LABORATORIO N2SISTEMA DE DISTRIBUCION DE GASESI. OBJETIVOS:

Conocer la estructura, componentes y el principio de funcionamiento del sistema de distribucin de gases. Destacar la importancia que tiene el sistema de distribucin de gases del motor.

II. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE GASES

1. DEFINICION:

El sistema de distribucin regula la entrada y salida de los gases en el cilindro, abriendo y cerrando las vlvulas de admisin y escape de forma sincronizada con el cigeal.El proceso de intercambio de gases se asegura por el fundamento conjunto de las vlvulas, sus mecanismos de mando y el eje de levas con el mecanismo de transmisin accionado por el pin motriz el cigeal.Sobre la estructura del mecanismo de distribucin de gases influyen:a) La disposicin de las vlvulas que puede situarse en el mono block (vlvulas laterales) o en la culata (vlvulas de cabeza).b) La forma de la cmara de combustin.c) La ubicacin de las vlvulas (formando una lnea a lo largo del eje longitudinal del motor o formando dos lneas ambos lados) y el numero de vlvulas homnimas.d) La colocacin del eje de levas (inferior o en una disposicin intermedia en el monoblock o en la parte superior de la culata).e) El tipo de taques (planos, de rodillo, convexos, de palanca).f) La estructura de los balancines (con palanca de uno o dos brazos, con un travesao para dos vlvulas homnimas.g) El nmero y tipos de resortes (cilindros, cnicos, de torsin, etc.).h) El tipo de mecanismo de transmisin, se transfiere el movimiento que transfiere el movimiento rotacional desde el pin motriz del cigeal hacia el eje de levas (transmisin por engranajes cilindros o cnicos o con ejes intermedios, transmisin por cadena o combinada). En los motores actuales se utilizan exclusivamente mecanismos de vlvulas, pues aseguran un proceso de intercambio de gases lo suficientemente perfecto a elevadas velocidades y con alta presin de sobrealimentacin. En los motores multicilindricos, la efectividad del proceso de intercambio de gases se evala por el rendimiento volumtrico o coeficiente de llenado (promedio para todos los cilindros) y por la uniformidad del llenado de los cilindros individuales.

2. COMPONENTES:

Los elementos que constituyen la distribucin son los siguientes: rbol de levas taques Balancines Vlvulas Resortes de vlvulas Mandos de la distribucin

3. DESCRIPCION

3.1 ARBOL DE LEVASUnrbol de levases unmecanismoformado por un eje en el que se colocan distintaslevas, que pueden tener distintas formas y tamaos y estar orientadas de diferente manera, para activar diferentes mecanismos a intervalos repetitivos, como por ejemplo unasvlvulas, es decir constituye un temporizador mecnico cclico, tambin denominado Programador mecnico.En un motor controla la apertura y el cierre de las vlvulas de admisin y escape, para desplazar las vlvulas de sus asientos se utilizan una serie de levas, tantas como vlvulas tenga el motor. Dichas levas van mecanizadas en un eje, con el correspondiente ngulo de desfase para efectuar la apertura de los distintos cilindros, segn el orden de funcionamiento establecido.

1. Excentricas2. Soportes

Eningeniera mecnica, unalevaes un elemento mecnico que est sujeto a unejepor un punto que no es su centro geomtrico, sino un alzado de centro. En la mayora de los casos es de forma ovoide. El giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte con una pieza conocida comoseguidor. Existen dos tipos de seguidores: de traslacin y de rotacin.La unin de una leva se conoce como unin de punto en caso de un plano o unin de lnea en caso del espacio.Algunas levas tienen dientes que aumentan el contacto con el seguidor.La forma de una leva depende del tipo de movimiento que se desea que imprima en el seguidor. Ejemplos:rbol de levasdelmotor de combustin interna, programador delavadoras, etc.Las levas se pueden clasificar en funcin de su naturaleza. Hay levas de revolucin, de traslacin, desmodrmicas (las que realizan una accin de doble efecto), etc.La mquina que se usa para fabricar levas se llama generadora.

3.2 TAQUESEltaquobotadores un vstago de metal que va situado entre lasvlvulasy elrbol de levasen unmotor de combustin interna.En realidad es un empujador, es decir, el encargado de trasladar el movimiento vertical de las levas hasta las vlvulas, y eliminar el movimiento horizontal en las cabezas de las vlvulas. Es una pequea pieza de metal que gira y empuja para ajustar los movimientos del rbol de levas a las necesidades del motor en cada momento. Es el encargado de hacer que losbalancinesabran o cierren las vlvulas, en funcin de qu fase del motor se trate. Este componente va alojado en una cavidad especial delbloque.Existen 2 tipos diferentes de taqu: los mecnicos y los hidrulicos. En cada uno de ellos vara el tipo de bloque en el que se debe instalar.Losalzavlvulasobuzos hidrulicosforman parte del mecanismo de los taqus y deben su nombre al hecho de utilizar el aceite del motor para llenar su cavidad interna y mantener contacto permanente con las levas durante todo su recorrido. Deben calibrarse peridicamente.La forma de la cabeza del taqu a simple vista es plana, pero en realidad, tiene una leve forma cncava para facilitar el giro de la leva sobre el taqu.Generalmente se fabrican de dos materiales,aceroforjado o fundicin nodular, dependiendo el material del rbol de levas, ya que puede haber incompatibilidad entre el material del taqu y el del rbol de levas.El taqu est opuesto a las levas, dependiendo de su estado y funcionamiento el buen funcionar del rbol de levas.Cada leva lleva su taqu, los motores 4 de cilindros con 8 vlvulas llevan 8 taqus, uno por leva.

3.3 BALANCINESUnbalancnes unrecipienteoscilante consistente en dosprobetas. Cada una de las probetas se va llenando delquidohasta que voltea al llegar a ciertovolumendando paso a la siguiente probeta que repite el ciclo. Por tanto, podra decirse que el balancn es un instrumento mecnico que mide elflujode un lquido expresado en forma de un tren de pulsos. Los balancines existen desde hace miles de aos, tanto en la cultura asitica como en la rabe. Muchas veces con carcter decorativo, otras veces se han utilizado para medir el tiempo o poner en marcha pequeosautomatismos. Actualmente, es el principal componente de unpluvimetrocuyo tren de pulsos se traduce en la intensidad de lluvia y su acumulacin da el volumen total de una precipitacin.

3.4 VALVULAS

Las vlvulas de los motores de combustin interna son los rganos que controlan la admisin y el escape de los gases en la cmara de combustin mediante su apertura y cierre. Estan dotadas de un movimiento alternativo, habriendose hacia el interior de la cmara de combustin. La estanqueidad del cierre se ve favorecida potr la presionm de los gases en la cmara de combustin que inciden en ellas.

La cabeza es solidaria al vstago o cola de la valvula con un amplio radio de unin para reducir el efecto de entalladura y del mismo modo facilitar el flujo de calor hacia el propio vstago. Este ultimo elemnto es cilndrico y sirve para guiar el movimiento y transmitir a la cabeza la carga del muelle de retorno, por medio de los semiconos.

1. Semiconos.2. Platillo superior.3. Muelle.4. Platillo inferior.

Las vlvulas durante su funcionamiento estn sometidas a unas solicitaciones trmicas muy elevadas, debiendo soportar las temperaturas generadas durante la combustin y una temperatura media de trabajo de unos 700 a 800 C en la vlvula de escape y de unos 200 a 300 C en la vlvula de admisin. Las vlvulas de admisin se fabrican generalmente de acero al cromo-silicio y las de el escape de acero al cromo - nquel que es un material ms resistente al calor. Los asientos de las vlvulas se recubren con estelita que es una aleacin de cobalto y cromo, para aumentar su resistencia al desgaste. En los motores de altas prestaciones las vlvulas de escape, con el fin de mejorar su refrigeracin, se fabrican huecas y se rellenan de sodio.

3.4.1 DOS VALVULAS POR CILINDROLas vlvulas se alinean si el rbol de levas est situado en el bloque, si est en la culata, las vlvulas pueden alinearse, si la distribucin es con un slo eje o disponerlas en V, si la distribucin es con un rbol con balancines, o con dos rboles.

3.4.2 TRES VALVULAS POR CILINDROPermite un mejor rendimiento volumtrico a altos regmenes de rotacin, con un coste intermedio entre las dos y las cuatro vlvulas por cilindro. La distribucin puede ser con dos rboles o con uno slo con balancines.

3.4.3 CUATRO VALVULAS POR CILINDRO

Es la solucin que ms se est utilizando en los motores de elevadas prestaciones y de reciente produccin. Permite elevados rendimientos volumtricos y elevados regmenes de rotacin, pero la potencia a bajos regmenes es peor. Este problema se reduce utilizando colectores modulares (longitud y capacidad variables) y variadores de fase. Es ms costoso que los anteriores.

3.4.4 CINCO VALVULAS POR CILINDROEs una solucin muy poco utilizada, que prima los elevados rendimientos volumtricos, pero con costes muy altos. Esta solucin se utiliza en algunos motores de competicin de Formula 1. En la culata de cinco vlvulas la distribucin es siempre de dos rboles; de las tres vlvulas de admisin, la central est menos inclinada que las laterales, para que puedan controlarse con el mismo eje. Es evidente en este caso la ventaja de usar empujadores hidrulicos

3.5 RESORTES DE VALVULASEl resorte o muelle es un elemento mecnico que puede almacenar energa debido a las propiedades elsticas 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 caracterstica, que expresa la relacin entre la carga aplicada al muelle y la deformacin que sta le produce.Tienen la misin de cerrar las vlvulas 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 vlvulas. Si por el contrario son extremadamente fuertes, las vlvulas tendern a clavarse sobre sus asientos.Los muelles empleados para las vlvulas son de tipo helicoidal y se montan con una cierta carga.Estn construidos, dadas las altas solicitaciones mecnicas a las que estn sometidos, con aceros especiales de alta calidad. Los muelles de las vlvulas se suelen pulimentar con el fin de eliminarles las estras, que podran provocarles la rotura por fatiga.

3.6 MANDOS DE LA DISTRIBUCIONEl sistema de mando de la distribucin depende esencialmente de la situacin del rbol de levas, de la posibilidad constructiva y del espacio fsico. Los sistemas utilizados en los motores son: De engranajes. De cadena. De correa dentada.

3.6.1 POR ENGRANAJEEn los sistemas de engranajes se utiliza siempre un pin solidario al cigeal y como mnimo otro solidario al rbol de levas que tiene doble nmero de dientes que el del cigeal. Tambin se puede emplear una cadena cinemtica de engranajes, esta a veces se utiliza para dar movimiento a diferentes rganos auxiliares (bomba de aceite, bomba de la servo-direccin, bomba inyectora de motores Diesel, etc.).Para conseguir mayor uniformidad y menor rumorosidad en el funcionamiento, el dentado de los piones es helicoidal, incluso para disminuir an ms la rumorosidad pueden montarse fabricados en fibras sintticas, siempre que el par a transmitir no sea muy elevado.

3.6.2 POR CADENAEl sistema de mando de la distribucin por cadena de rodillos se utiliza para transmitir el movimiento al rbol de levas, por adaptarse mejor al espacio fsico del motor adems de poder accionar varios rganos auxiliares a la vez. Cuando la longitud de la cadena es relativamente larga se acopla un tensor para mantener constante la tensin de funcionamiento. La cadena se tensa mediante un muelle regulable o mediante la presin del lubricante (tensor hidrulico)

3.6.3 POR CORREALas correas de la distribucin fueron introducidas por su mayor simplicidad de construccin y por el reducido ruido de funcionamiento.Estn 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 elstica 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.

4. CLASES DE SITEMASSegn la distribucin utilizada la forma constructiva de los motores cambia. Hay tres tipos de distribuciones: DOHC, OHC y OHV4.1 SISTEMAOHVEl sistema OHV (OverHead Valve): se distingue por tener el rbol de levas en el bloque motor y las vlvulas dispuestas en la culata. La ventaja de este sistema es que la transmisin de movimiento del cigeal al rbol de levas se hace directamente por medio de dos piones o con la interposicin de un tercero, tambin se puede hacer por medio de una cadena de corta longitud. Lo que significa que esta transmisin necesita un mantenimiento nulo o cada muchos km (200.000). La desventaja viene dada por el elevado numero de elementos que componen este sistema lo que trae con el tiempo desgastes que provocan fallos en la distribucin (reglaje de taques)

4.2 SISTEMA OHCEl sistema OHC (OverHead Cam): se distingue por tener el rbol de levas en la culata lo mismo que las vlvulas. Es el sistema utilizado hoy en da en todos los coches a diferencia del OHV que se dejo de utilizar al final de la dcada de los aos 80 y principio de los 90. La ventaja de este sistema es que se reduce el numero de elementos entre el rbol de levas y la vlvula por lo que la apertura y cierre de las vlvulas es mas preciso. Tiene la desventaja de complicar la transmisin de movimiento del cigeal al rbol de levas, ya que, se necesitan correas o cadenas de distribucin mas largas que con los km. tienen mas desgaste por lo que necesitan mas mantenimiento.

4.3 SISTEMA DOHCD significa Doble es decir doble rbol de levas, utilizado en motores con 3, 4 y 5 vlvulas por cilindro.

5. INNOVACIONES TECNOLOGICASCuanto mayor es la cantidad de aire que penetra en el cilindro, mayor ser la potencia que desarrolla el motor, por eso es fundamental el sistema de distribucin que es el encargado regular los tiempos del funcionamiento del motor. La distribucin (respiracin) del motor va estar controlada por el rbol de levas que es el elemento fundamental junto con las vlvulas.Cuanto ms rpido gira un motor, ms difcil resulta llenar los cilindros, puesto que las vlvulas abren y cierran mucho ms deprisa. Lo ideal es que la vlvula de admisin se abra un poco antes del inicio de la carrera de admisin, y la de escape un poco antes de iniciarse la carrera de escape, para ayudar as al vaciado y llenado de los cilindros. El inconveniente proviene de que el momento ptimo de apertura de las vlvulas es diferente para cada rgimen del motor, por lo que resulta imprescindible sacrificar rendimiento en todos los regmenes de giro para obtener un resultado aceptable tambin en todos los regmenes de giro.

5.1 V-TEC DE HONDAEl objetivo del V-TEC son leyes creadas a medida para la apertura de las vlvulas para regmenes de revoluciones diferentes. Para un nmero de revoluciones medio, los tiempos de apertura mas cortos y una carrera de vlvula menor elevan la velocidad de gas y, por tanto, tambin el llenado y el par motor dentro de este margen. Para un nmero de revoluciones superior, los tiempos de apertura mas largos y una carrera de vlvula ms grande intensifican la respiracin del motor, lo cual, a su vez, tienen un efecto sobre la potencia.Honda ha demostrado la capacidad de rendimiento del sistema VTEC (DOCH) que tiene dos rboles de levas situados en la parte superior.5.2 VVTl-i (VARIABLE VALVE TIMING & LIFT - INTELLIGENT) DE TOYOTAEl sistema VVTl-i controla las siguientes funciones: Control de los tiempos de distribucin Control mediante dos estados de funcionamiento de la alzada de la leva Control tanto en el rbol de levas de admisin como en el de escapeEl mecanismo consta de un solo balancn, el cual acciona las dos vlvulas de admisin a la vez. Dicho balancn es accionado por dos levas de diferente perfil, uno ms suave que el otro.El apoyo del perfil de leva agresivo es un buln al cual se le permite un cierto desplazamiento mientras no acte un tope que se acciona hidrulicamente.Cuando el motor funciona a bajas y medias vueltas el tope no est accionado, con lo que el buln sube y baja, de manera que el perfil de leva agresivo no acciona el balancn, siendo las vlvulas accionadas por el perfil de leva suave.

III. CUESTIONARIO

1. Gira el eje de levas a la misma velocidad a la mitad de velocidad o a dobleVelocidad del cigeal?

La relacin de transmisin es de 1:2 esto quiere decir que el eje de levas gira a la mitad de velocidad de la que gira el cigeal.

2. Describir la accin de una vlvula de admisin, y una vlvula de escape.

La vlvula de admisin es la que controla la entrada de la carga fresca al cilindro. La vlvula de escape es la que controla la salida de los gases quemados del cilindro. A su vez las dos vlvulas son controladas por el eje de levas.

3. Describir la accin de una vlvula refrigerada por sodio.

Estas vlvulas tienen un vstago hueco parcialmente lleno de sodio metlico. El sodio se funde a 97oC por eso a la temperatura de funcionamiento el sodio se encuentra liquido. Cuando la vlvula sube y baja el sodio es proyectado hacia arriba en la parte ms caliente de la vlvula, absorbe el calor y lo trasfiere al vstago mas frio y esta irradiacin del calor refrigera la cabeza de la vlvula.

4. Cules son las ventajas de la rotacin de las vlvulas? Describir dos tipos de giradores de vlvulas.

Evita el depsito de carbonilla el al cara de la vlvula, estos depsitos tienden a impedir el asiento normal de la vlvula con al que se calienta y se quema.Con la rotacin es menos probable las acumulaciones de la carbonilla en el vstago de las vlvulas que son las que producen el agarrotamiento.-girador de vlvula del tipo libre, en lugar del girador ordinario de retenedor del muelle, en este diseo se utiliza una arandela de inmovilizacin hundida y una punta acopada cuando e empujador s e eleva, el tornillo se ajusta empuja a punta acopada entonces esta trasmite el movimiento del fiador y al retenedor de la vlvula y este se levanta venciendo al presin del muelle, con esto al vlvula queda libre y puede girar cuando est abierta.-girador de vlvula del tipo positivo, en este se aplica una fuerza de giro al vstago de la vlvula a la vez que esta se abre proporcionando una relacin segura de la vlvula.

5. Describir el funcionamiento de un elevador hidrulico de vlvula.

Este tipo de empujador es de funcionamiento muy silencioso porque proporciona un juego de vlvula nula.El aceite es alimentado al empujador por la bomba de aceite a travs de una galera en la longitud del motor.Cuando se cierra la vlvula, el aceite de la bomba entra a presin en el empujador por los agujeros perforados en el cuerpo del empujador y el embobo buzo. El aceite obliga abrirse a la vlvula de bola o esfrica del embobo buzo. Entonces pasa el aceite por la vlvula por la vlvula de bola y entra en el espacio existente debajo del embobo, en consecuencia este es presionado hacia arriba hasta que se pone en contacto con la varilla de empuje y con este se compensa cualquier juego del sistema.

6. Qu significan los trminos equivalentes regulacin de las vlvulas y rodaje de la distribucin?

Se llama regulacin de las vlvulas o reglaje de vlvulas, al calibrado que se les da tanto a las vlvulas de admisin como a la d escape.Esto quiere decir durante el funcionamiento de un motor cada vlvula tiene un momento para abrirse o para cerrarse, esto est dado por el eje de levas.

7. Qu son asientos postizos de vlvula de escape y por que se utilizan?

Los asientos de vlvula son unos anillos postizos colocados a presin en la culata para evitar el deterioro de la culata.

8. Explica la diferencia entre las levas de los elevadores de vlvula mecnica e hidrulica.

El empujador mecnico requiere holgura y la leva debe girar algunos grados con respecto al circular de la base para que tome el juego debido, entonces al vlvula comienza a abrirse. El flanco de abertura tiene curvatura. Esto reduce la aceleracin en las partes del tren de vlvulas.Despus de que el taln o nariz ha pasado de bajo del empujador, la vlvula comienza a cerrarse.El empujador hidrulico no requiere juego adems los flancos son ms cortos permitiendo que las vlvula se abran y cierren ms deprisa con menos traslape de vlvulas.El taln o nariz es ms redondeado a causa de esta curvatura del flanco.

9. En al grafica 8-24 Cuntos grados de rotacin del cigeal permanece abierta la vlvula de escape? Cuntos grados de rotacin del cigeal permanece abierta la vlvula de admisin?

Vlvula de escapeEsta abierta, 230Vlvula de admisinEsta abierta. 230