Partes Motor

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Facultad de Ciencias de la Ingeniería e Industrias V i nculaci nculació ón P acto cto 2017 2017

Carrera Ingeniería Automotriz DESARROLLO DEL TEMA: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA A GASOLINA Y DIÉSEL 1. PARTES MOTOR A GASOLINA 1.2. BLOQUE MOTOR El bloque es la parte más grande del motor, en él se instalan los cilindros donde aquí los  pistones suben y bajan. bajan. También por aquí se instalan los espárragos espárragos de unión con la culata y  pasa el circuito de lubricación y el circuito de refrigeración. Generalmente el bloque motor está construido construido en aleaciones de hierro con aluminio, aluminio, con con pequeñas pequeñas porciones de cromo cromo y níquel. Con esta aleación conseguimos un material de los cilindros nada poroso y muy resistente al calor y al desgaste.

 Fig.1. bloque motor https://img.actualidadmotor.com/wp-content/uploads/2012/03/bloque-motor.jpg

En el bloque motor se encuentran los distintos componentes: componentes: 

Junta de culata



Cilindros



Pistones



Anillos



Bulones

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Bielas

1.3. JUNTA DE CULATA La junta de culata es la encargada de sellar la unión entre la culata y el bloque de cilindros. cilindr os. Es una lámina muy fina fabricada generalmente de acero aunque también

se

le

unen

diversos materiales como: 

asbesto



latón



caucho



 bronce.

 Fig.2. junta de culata https://img2.ro-des.com/images/mecanica/junta%20de%20culata.jpg

1.4. CILINDROS En los cilindros es donde los pistones realizan todas sus carreras de admisión, compresión, expansión y escape. escape. Es una cavidad cavidad de forma cilíndrica. cilíndrica. En el interior de los cilindros las  paredes son totalmente lisas y se fabrican con fundiciones de acero aleadas con níquel, molibdeno y cobre. En algunos casos se les alea con cromo para una mayor resistencia al desgaste.

 Fig.3. cilindros motor http://www.fiberland.com.mx/images/macetas-de-acero-inoxidable-cilindros-sydney.jpg

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1.5. PISTONES El pistón es el encargado de darle la fuerza generada por la explosión a la biela, para que ella haga el resto. Debido a los esfuerzos tanto de fricción como de calor a los que está sometido el pistón, se fabrica de materiales muy resistentes al calor y al esfuerzo físico  pero siempre empleando materiales lo más ligeros posibles, para así aumentar su velocidad y poder alcanzar regímenes de rotación elevados.

 Fig.4.(Pistón convencional) fig.4.1.(Pistón sin falda) http://www.fierrosclasicos.com/wp-content/uploads/2015/01/451.jpg

1.6. ANILLOS Los anillos van montados en la parte superior del cilindro, rodeando completamente a éste  para mantener una buena compresión sin fugas en el motor. Los anillos, también llamados segmentos, son los encargados de mantener la estanqueidad de compresión en la cámara de combustión, debido al posible escape de los vapores a presión tanto de la mezcla como de los productos de la combustión. También se monta un anillo de engrase, para poder lubricar el cilindro correctamente. Los anillos o segmentos suelen fabricarse de hierro aleado con silicio, níquel y manganeso.

Fig.5. anillos pistón

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1.7. BULONES Es el elemento que se utiliza para unir el pistón con la biela, permitiendo la articulación de esa unión. El bulón normalmente se construye de acero cementado y templado, con  proporciones de carbono, cromo, manganeso y silicio. Para que el bulón no se salga de la unión pistón/biela y ralle la pared del cilindro, se utilizan distintos métodos de fijación del  bulón.

 Fig.6. (Bulón)

fig.6.1. (Conjunto de pistón, anillos y bulón)

1.8. BIELAS La biela es la pieza que está encargada de transmitir al cigüeñal la fuerza recibida del pistón. Las bielas están sometidas en su trabajo a esfuerzos de compresión, tracción y también de flexión muy duros y por ello, se fabrican con materiales muy resistentes pero a la vez han de ser lo más ligeros posibles. Generalmente están fabricadas de acero al cromo- molibdeno con silicio y manganeso, acero al cromo-vanadio o al cromo-níquel o también podemos encontrar bielas fabricadas de acero al carbono aleado con níquel y cromo.

 Fig.7. (Biela)

(Unión pistón / biela)

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1.9. CULATA La culata es la parte superior del motor en donde se encuentran las válvulas de admisión y de escape, el eje de levas, las bujías y las cámaras de combustión. En la culata es donde encontramos todo el sistema de distribución, aunque antiguamente el eje de levas se encontraba en la parte inferior del motor. La culata también tiene conductos de refrigeración y lubricación al igual que el bloque motor, para que por aquí pasen los correspondientes líquidos. La culata, al igual que el bloque motor, se construye de aleaciones de hierro con aluminio, con pequeñas porciones de cromo y

níquel. En la culata encontramos los

siguientes componentes: 

Cámara de combustión



Válvulas



Guías y asientos de válvulas



Árbol de levas



Bujías

 Fig.8. (Culata: vista exterior motor)(Culata: vista interior motor)

1.10.

CÁMARA DE COMBUSTIÓN

Es un espacio vacío que está ubicado en la culata donde tiene lugar la combustión de la mezcla de aire y combustible. En la cámara de combustión también van ubicas las válvulas de admisión y escape, la bujía y en algunos casos el inyector de combustible (en caso de inyección directa).

 Fig.9. cámara de combustión

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1.11.

VÁLVULAS

Las válvulas van ubicadas en la cámara de combustión y son los elementos encargados de abrir y cerrar los conductos por donde entra la mezcla (válvulas de admisión) y por donde salen los gases de escape (válvulas de escape). Debido a las altas temperaturas que alcanzan las válvulas (sobre todo las de escape), se fabrican de materiales muy resistentes al calor como aceros al cromo-níquel, al tungsteno-silicio o al cobalto- molibdeno. En válvulas de admisión, debido a que no alcanzan temperaturas tan elevadas se utilizan aceros al carbono con pequeñas proporciones de cromo, silicio y níquel.

 Fig.10. valvulas http://ekopro.promaster.se/api/files/bfb9143b240619f953f0fb83bb306cfeec23095d/0/product_image.jpg

1.12.

GUIAS Y ASIENTOS DE LAS VÁLVULAS

Las guías son casquillos en forma alargada, introducidos en los agujeros realizados en la culata para alojarlas, dentro de los cuales se deslizan las válvulas. Los asientos es donde se coloca la válvula en el momento que está cerrada para que haya una buena estanqueidad. Generalmente están fabricadas de acero al cromo-vanadio o al cromo-níquel. La construcción de las guías de las válvulas suele ser de forma cónica, de esta manera no se acumula el aceite que puede ser introducido por error dentro del cilindro.

 Fig.11. guías y asientos de válvulas http://www.aficionadosalamecanica.net/imagescursomec/asiento-guia-valvulas.jpg

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1.13.

ÁRBOL DE LEVAS

El árbol de levas o también llamado eje de levas es el elemento encargado de abrir y cerrar las válvulas en el momento preciso. El Árbol de levas se construye de hierro fundido aleado con pequeñas proporciones de carbono, silicio, manganeso, cobre, cromo, fósforo y azufre. En el apartado de sistema de distribución, se darán más detalles de él y de su funcionamiento.

 Fig.12. árbol de levas http://4.bp.blogspot.com/2klpingtcn_68.Ges.SCO.png

1.14.

BUJÍAS

La bujía es la pieza encargada de dar una chispa alcanzar la temperatura suficiente para encender el carburante (solo en motores Otto). La bujía va situada en la cámara de combustión muy cerca de las válvulas. En el apartado de sistema de encendido se darán más detalles de ésta.

 Fig.13. bujía http://i44.tinypic.com/eajoud.jpg

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1.15.

CÁRTER

El cárter es la parte inferior del motor donde se encuentra el cigüeñal, los cojinetes del cigüeñal y el volante de inercia. El cárter generalmente esta provisto de aletas en su parte externa para mejorar la refrigeración de éste y mantener el aceite a una buena temperatura de funcionamiento, que oscila generalmente entre los 80°C y los 90°C. El material más utilizado es el aluminio, aunque se le mezclan pequeñas porciones de cobre y de zinc.

 Fig.14. Carter https://http2.mlstatic.com/carter-motor-para-D_NQ_NP_827101-MLA20274495536_042015-F.jpg

1.16.

CIGÜEÑAL

El cigüeñal es el encargado de transformar el movimiento de la biela

en movimiento

rotatorio o circular. Junto con el pistón y la biela, se considera la pieza más importante del motor. El cigüeñal es una pieza que ha de soportar grandes esfuerzos, por eso se construye de materiales muy resistentes para que puedan aguantar cualquier movimiento sin romperse. Los cigüeñales normalmente se fabrican de acero al Cromo-Molibdeno con cobalto y níquel.

 Fig.15. cigüeñal http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//1000/1102/html/cig2.jpg

1.17.

COJINETES

Los cojinetes son los encargados de unir la biela con el cigüeñal para evitar que haya rozamiento entre ellos, para evitar pérdidas de potencia y averías. Tienen forma de media

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luna y se colocan entre el cigüeñal y la cabeza de las bielas. Normalmente se fabrican de acero, revestidos de un metal antifricción conocido como metal Babbitt.

 Fig.16. cojinetes http://www.fierrosclasicos.com/wp-content/uploads/2015/01/FIGURA-1.jpg

1.18.

VOLANTE MOTOR

El volante motor o volante de inercia es el encargado de mantener al motor estable en el momento que no se acelera. El volante motor es una pieza circular que ofrece una resistencia a ser acelerado o desacelerado. En el momento en que el motor no se acelera, es decir (fase de admisión, compresión y escape) se ha de mantener la velocidad del motor para que no haya una caida de rpm.

 Fig.17. volante motor https://www.bbsport.com/img/cms/OTROS/volante-inercia.jpg

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2. PARTES MOTOR A DIESEL 2.2. BLOQUE Es la estructura básica del motor, en el mismo van alojados los cilindros, cigüeñal, árbol de levas, etc. Todas las demás partes del motor se montan en él. Generalmente son de fundición de hierro o aluminio.

 Fig.18. block motor http://ekopro.promaster.se/api/files/bfb9143b240619f953f0fb83bb306cfeec23095d/0/product_image.jpg

2.3.CIGÜEÑAL Es el componente mecánico que cambia el movimiento alternativo en movimiento rotativo. Esta montado en el bloque en los cojinetes principales los cuales están lubricados. Podemos distinguir las siguientes partes: 

Muñequillas de apoyo o de bancada.



Muñequillas de bielas.



Manivelas y contrapesos.



Platos y engranajes de mando.



Taladros de engrase.

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 Fig.19. cigüeñal http://ekopro.promaster.se/api/files/ _image.jpg

Una muñequilla es la parte de un eje que gira en un cojinete. Las muñequillas de bancada ocupan la línea axial del eje y se apoyan en los cojinetes de bancada del bloque. Las muñequillas de biela son excéntricas con respecto al eje del cigüeñal. Van entre los contrapesos y su excentricidad e igual a la mitad de la carrera del pistón. Por cada muñequilla de biela hay dos manivelas. Otra particularidad del cigüeñal es una serie de taladros de engrase. Tiene practicados los taladros,  para que pase el aceite desde las muñequillas de biela a las de bancada. Como al taladrar quedan esos orificios en los contrapesos, se cierran con tapones, que se pueden quitar para limpiar dichos conductos. 2.4.CULATA Es el elemento del motor que cierra los cilindros por la parte superior. Pueden ser de fundición de hierro o aluminio. Sirve de soporte para otros elementos del motor como son: Válvulas,  balancines, inyectores, etc. Lleva los orificios de los tornillos de apriete entre la culata y el  bloque, además de los de entrada de aire por las válvulas de admisión, salida de gases por las válvulas de escape, entrada de combustible por los inyectores, paso de varillas de empujadores del árbol de balancines, pasos de agua entre el bloque y la culata para refrigerar, etc. Entre la culata y el bloque del motor se monta una junta que queda prensada entre las dos a la que llamamos habitualmente junta de culata.

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 Fig.20. culata http://www.ewccontrols.com/images/rsd.png 

2.5. PISTONES Es un embolo cilíndrico que sube y baja deslizándose por el interior de un cilindro del motor. Son generalmente de aluminio, cada uno tiene por lo general de dos a cuatro segmentos. El segmento superior es el de compresión, diseñado para evitar fugas de gases. El segmento inferior es el de engrase y está diseñado para limpiar las paredes del cilindro de aceite cuando el pistón realiza su carrera descendente. Cualquier otro segmento puede ser de compresión o de engrase, dependiendo del diseño del fabricante. Llevan en su centro un bulón que sirve de unión entre el pistón y la biela.

 Fig.21. pistones http://www.ewccontrols.com/images/rsd.png

2.6.CAMISAS Son los cilindros por cuyo interior circulan los pistones. Suelen ser de hierro fundido y tienen la superficie interior endurecida por inducción y pulida. Normalmente suelen ser intercambiables para poder reconstruir el motor colocando unas nuevas, aunque en algunos casos pueden venir mecanizadas directamente en el bloque en cuyo caso su reparación es más complicada. Las camisas recambiables cuando son de tipo húmedo, es decir en motores

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refrigerados por líquido, suelen tener unas ranuras en el fondo donde insertar unos anillos teóricos de goma para cerrar las cámaras de refrigeración, y en su parte superior una pestaña que se inserta en un rebaje del bloque para asegurar su perfecto asentamiento.

 Fig.22. camisas http://www.ewccontrols.com/images/rsd.png

2.7.SEGMENTOS Son piezas circulares metálicas, auto tensado, que se montan en las ranuras de los pistones  para servir de cierre hermético móvil entre la cámara de combustión y el cárter del cigüeñal. Dicho cierre lo hacen entre las paredes de las camisas y los pistones, de forma que los conjuntos de pistón y biela conviertan la expansión de los gases de combustión en trabajo útil  para hacer girar el cigüeñal. El pistón no toca las paredes de los cilindros. Este efecto de cierre debe darse en condiciones variables de velocidad y aceleración. Los segmentos impiden que se produzca una pérdida excesiva de aceite al pasar a la cámara de combustión, a la vez que dejan en las paredes de la camisa una fina capa de aceite para lubricar. Por tanto los segmentos realizan tres funciones: Cierran herméticamente la cámara de combustión. Sirven de control  para la película de aceite existente en las paredes de la camisa. Contribuye a la disipación de calor, para que pase del pistón a la camisa.

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 Fig.23. segmentos pistón http://www.aficionadosalamecanica.net/imagescursomec/segmentos-motor-diesel.jpg

2.8. BIELAS Las bielas son las que conectan el pistón y el cigüeñal, transmitiendo la fuerza de uno al otro. Tienen dos casquillos para poder girar libremente alrededor del cigüeñal y del bulón que las conecta al pistón La biela debe absorber las fuerzas dinámicas necesarias para poner el pistón en movimiento y pararlo al principio y final de cada carrera. Asimismo la biela transmite la fuerza generada en la carrera de explosión al cigüeñal.

 Fig.24. biela http://www.aficionadosalamecanica.net/biela motor-diesel.jpg

2.9. COJINETES Se puede definir como un apoyo para una muñequilla. Debe ser lo suficientemente robusto  para resistir los esfuerzos a que estará sometido en la carrera de explosión. Los cojinetes de bancada van lubricados a presión y llevan un orificio en su mitad superior, por el que se efectúa el suministro de aceite procedente de un conducto de lubricación del bloque. Lleva una ranura que sirve para repartir el aceite mejor y más

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rápidamente por la superficie de trabajo del cojinete. También llevan unas lengüetas que encajan en las ranuras correspondientes del bloque las tapas de los cojinetes. Dichas lengüetas alinean los cojinetes e impiden que se corran hacia adelante o hacia atrás por efectos de las fuerzas de empuje creadas.

 Fig.25. cojinetes http://www.mecanica.net/imagescursom/ motor-diesel.jpg

VÁLVULAS 2.10. Las válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño que la de escape. En una válvula hay que distinguir las siguientes partes: 

Pie de válvula.



Vástago.



Cabeza.

 Fig.26. valvulas http://www.aficionadosalamecanica.net/imagescursomec/segmentos-motor-diesel.jpg

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La parte de la cabeza que está rectificada y finamente esmerilada se llama cara y asienta sobre un inserto alojado en la culata. Este asiento también lleva un rectificado y esmerilado fino. El rectificado de la cara de la válvula y el asiento se hace a ángulos diferentes. La válvula siempre es rectificada a 3/4 de grado menos que el asiento. Cuando se desgaste el asiento o la válvula por sus horas de trabajo, este ángulo de interferencia varía y la línea de contacto se hace más gruesa y, por tanto, su cierre es menos hermético.

 fig.27. Los muelles con sus sombreretes http://www.aficionadosalamecanica.net/imagescursomec/segmentos-motor-diesel.jpg

2.11.

ROTADOR DE VÁLVULAS

Cuyo dispositivo hace girar la válvula unos cuantos grados cada vez que ésta se abre. Tiene por objeto alargar la vida de la válvula haciendo que su desgaste sea más uniforme y reduciendo la acumulación de suciedad en la cara de la válvula y el asiento y entre el vástago y la guía. Para abrir las válvulas se utiliza un árbol de levas que va sincronizado con la distribución del motor y cuya velocidad de giro es la mitad que la del cigüeñal; por tanto, el diámetro de su engranaje será Eje de balancines de un motor diésel de un diámetro doble que el del cigüeñal. Asimismo, según su situación varía el mecanismo empujador de las válvulas. 

Cuando el árbol de levas es lateral el mecanismo empujador consta de leva, taqué, varilla,  balancín y eje de balancines



Cuando el árbol de levas va en cabeza la leva actúa directamente sobre un cajetín cilíndrico.

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También e otro motores de cuatro válvulas por cilindro la leva actúa directamente sobre un rodillo de un balancín en forma de horquilla.

2.12.

ENGRANAJES DE DISTRIBUCIÓN

Conduce los accesorios y mantienen la rotación del cigüeñal, árbol de levas, eje de leva de la  bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de desmultiplicación. El engranaje del cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que componen el tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados entre si, de forma que coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos.

 Fig.28.engranajes de distribución http://www.aficionadosalamecanica.net/imagescursomec/segmentos-motor-diesel.jpg

2.13.

BOMBA DE ACEITE

Está localizada en el fondo del motor en el cárter del aceite. Su misión es bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor. La bomba es mandada por u engranaje, desde el eje de levas hace circulas el aceite a través de pequeños conductos en el bloque. El flujo  principal del aceite es para el cigüeñal, que tiene unos taladros que dirigen el lubricante a los cojinetes de biela y a los cojinetes principales. Aceite lubricante es también salpicado sobre las paredes del cilindro por debajo del pistón

 Fig.29. bomba de aceite http://www.aficionadosalamecanica.net/ diesel.jpg

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2.14.

BOMBA DE AGUA

Es la encargada, en los motores refrigerados por líquido, de hacer circular el refrigerante a través del bloque del motor, culata, radiador etc. La circulación de refrigerante a través del radiador trasfiere el calor del motor al aire que circula entre las celdas del radiador. Un ventilador movido por el propio motor hace circular el aire a través del radiador.

 Fig.30. Bomba de agua. http://www.aficionadosalamecanica.net/bomba agua- motor-diesel.jpg

2.15.

ANTIVIBRADORES

En un motor se originan dos tipos de vibraciones, a consecuencia de las fuerzas creadas por la inercia de las piezas giratorias y de la fuerza desarrollada en la carrera de explosión. 

Vibraciones verticales.



Vibraciones torsionales.

 fig.31. antivibradores http://www.electronicacompel.com/wp-content/uploads/2011/11/1105.jpg

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2.16.

DAMPER O AMORTIGUADOR 

En todos los motores se producen las vibraciones torsionales, por la torsión momentánea debida a la fuerza desarrollada en la carrera de explosión y su recuperación en el resto del ciclo. Aunque el volante se diseña con suficiente tamaño y masa, para que su inercia mantenga un giro uniforme, absorbiendo energía en los impulsos giratorios y devolviéndola en el resto del ciclo; no evita que el cigüeñal se retuerza en esos momentos de aceleración. Hay dos tipos de amortiguadores o dampers: 1. El primero utiliza como material amortiguador el caucho. 2. El amortiguador tipo viscoso consta esencialmente de una corona pesada, alojada en una carcasa fijada a un extremo del cigüeñal, pudiéndose mover libremente dentro de ella al estar suspendida en un fluido (silicona).

 Fig.32 damper https://img.actualidadmotor.com/wp-content/uploads/2010/10/damper.jpg

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Bibliografía: Heywood J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals. Ed. McGraw-Hill (1988). Payri F. y Desantes J.M. Motores de combustión interna alternativos. Ed. Reverté (2011). Cabronero Mesas: Motores de combustión interna, Segunda edición. Ed. Cabronero Mesas, 2002