Tabla de contenidos
El motor de explosión (gasolina) y el de combussutión (diésel) tienen algunas diferencias que ya se irán viendo en sucesivos capítulos.
La denominación de explosión y combustión alude al tiempo que se tarda en quemar la mezcla de aire y combustible, más rápido en el de gasolina, explosión, que en el diésel, combustión.
La distribución es responsable en gran parte de la cantidad de masa de admisión que entra en los cilindros, y de su salida en escape.
Los gases se mueven a vertiginosas velocidades en los colectores, si se aprovechan las inercias generadas se puede mejorar el llenado en admisión y agilizar el vaciado en escape.
Estos aspectos del motor se pueden mejorar mucho si se utiliza la distribución de fase variable y también el colector de admisión de geometría variable, estos temas se ven en el capítulo 14.
Hay motores que pueden prescindir del sistema de distribución, sustituyendolo por dos conductos a los lados del cilindro, es el caso de algunos motores de dos tiempos, que se han utilizado masivamente en motocicletas y también en algunos automóviles, aunque ya no se hace.
En el capítulo 10. Refrigeración se explica el motor de dos tiempos al haber sido una tecnología utilizada muy frecuentemente con sistemas de refrigeración por aire del motor.
Posiciones de las válvulas y árbol/es de levas de distribución
La distribución es el conjunto de elementos del motor que coordinan su respiración; válvulas, árbol/es de levas que las abren y sistemas de accionamiento.
El cierre de las válvulas se hace por sus muelles cuando cesa el empuje del árbol de levas.
Entre los elementos de contacto de la distribución se ubican los empujadores o taqués para reducir rozamientos.
En la imagen 7.1 se representan diferentes sistemas de distribución por la ubicación de las válvulas y árbol/es de levas.
Cuando los colectores de admisión y escape están en el mismo lado de la culata, esta es de flujo lateral y si están en lados opuestos es culata de flujo transversal.
- SV (Side Valves; válvulas laterales)
- Las válvulas están al lado del bloque y situadas en el mismo lateral las de admisión y escape, unas a continuación de otras.
- En el motor (D)SV (Double) Side Valves las válvulas de admisión y escape están en lados opuestos del motor.
- Parte de la energía de las explosiones/combustiones en los motores SV se pierde al producirse sobre las válvulas sin empujar directamente al pistón.
- Cuando admisión y escape están al mismo lado se denomina motor de flujo lateral, como en el motor SV y si están en lados opuestos el motor es de flujo transversal como el (D)SV.
- OHV (Over Head Valves; válvulas en culata o cabeza)
- Manteniendo el árbol de levas lateral en el bloque las válvulas se sitúan en la culata sobre el pistón, y se accionan mediante unas varillas y balancines desde el árbol de levas.
- Toda la energía de la combustión se aplica sobre el pistón.
- Se ve un motor que combina dos sistemas de distribución; SV/OHV respectivamente para escape y admisión.
- El motor OHV es de flujo lateral y el SV/OHV transversal.
- OHC (Over Head Camshaft; árbol de levas en culata o cabeza) con balancines
- Válvulas y árbol de levas están en la culata y se accionan mediante balancines.
- Motor de flujo lateral
- OHC/SOHC (árbol de levas en culata o cabeza) directo
- El árbol de levas actúa directamente sobre las válvulas a través de los empujadores o taqués.
- Con un único árbol de levas se puede añadir la letra S (single) indicándolo.
- Motor de flujo lateral.
- (D)OHC (Double Over Head Camshaft; doble árbol de levas en culata o cabeza) directo y hemisférica
- Dispone el motor de dos árboles de levas en culata y las válvulas están inclinadas para que la forma de la cámara de combustión sea hemisférica.
- El motor es de flujo transversal.
- OHC con balancines y hemisférica
- Hay un único árbol de levas en culata que acciona las válvulas inclinadas mediante balancines, la cámara de combustión es hemisférica.
- El flujo del motor es transversal.
La forma hemisférica de la cámara de combustión tiene casi enfrentados los conductos de admisión y escape, lo que favorece los flujos de entrada y salida de gases, sobre todo a altas RPM con vertiginosas velocidades de los gases por la resonancia, que se explica en siguientes capítulos.
Las válvulas se desplazan por unas guías al abrir y cerrar, para reducir rozamientos y desgastes están lubricadas por el aceite del motor.
Con el fin de que no pase aceite a los cilindros por la pequeña holgura entre el eje de las válvulas y las guías, las válvulas llevan unos retenes de aceite, se representa en todos los motores (rojo) y en un detalle ampliado.
La lubricación se explica en el capítulo 9.
Sistemas de accionamiento del árbol de levas
Hay tres métodos genéricos para hacer girar el/los árbol/es de levas desde el cigüeñal:
Piñones
Imagen 7.2
Varios piñones transmiten el movimiento desde el cigüeñal al árbol de levas.
Este sistema funciona con lubricación, es muy fiable y no precisa de mantenimiento, pero hace ruido.
Este motor es SV/OHV y la culata tiene flujo lateral.
Cadena
Imagen 7.3
Una cadena comunica el movimiento desde un piñón en el cigüeñal a otro en el árbol de levas.
Funciona con engrase y no tiene generalmente mantenimiento.
Hace algo menos de ruido que los piñones.
Cuenta con tensor/es hidráulico/s por presión de aceite.
Este motor es OHV con varillas y balancines y la culata es de flujo lateral.
Correa
Imagen 7.4
La transmisión de movimiento desde el cigüeñal al árbol de levas se hace mediante una correa dentada de goma reforzada.
Funciona en seco y precisa sustitución periódica.
Dispone de tensor mecánico para mantener la presión durante la vida útil prevista de la correa.
El motor es OHC directo y la culata de flujo lateral.
Cascada de piñones
Imagen 7.5
Cuando el o los árboles de levas están en la culata y el accionamiento es por piñones, se ha de utilizar una cascada de engranajes para transmitir el movimiento.
Este sistema está lubricado con aceite del motor, no tiene mantenimiento y es muy fiable.
Este motor tiene los cilindros en V, la distribución es DOHC directo y las culatas son de flujo transversal.
Las explosiones en un motor de cuatro tiempos se producen cada 720º en cada cilindro, pues cada tiempo motor precisa 180º.
Como las válvulas han de actuar solamente en admisión y escape y permanecer cerradas en compresión y explosión, el/los árbol/es de levas han de girar a la mitad de RPM que el cigüeñal.
Esta relación de velocidad de giro se logra con el doble de diámetro en el piñón del/árbol de levas que el del cigüeñal.
Rotura de la correa de distribución
La rotura de la correa de distribución es frecuente que implique daños muy graves en el motor.
Depende de la posición de las válvulas, árbol/es de levas y sistema de accionamiento.
Motor OHC con mando directo (imagen 7.6)
- Con el coche circulando, al romper la correa de distribución el árbol de levas deja de girar y algunas válvulas quedaran abiertas.
- El motor sigue girando al estar una relación de cambio insertada lo que hace que los pistones con las válvulas abiertas choquen contra estas.
- Los efectos son; daños en la cabeza del pistón, las válvulas se doblan, se puede llegar a dañar el árbol de levas y sus apoyos en la culata y también se pueden doblar las bielas afectadas.
- Todo esto depende de la velocidad de circulación y aceleración.
- En cualquier caso será una avería costosa.
- La culata de este motor es de flujo lateral.
Motor DOHC con balancines (imagen 7.7)
- Con el coche circulando, al romper la correa los pistones chocan con las válvulas que han quedado abiertas, con la particularidad de que los balancines actúan como elementos “fusibles”, se doblan o se parten, reduciendo los riesgos de que se produzcan más daños en el motor.
- Se han de sustituir los balancines y el “kit” de correa, revisando por seguridad que no hay más elementos afectados.
- La culata del motor es de flujo transversal.
El “kit” o conjunto de sustitución de distribución por correa se compone de; la correa dentada, la/s guía/s y el/los tensor/es.
Tanto la guía como el tensor son rodamientos que probablemente no soportarían la duración de la nueva correa y, si fallan provocaran la rotura de la correa.
En algunos motores la correa de distribución mueve la bomba de agua de refrigeración del motor, que probablemente fallará antes del final de la vida útil de la nueva correa, por lo que se ha de sustituir como parte del “kit”.
El aceite daña la correa por lo que se ha de evitar al reponer lubricante al motor que pueda llegar a caer sobre la zona de la correa, que no es estanca.
La correa se ha de sustituir periódicamente por kilómetros recorridos y tiempo, ya que se va resecando lo que reduce su elasticidad.
Reglajes de distribución
La coordinación entre las posiciones del cigüeñal y el/los árbol/es de levas es imprescindible para que las secuencias de actuación de las válvulas sean las correctas.
Al sustituir la correa, cadena, piñones o hacer intervenciones que requieran su desmontaje, se han de montar según las marcas en cada elemento afectado para recuperar la coordinación de la distribución.
Otro reglaje, que se ha de hacer periódicamente, permite mantener con precisión las secuencias de actuación de las válvulas para compensar las dilataciones y desgastes de los elementos implicados.
Consiste en que entre el sistema de empuje de las válvulas y estas haya una cierta holgura o distancia, es el “reglaje de válvulas”.
Si hay demasiada holgura las válvulas abren menos y más tarde, merma de rendimiento del motor.
Si la holgura es menor están las válvulas “pisadas”, no cierran herméticamente, con alteraciones de funcionamiento del motor y menos rendimiento.
Hay tres sistemas genéricos de reglaje de válvulas que se hacen con la leva en posición opuesta a la máxima apertura.
Las marcas de automóviles facilitan métodos de posición para poder hacer el reglaje de varias válvulas en cada una, e indican si ha de hacer con el motor frío o caliente.
Tornillo y tuerca
Imagen 7.8
Mediante tornillo y tuerca se ajusta la distancia del reglaje, en este caso es entre el extremo del tornillo opuesto a la tuerca y el taqué de la válvula.
Se ha de hacer cada cierto número de kilómetros según indicaciones del fabricante del automóvil.
Culata de flujo lateral.
Pastillas de diferente espesor
Imagen 7.9
Se intercalan pastillas con espesores distintos para lograr el ajuste preciso de la cota del reglaje, entre la pastilla y la parte opuesta a la leva.
Se ha de hacer por kilómetros recorridos según las indicaciones.
Culata de flujo lateral.
Hidráulico o taqués hidráulicos
Imagen 7.10
En este sistema un pistón en el interior de un cilindro lleno de aceite del motor hace el reglaje automáticamente con el motor en marcha sin necesidad de mantenimiento.
Al girar el árbol de levas y desplazarse hacia abajo la leva empuja al cilindro exterior, se corta la entrada de aceite empujando al pistón que abre la válvula.
Al girar el árbol de levas y dejar de empujar al cilindro este sube y se restablece la entrada de presión de aceite manteniendo el contacto entre el pistón y la válvula, en el detalle de la imagen 7.10 se ve la válvula cerrada y abierta.
El reglaje se hace al mantener en permanente contacto el pistón y la válvula, con más o menos cantidad de aceite en el cilindro como reglaje de válvulas.
El aceite que llega a los cilindros de los taqués hidráulicos viene a presión del circuito de lubricación del motor, se explica en el capítulo 9.
La culata es de flujo transversal.