combustión.
• Disipan el calor de los pistones.

El bloque se funde a
precisión, usando
una combinación de
aleaciones
especiales, para
lograr su resistencia.

C9 Bloque
 Bloque más fuerte para permitir una
mayor presión del cilindro.
 No posee placa espaciadora . Menor
número de empaques para reducir el
riesgo de fugas.
 Fortalecimiento del alojamiento de la
volante para una vida más larga.
 Un enfriador de aceite interno para
reducir el peso y ancho del motor.
 Alto flujo de refrigerante y aceite para
prolongar la vida del motor.
 Diseño serpentente de alta resistencia
para reducir el ruido.

Camisas de cilindros y Pistones

1. Los pistones de
precombustión tienen
una bujía
incandescente en la
cabeza.
2. Los pistones de
inyección indirecta no
tiene bujías
incandescentes.

Partes de debajo de la
cabeza y canalización de
enfriamiento:
Hay una zona debajo de la
cabeza (1) en el interior
del pistón. Ciertos
pistones contienen
canales de enfriamiento
de aceite (2) dentro de la
cabeza que no puede
verse.

Partes
1. Cabeza
2. Ranuras
3. Orificio del pasador.
4. Anillo de retención.
5. Faldón de tope.

 Se fabrican con ligeras de
aluminio y silicio con
ligeros contenidos de Cu,
Ni y Mg fundidas en
coquilla.
 El silicio disminuye el
coeficiente de dilatación y
la conductividad térmica.
1. Convencional. Cabeza de aluminio colado con faldón de
aluminio forjado, soldado por haz electrónico.
2. Compuestos. Formados por una cabeza de acero y un
faldón de aluminio forjado empernados entre si.
3. Articulados. Cabeza forjado con orificios de pasador y
bujes, y un faldón separado de aluminio colado. Las dos
piezas están conectadas por medio de un pasador de
biela.

Funciones
1. Transmiten la fuerza de
combustión a la biela y
al cigüeñal.
2. Sellan la cámara de
combustión.
3. Disipan el calor
excesivo de la cámara
de combustión.

C15 Piston Assembly
Pistón de una pieza de acero
Un agujero de aceite a través de la varilla de conexión en forma de I se usa para lubricar el bulón.

C9 Pistón
Diseño articulado de dos piezas
• Corona de acero más resistente que el aluminio.
• Permite más flexibilidad en la posición del anillo.
• Excelentes características de desgaste

Temperaturas que soporta el pistón

Competencia
 Ovalado fuera de
especificaciones
Caterpillar
 Ajuste exacto

Competencia
 Bandas de anillo separadas
Caterpillar
 Bandas de anillo de níquel

Pistones
Competencia
 Perfil vertical incorrecto
 Uniones de mala calidad
Caterpillar
 Especialmente rectificados,
biselados
 Proceso controlado de
fundición

Cada uno de los pistones tiene
dos o más anillos que encajan
en ranuras en el pistón.
Funciones:
1. Sellan la cámara de
combustión.
2. Controlan la lubricación de las
paredes de los cilindros.
3. Enfrían el pistón transfiriendo
el calor generado por la
combustión.
Anillo de Pistón
(Ring)

Tipos
1. Anillos de compresión: Sellan la
parte inferior de la cámara de
combustión impidiendo que
los gases de combustión se
fuguen por los pistones.
2. Anillos de control de aceite:
Lubrican las paredes de la
camisa del cilindro al moverse
el pistón hacia arriba y hacia
abajo, la película de aceite
reduce el desgaste en las
camisas del cilindro y en el
pistón.
Superficies endurecidas:
Los anillos tiene esta superficie endurecida para
prolongar la duración de los anillos.
Resorte de expansión:
Detrás del anillo de control de aceite se encuentra
un resorte de expansión que permite mantener
una película uniforme de aceite en la pared del
cilindro.

Separación entre las puntas:
Esto permite impedir fugas, las separaciones
entre puntas, no deben estar alineadas al
Instalarse.

Competencia
 Cara lisa en el borde del
anillo
Caterpillar
 Cara redondeada en el
borde del anillo

Competencia
 Cromo o blindaje de plasma
delgado
Caterpillar
 Correcto blindaje de
cromo o plasma

Anillos del Pistón
Competencia
 Hierro gris
 Vida útil corta
Caterpillar
 Hierro dúctil de alta resistencia
 Termotratados

Biela
(Conecting Rod)
 Las bielas están conectadas a cada uno de los pistones por medio de un
pasador de biela. La biela transmite la fuerza de combustión del pistón al
cigüeñal.

Partes de la biela
1. Agujero de biela.
2. Buje del pasador de
biela.
3. Vástago.
4. Tapa
5. Tuercas y pernos de
biela.
6. Cojinete de Biela

De acero al carbono aleado con
Ni y Cr, se estampa en caliente

C9 - Biela Fracturada
 Diseño resistente barra fracturada
 Acero forjado para mayor resistencia
 El aumento de las superficies de
rodamiento para mayor vida del
cojinete
 Las superficies fracturadas deben ser
manejados cuidadosamente para
evitar daños durante el
mantenimiento

Cojinetes (Metales)
 Se fabrican de chapa de
acero recubiertas en su cara
interior por material
antifricción que pueden ser:
 Metal blanco con S o Pb.
 Bronce al Cd.
 Bronce al Cu.
 Bronce al Al.
 Bronce al Cu-Ni impregnado
de Pb.

Cojinetes de bancada
Orificio:
El cigüeñal gira dentro de los cojinetes de bancada, que están bien
sujetos en orificios ubicados en la parte inferior del bloque.

Cojinetes de bancadas
Lubricación de los cojinetes:
Las mitades superiores de los cojinetes de bancada
tienen un orificio
de lubricación y normalmente una ranura de modo que
el aceite
lubricante se alimente continuamente por el orificio de
lubricación del
muñón del cojinete de bancada.

Competencia
 Espesor de las paredes fuera de
dimensiones
 Diseño incorrecto
Caterpillar
 Espesor uniformede las paredes
 Altura de compresión exacta

Competencia
 Materiales de
inferior calidad
Caterpillar
 Materiales que se adaptan
al sistema

Forman la pared de la
camisa de agua, entre el
refrigerante y el pistón.
Tipos:
1. Camisas húmedas: Se
pueden sacar y colocar
otras cuando se
malogran, estas tienen
un sello anular para
evitar fugas de
refrigerante.
2. Camisas Secas: Se usan a
menudo para reparar
motores de calibre matriz
en caso que falle un
cilindro.
Camisas
(Jacket)

Partes – Camisa Humeda
1. Superficie interior.
2. Mampara para fuego.
3. Pestaña.
4. Ranura de Banda de
compresión.
5. Superficie exterior.
6. Ranura de sellos
anulares.

 Fundición aleada de
estructura perlítica
aleada con Ni, Cr, Mo,
Cu, etc.
 Camisas cromadas.
 Camisas nitruradas.
 Al, Cu, Mg y Mn
(refrigerados por aire)

Competencia
 Patrón de rayado de
configuración aleatoria
Caterpillar
 Patrón de rayado uniforme

Competencia
 Contorno sin bruñir
 Espesor de la brida fuera de
especificaciones
 Ranuras sin biselar de los anillos
 Mayor riesgo de fisuramiento
Caterpillar
 Contorno bruñido
 Espesor controlado de la brida superior
 Ranuras biseladas de los sellos anulares
 Termotratados

Camisas de Cilindro
Competencia
 Baja resistencia a la tensión
 Perforaciones ovaladas
 Diámetros de menor
medida
Caterpillar
 Hierro gris de alto grado
 Ajuste perfecto

C9 Liners
 Mid-support wet liner
• Removable for service
• Fewer leak joints
• Improved cooling in
combustion area
• Allows advantages of
higher ring position
Los apoyos permiten una mejor refrigeración en la parte superior del
cilindro de modo que los anillos pueden estar situados más arriba en el
pistón.
Menos volumen muerto encima de los anillos ayuda con las emisiones.

Cigüeñal
(Crankshaft)
Muñón de biela
Contrapeso
Muñón de
apoyo
Taladros de
equilibrado
Pernos de volante
Muñón de bancada
Orificios de
lubricación
Orificio de lubricación
Transforma el movimiento alternativo del pistón en un
movimiento giratorio usado para efectuar el trabajo.

 El material empleado en los cigüeñales forjados es el acero al
carbono con contenidos variables de Cr, Ni, Co y Mo.
 El material empleado en los cigüeñales fundidos son aleaciones
especiales a base de Cr, Ni y Mo o Cr, Ni y Cu.

Diseño
Los cigüeñales para los motores en línea tienen solo un
muñón de cojinete de biela por cada cilindro.
Los motores en “V” comparten un solo muñón de cojinetes
de biela entre dos cilindros.

Agujero de alineamientos:
Ciertos muñones de cojinetes de
biela tienen agujeros de
aligeramiento para reducir el
peso del cigüeñal y ayudar a
equilibrar el cigüeñal.
Tapón del conducto de aceite:
Los conductos perforados de aceite
están taponados en un extremo por
un tapón cóncavo o tornillo de
ajuste.

Competencia
 Acabado con superficies
ásperas
Caterpillar
 Acabado con superficies
pulidas hasta cinco micras

Competencia
 Metales de baja dureza
 No endurecidos
apropiadamente
Caterpillar
 Proceso de templado único
 Excelente capacidad de
reutilización

Competencia
 Muñones de sobremedida
Caterpillar
 Pulido preciso de los muñones

Árbol de Levas
(Camshaft)
Es impulsado por un
engranaje del cigüeñal.
Controla la apertura de
las válvulas.
Controla la inyección de
combustible cuando se
usan inyectores.
Muñones de cojinetes (1) y lóbulos (2).

Partes
1. Circulo de la base.
2. Rampas.
3. Puntas.

Forma de los lóbulos de las levas
Las formas de las rampas
de apertura y cierre
determina la rapidez con
que se abre y se cierran
las válvulas.
La forma de la punta
determina cuanto tiempo
esta abiertas las válvulas.
1. Apertura rápida.
2. Periodo de apertura largo.
3. Cierre rápido.
4. Cierre lento.

Alza de levas
La distancia del
diámetro del circulo de
la base a la parte
superior de la punta
se llama alzada, esta
determina cuanto se
abre las válvulas.

 El material empleado
para la fabricación del
eje de levas es hierro
fundido y aleados
Elementos %
Carbono 3.3
Silicio 0.45
Manganeso 0.15
Cobre 2.5
Cromo 0.25
Fósforo 0.05
azufre 0.06

Es la unión del motor con
la carga; esta empernado
en la parte trasera del
cigüeñal.
Funciones:
1. Almacena energía para
ganar momento entre
tiempos de combustión.
2. Hace que la velocidad del
cigüeñal sea constante.
3. Transmite potencia.
Volante
(Flywheel)

Partes
1. Volante.
2. Corona.
3. Caja de volante.

Amortiguador de vibraciones
Controla la vibraciones
de torsión o giro del
cigüeñal y se
encuentra en las parte
delantera del motor,
este puede ir
empernado o a
presión.

Tipos
1. Goma (izquierda) usan
una goma densa para
absorber las
vibraciones.
2. Viscosos (derecha) usa
aceite viscoso para
absorber las
vibraciones.

Conjunto de tren de engranajes
Es una serie de engranajes que
transmite la potencia del cigüeñal
a otros componentes principales
del motor, estos pueden ser
ubicados en la parte posterior o
delantera del motor.
El tren de engranajes sincroniza
todos los componentes del motor
de modo que trabajen juntos
durante cada tiempo del ciclo de
combustión.

Conjunto de tren de engranajes
1. Engranaje del cigüeñal.
2. Engranaje loco.
3. Engranaje del árbol de levas.
4. Engranaje de la bomba de
inyección.
aceite.
agua.
7. Engranaje del compresor de
aire.

1
2
20
19
3
23
4
21
18
5
6
7
8
9
11
10
12
13
22
25
15
16
14
17

Piezas de Nivel I - Motor
 Desgaste rápido ( no reutilizables
)
 Anillos de pistón
 Cojinetes de bancada y biela
 Guías de válvulas
 Cojinetes del turbo
 Sellos del turbo

Piezas de Nivel II - Motor
 Desgaste más lento ( reutilizables)
 Pistones
 Camisas
 Válvulas
 Árbol de levas

 Vida útil más larga
 Bloques
 Culatas
 Cigüeñales
 Bielas
Piezas de Nivel III - Motor

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