Motores. Distribuciòn Valvular
Motores. Distribuciòn Valvular
Motores. Distribuciòn Valvular
Tarea de investigacin:
DISTRIBUCIN VALVULAR.
Presentado por:
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INTRODUCCIN.
Un motor de combustin es una mquina que libera energa mecnica producida por la
transformacin de energa qumica contenida en la explosin de combustible dentro de su
mecanismo.
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OBJETIVOS.
Objetivo general:
Conocer los fundamentos de una de las principales secciones de trabajo del sistema
operativo de los motores de combustin interna: la distribucin valvular.
Objetivos Especficos:
Identificar los componentes de una distribucin valvular.
Reconocer los avances y retrasos valvulares.
Interpretar los diagramas de avances y retrasos valvulares.
Conocer el funcionamiento y las propiedades de una distribucin valvular.
Reconocer la importancia del correcto establecimiento de los parmetros de la
distribucin valvular.
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DISTRIBUCIN VALVULAR.
La vlvula de entrada normalmente se abre pocos grados antes de que el pistn alcance el
punto muerto superior (PMS) en su carrera de escape y se cierra despus de unos pocos
grados de pistn alcanzando el punto muerto inferior (PMI), es decir, cuando el pistn
comienza a moverse hacia arriba el cilindro en carrera de compresin. En la carrera de
succin, la mezcla aire / combustible o carga se succiona en el cilindro muy rpidamente.
Esto se debe a que el movimiento descendente del pistn crea vaco (o presin negativa) en
el cilindro y la mezcla aire-combustible se llena en el espacio vaco.
Esta mezcla aire-combustible tiene masa y movimiento. La carga entera no puede entrar en
el cilindro incluso cuando el pistn alcanza el final de su carrera descendente, porque la
apertura de la vlvula de entrada es pequea. Por lo tanto, la presin en la cmara de
combustin permanece por debajo de la presin atmosfrica, mientras que la carga se sigue
moviendo en la direccin del movimiento del pistn con alta velocidad.
Si la vlvula de entrada se cierra en este punto, el cilindro recibir menos carga que su
requerimiento. Por lo tanto, la vlvula de entrada se mantiene abierta; Hasta que el pistn
entre en su carrera ascendente siguiente, es decir, la carrera de compresin. En este punto,
la presin en el cilindro se hace casi igual a la presin atmosfrica. El punto de cierre real
de la vlvula de entrada se calibra con precisin de tal manera que coincida con el punto;
donde el movimiento de la carga entrante empieza a retroceder.
En la carrera de escape, el pistn se mueve de nuevo hacia arriba, empujando los gases de
escape a travs de la vlvula de escape abierta. La vlvula de escape se abre antes de que el
pistn alcance PMI en su carrera de potencia. A medida que la vlvula de escape se abre
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justo antes de PMI, hace que algunos de los gases de escape presurizados escapen incluso
antes de que el pistn comience su carrera ascendente. Libera el exceso de presin y ayuda
a reducir las prdidas de bombeo para el pistn, cuando se mueve hacia arriba. La vlvula
de escape se cierra despus de unos pocos grados de pistn que alcanzan el PMS, es decir,
cuando el pistn comienza a moverse hacia abajo el cilindro en carrera de succin. En este
punto, ambas vlvulas de admisin y de escape permanecen abiertas durante un perodo de
tiempo muy corto; Causando una "superposicin". Esta "superposicin" ayuda a mejorar el
"barrido" o la expulsin de los gases de escape restantes del cilindro del motor.
Tipos de distribucin.
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El sistema OHV (Over Head 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. La ventaja de este
sistema es que la transmisin de movimiento entre el cigeal y el rbol de levas,
necesita un mantenimiento nulo o cada muchos km. La desventaja viene dada por el
elevado nmero de elementos que componen este sistema para compensar la
distancia que hay entre el rbol de levas y las vlvulas. Este inconveniente influye
sobre todo a altas revoluciones del motor, por lo que estos motores se ven limitados
en mximo nmero de revoluciones que pueden llegar a alcanzar. Este sistema
tambin se ve muy influenciado por la temperatura del motor, lo que hace necesario
una holgura de taqus considerable.
El sistema OHC (Over Head Cam): se distingue por tener el rbol de levas en la
culata lo mismo que las vlvulas. Es el sistema ms utilizado actualmente en todos
los automviles. La ventaja de este sistema es que se reduce el nmero de elementos
entre el rbol de levas y la vlvula por lo que la apertura y cierre de las vlvulas es
ms precisa, esto trae consigo que estos motores puedan alcanzar mayor nmero de
revoluciones. Tiene la desventaja de complicar la transmisin de movimiento del
cigeal al rbol de levas, ya que, se necesitan correas o cadenas de distribucin de
mayor longitud, que con el paso de los kilmetros tienen ms desgaste, por lo que
necesitan ms mantenimiento. Este sistema en general es ms complejo y caro pero
resulta ms efectivo y se obtiene un mayor rendimiento del motor.
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Dentro del sistema OHC tenemos dos variantes:
SOHC (Single Over Head Cam): est compuesto por un solo rbol de levas que acciona
las vlvulas de admisin y escape.
DOHC (Double Over Head Cam): est compuesto por dos rboles de levas, uno acciona
la vlvulas de admisin y el otro las de escape.
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Las vlvulas pueden ser accionadas directamente por el rbol de levas a travs de los
empujadores o el accionamiento se puede hacer indirectamente a travs de balancines y
palancas basculantes. Podemos encontrarnos con las siguientes disposiciones en el
accionamiento de las vlvulas:
1. rbol de levas situado en la parte superior (OHC Over Head Camshaft), balancn de
palanca y vlvulas en paralelo.
2. rbol de levas situado en la parte superior (OHC Over Head Camshaft), con
empujadores de vaso invertido y vlvulas en paralelo.
3. rbol de levas situado en la parte superior (OHC Over Head Camshaft), con
balancines y con las vlvulas colocadas en forma de "V". A este sistema tambin se le
puede denominar SOCH (Single Over Head Camshaf) cuando accione 3 o 4 vlvulas como
ocurre en algunos motores por ejemplo: la marca Honda (VTEC) utiliza esta configuracin.
4. Dos rboles de levas situados en la parte superior (DOHC Double Over Head
Camshaft), con las vlvulas colocadas en forma de "V". Es el accionamiento de las vlvulas
preferido para la tcnica del motor de 4 y 5 vlvulas.
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Vlvulas.
rbol de leva.
Impulsores.
Balancines
Varillas empujadoras.
Varillas empujadoras.
Distribucin de mando.
Se conoce en un motor que la relacin de transmisin entre cigeal y rbol de levas es 2:1
es decir por cada dos vueltas del cigeal el rbol de levas realiza una y esto basado en que
el ciclo Otto requiere 720 de giro del cigeal para completar un ciclo.
Basados en esto una visin ideal de la distribucin valvular segn los ciclos de trabajo del
motor se representara en la siguiente figura.
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Es decir que para cada una de las cuatro etapas del ciclo del motor respecto al rbol de
levas se tendran que por proceso el rbol de levas rotaria 90 esto visto desde una
perspectiva ideal del proceso pero esto hace poco eficiente el desempeo del motor, su
diagrama P- V terico no refleja que el motor genere las mejores condiciones trmicas
posibles. Para mejorarlo se deben modificar instantes de apertura y cierre de las vlvulas y
en algunos casos modificare el avance de encendido.
Tiempo valvular.
Para modificar este desempeo nos introducimos en un tema de sumo inters que es el
tiempo valvular , en la actualidad los motores de combustin interna no aperturan o cierran
las vlvulas justo en el punto muerto superior (PMS) o el punto muerto inferior (PMI) sino
que se adelantan o retrasan ciertos grados de giro respecto al cigeal para mejorar la
eficiencia del motor, esto se consigue modificando el tiempo valvular del motor ya sea
adelantando la apertura o cierre tanto de la vlvula de admisin como escape adems en
ocasiones se da el adelanto del encendido AE.
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Retardo al Cierre de admisin RCA: Grados de giro del cigeal a los
cuales la vlvula de admisin finaliza su cierre despus de haber
llegado al punto muerto inferior (PMI).
Al realizar modificaciones a las aperturas y cierres de las vlvulas tanto de admisin como
de escape se logra obtener una importante mejora en cuanto al rendimiento y operacin del
motor acercndose ms al diagrama terico, per es sumamente importante aclarar que el
avance o retraso en apertura y cierre de vlvulas esta dado especficamente para cada motor
en general cada motor trae sus grados de giro ya establecidos para proporcionar el mejor
rendimiento.
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Basados en que modificando los grados de apertura o cierre de la vlvulas mejora el rendimiento del
motor tambin se debe considerar el diagrama de distribucin valvular el cual se da en grados de giro
del cigeal y se toman como referencia el PMS y el PMI que es donde idealmente comienzan las
carrearas del ciclo Otto.
AAA 5
RCA 31
AAE 46
RCE 6
Como se ha mencionado los grados de esta distribucin valvular son diferentes en los
motores cada fabricante en su diseo le proporciona lo grados que le generan el mejor
rendimiento al motor, a manera de ejemplificar esto tomamos esta tabla de motores de la
compaa RENAULT para evidenciar la variacin de grados en diferentes motores.
K7J 700 -1 31 44 -9
K4J 712 -1 18 18 -8
K4NM 700 -6 20 16 -6
Estos sistemas de distribucin valvular tradicionales mejoran el rendimiento del motor pero
presenta algunas limitantes:
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En alto rgimen reducen el tiempo para la admisin y el escape.
Esta ley de distribucin valvular es fija porque viene determinada por el giro del cigeal y
el rbol de levas, pero obtener un buen torque y potencia en bajo y alto rgimen es casi
imposible a menos que se pueda variar la alzada o distribucin valvular en funcin del
rgimen del motor.
En la actualidad ya existen algunos mecanismos que hacen que esta distribucin valvular
sea variable, estos son llamados de acuerdo al diseo del fabricante, los ms conocidos son
los siguientes.
HONDA VTEC
TOYOTA VVT-I
MITSUBISHI MIVEC
NISSAN CVTC
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flujo de admisin y de escape, el vaco del colector de admisin, la compresin de arrastre,
la eficiencia volumtrica, la respuesta del acelerador y la cantidad de potencia y par motor
que se desarrolla en cualquier RPM dado.
Tradicionalmente, el tiempo de la vlvula siempre ha sido fijo. Una vez ajustado por la
alineacin de las marcas de sincronizacin en el rbol de levas y los piones o engranajes
de transmisin del cigeal, el momento de la vlvula no cambia -a menos que una cadena
de distribucin se estire, o un cinturn salte una muesca o se rompa-.
Los ajustes de temporizacin de la vlvula que producen el mejor vaco, vaco de admisin
y par de RPM bajo, no son los mismos ajustes que producen la mejor potencia de rango
medio o alta velocidad. El avance de la sincronizacin de la vlvula mejora la calidad,
mientras que retarda la sincronizacin de la vlvula mejora la potencia de alta potencia.
Idealmente, el momento de la vlvula debe cambiar con la velocidad del motor y la carga
como el tiempo de encendido. Pero con una unidad de leva estndar (correa, cadena o
engranajes), eso no es posible. Por lo tanto, el momento de la vlvula se ajusta
generalmente para favorecer la conduccin cotidiana (par motor de baja a mediana
distancia).
Funcionamiento.
Hay una variedad de diferentes sistemas, pero el tipo ms comn utiliza un actuador de
rbol de levas montado en el engranaje de excitacin de la leva, y un solenoide de la
vlvula de control de flujo de aceite que dirige la presin de aceite al rbol de leva.
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La mayora de los sistemas slo entran en juego a velocidades ms altas del motor o cuando
el motor est bajo carga.
La presin del aceite se dirige hacia las cavidades en uno o ambos lados de las paletas del
rotor o lbulos para empujar el rotor de una manera u otra. Rotar el rotor dentro del phaser
de leva avanza o retrasa el rbol de levas y el momento de la vlvula.
En aplicaciones donde el phaser slo avanza o retrasa el sincronismo de las vlvulas, hay
un pasador interno que se desliza dentro de un orificio para bloquear el phaser en posicin
cuando no se aplica presin de aceite. Cuando se aplica presin de aceite, empuja el
pasador de posicionamiento fuera de su posicin bloqueada permitiendo que el phaser gire.
Los phasers del estilo de la paleta reaccionan ms rpidamente que los phasers de engranaje
helicoidales y cambian tpicamente la leva/vlvula que cronometra hasta 20 a 30 grados en
cualquier direccin. La vlvula de control de flujo de aceite tambin est controlada por
ciclo de trabajo (modulacin de ancho de pulso), permitiendo que se realicen ajustes
incrementales continuos o continuos a la temporizacin de la vlvula en lugar del avance
total o retardado total. Esto significa que el momento de la vlvula ya no es un
compromiso, pero puede cambiarse para que coincida con la velocidad y la carga del motor.
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Calibracin de vlvulas.
Para compensar los cambios de temperatura en el funcionamiento del motor tienen que
existir unas holguras en el sistema de accionamiento de las vlvulas. El correcto reglaje de
esta holgura (h) es lo que se conoce como reglaje de taqus. Esta operacin es de suma
importancia para el buen funcionamiento del motor.
El reglaje de taques es necesario debido a que el funcionamiento del motor con un reglaje
incorrecto trae consigo unos efectos negativos que explicamos a continuacin:
Holgura insuficiente:
Si la holgura no es suficiente, el tiempo que permanece la vlvula abierta es mayor
que lo necesario, esto es debido a que se adelanta la apertura y el cierre se efecta
con retardo. Se corre el riesgo de que las vlvulas no lleguen a cerrar nunca por la
dilatacin, en cuyo caso la vlvula de escape no evacua el calor por su asiento y los
gases calientes de la combustin queman la cabeza y el asiento. Las explosiones se
propagan por el conducto de admisin provocando llamas. El rendimiento del motor
disminuye por las prdidas de compresin.
Holgura excesiva:
Si la holgura es excesiva, el tiempo que permanecen la vlvulas abiertas en menor y
la alzada tambin es menor, lo que provoca una disminucin del cruce de vlvulas
por lo que la respiracin del motor empeora, disminuyendo el rendimiento
volumtrico y por lo tanto el rendimiento del motor. La distribucin se vuelve
ruidosa y se acelera el desgaste de los rganos de distribucin.
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Antes de comenzar el reglaje es necesario conocer los siguientes datos:
El reglaje de taqus se hace normalmente con motor frio menos en motores con
vlvulas laterales (sistema SV).
El hecho de que la holgura sea mayor para la vlvula de escape con respecto a la de
admisin es debido a que al estar sometida al calor de los gases de escape, se dilata
ms que la de admisin por tener que trabajar a mayores temperaturas.
Los taques tienen que deslizarse en sus alojamientos sin que tiendan a agarrarse en
ningn punto.
Deben presentar todas sus caras pulidas, sin seales de desgaste en la zona de
rozamiento con la leva, en caso contrario, se debern sustituir los taqus.
Posicin del cilindro n 1 en el motor. Se puede decir que casi todos los motores
empiezan a contar los cilindros por el lado de la distribucin (lado opuesto al
volante motor), excepto algunas marcas como Renault y Peugeot, que lo hacen a
partir del lado opuesto a la distribucin (lado volante motor).
Orden de encendido o inyeccin para los motores de 4 cilindros: 1-3-4-2. Algunas
marcas como Ford emplean el orden: 1-2-4-3.
Identificacin de las vlvulas de escape y admisin: puede hacerse por la posicin
de los colectores, si esto no es posible, se procede del siguiente modo: se gira el
motor en el sentido correcto hasta que las dos vlvulas de un cilindro estn cerradas,
a partir de esta posicin, la primera que abra ser la vlvula de escape.
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Para efectuar el reglaje de taqus se proceder de la siguiente forma:
Primero hay que soltar la tapa de balancines para dejar al descubierto los balancines,
rbol de levas segn sea el sistema de distribucin.
Debern reconocerse cual son las vlvulas de escape y cual las de admisin.
Generalmente estn situadas siguiendo este orden EA, AE, EA, AE; o sea que la
primera partiendo por cualquier extremo es la de escape. Tambin se puede saber
cul de las dos vlvulas de un cilindro es la de escape, sabiendo que cuando las dos
estn cerradas, la que primero se abre al girar el motor es vlvula de escape.
Para poder girar el motor y as posicionar los cilindros: si el motor est montado
sobre el vehculo, se eleva una rueda del eje de traccin (con el gato por ejemplo),
se introduce la marcha ms larga (5 marcha) y se gira en su sentido normal hacia
adelante.
Una vez que tenemos identificadas todas las vlvulas se procede hacer el reglaje de
taqus para ello se utiliza una galga de espesores a la medida de la holgura
preconizada por el fabricante. La galga se coloca entre la cola de la vlvula y el
extremo del balancn del primer cilindro. Se aprieta el tornillo y una vez que la
galga queda sujeta por la presin entre ambas piezas, se aprieta la tuerca que sirve
de blocaje al tornillo. La operacin se realiza teniendo en cuenta los cilindros que
suben y bajan a la vez es decir si el cilindro n1 est arriba el n4 tambin est arriba
o lo que es lo mismo cuando el cilindro n1 est en la carrera de final de compresin
(vlvulas de admisin y escape cerradas) y el cilindro n4 est en la carrera de final
de escape e inicio de admisin (vlvula de admisin y escape abiertas a esto se le
llama "cruce de vlvulas").
Siguiendo el orden de encendido de un motor de 4 cilindros y 4 tiempos (1-3-4-
2) podemos hacer el reglaje de taques.
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En el sistema de distribucin OHC en el que el rbol de levas esta en cabeza, el reglaje de
taqus u holgura (h) se consigue colocando arandelas de espesor calibradas (pastillas de
reglaje) entre el empujador y la cola de la vlvula. El fabricante suministra arandelas de
recambio con espesores que varan progresivamente cada 0,05 mm. El espesor viene
grabado en una de las caras. La cara donde se graba el espesor quedara posicionada hacia
abajo, de forma que no entre en contacto con la leva.
Ejemplo: Renault Megane 1.9 D. Las arandelas estn disponibles en varios espesores que
van de 2,50 a 3,45 mm de (0,05 en 0,05 mm). El juego de funcionamiento de las vlvulas
(en fri).
Taques hidrulicos.
Es normal que los taques hidrulicos puedan provocar ruido durante los primeros
momentos de funcionamiento hasta que su carga de aceite se completa. Si el ruido no
desaparece y se nota una falta de potencia se debe efectuar un control sobre los tanques.
Hoy, los taqus hidrulicos son cada vez ms frecuentes en los coches modernos. Sus
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ventajas son el mayor silencio de funcionamiento y la ausencia de necesidad de reglaje de
taqus. Este tipo de de taqus constan de un mbolo pulimentado en fabrica para poder
penetrar en el cuerpo del taqu, as como de una vlvula de retencin y un muelle para el
mbolo. El mbolo hecho de acero, lleva un revestimiento de cromo para combatir el
desgaste y la corrosin. Los taqus de fabricantes distintos suelen tener diferencias de
apariencia externa, aun cuando estn destinados al mismo motor.
El control de los taques hidrulicos se realiza con el motor montado. Es necesario arrancar
el motor y llevarlo a su temperatura de funcionamiento (conexin del electroventilador).
Despus, se pone el motor a un rgimen de 2.500 rpm y se comprueba si persiste el ruido de
taques. Si es as, se debe parar el motor y desmontar la tapa de la culata y proceder como se
indica a continuacin:
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Girar manualmente el motor hasta que el taqu a comprobar quede libre de la
presin de la leva.
Con una cua de madera o plstico empujar hacia abajo el taqu. La carrera en
vaco no debe ser superior a la medida que indican los datos tcnicos, de lo
contrario, se tendr que sustituir.
La medida vara en funcin de las caractersticas del taqu y suele ser de 0,2 mm.
En caso de montar algn taqu hidrulico nuevo, se debe esperar al menos 30 minutos antes
de arrancar el motor. Este es el tiempo que tarda el aceite en llegar hasta su interior, de no
respetarse este tiempo existe el riesgo de que los pistones golpeen contra las vlvulas.
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CONCLUSIONES.
En los motores modernos, el diagrama valvular puede ser afecta por sistemas
variables de vlvulas, donde la apertura o el desplazamiento angular de los arboles
de leva puede contribuir a un mejor desempeo de los motores.
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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.
http://www.aa1car.com/library/variable_valve_timing.htm
http://www.aficionadosalamecanica.net/distribucion_variable1.htm
https://prezi.com/m/iuyrue6r2_ud/distribucion-orden-de-encendido-y-diagrama-
valvular-de-motores-a-diesel/
http://www.aficionadosalamecanica.net/motor-distribucion.htm
https://diccionario.motorgiga.com/diccionario/diagrama-de-la-distribucion-
definicion-significado/gmx-niv15-con193843.html
http://es.slideshare.net/guest07963/motores
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