Componentes y Mantenimiento del Motor: Optimización del Rendimiento

El Tren Alternativo: Volante de Inercia

El volante de inercia almacena la energía cinética de la carrera de trabajo y la cede en las carreras no motrices.

Averías Comunes del Volante de Inercia

• Rumorosidad del motor.
• Vibraciones a un número determinado de revoluciones.
• Trepidación en el vehículo al soltar el embrague.
• Incorrecto acoplamiento del piñón del motor de arranque con la corona.
• Al engranar el piñón del motor de arranque a la corona, el cigüeñal no se mueve.

El Cigüeñal

El cigüeñal es un árbol motriz.

Averías Comunes del Cigüeñal

• Rumorosidad excesiva del motor.
• Falta de rendimiento del motor.
• Vibración anormal a un número determinado de revoluciones.
• Presión de aceite escasa.
• El cigüeñal no se mueve al engranar el motor de arranque.

Comprobaciones del Cigüeñal

• Excentricidad: Se utiliza un reloj comparador en el apoyo central, con el cigüeñal apoyado en calzos para su giro libre.
• Conicidad y Ovalamiento: Medimos diámetros en sentido longitudinal y perpendicular.
• Control del Juego Axial: Verificar el juego del cigüeñal en sentido longitudinal.

Casquillos de Biela y Cigüeñal

Los casquillos son elementos colocados entre la biela y la muñequilla, y entre el bloque y el cigüeñal. Reducen la fricción entre estos y controlan la temperatura.

Averías Comunes de los Casquillos

• Rumorosidad excesiva del motor por excesivo juego entre los casquillos y las muñequillas.
• Escaso rendimiento del motor.
• Montaje erróneo de casquillos.
• Baja presión del circuito de engrase.

Averías: Gripado

Causas del gripado:

• Juego insuficiente.
• Aceite lubricante demasiado líquido.
• Motor trabajando en regímenes bajos de giro por largos periodos de tiempo.
• Falta de aceite lubricante, ocasionando un contacto metal-metal.

Montaje Biela-Pistón

La unión se realiza mediante el pasador bulón.

Tipos de Montajes

• Fijo al pistón.
• Fijo a la biela.
• Flotante.

Los Segmentos

Su misión es hermetizar el cilindro y el pistón, transmitir parte del calor hacia las paredes de los cilindros y engrasar las paredes del cilindro.

Tipos de Segmentos

• Segmentos de compresión.
• Segmentos rascadores.
• Segmentos de engrase.

Anomalías en los Segmentos

• Excesivo consumo de aceite debido a:
  • Exceso de juego entre el pistón y el cilindro.
  • Mal acople entre los segmentos y el pistón.
  • Mala alineación entre el pistón y la biela.
• Alta rumorosidad debido a:
  • Una holgura excesiva entre el pistón y el cilindro.
  • Mala alineación entre la biela y el pistón.
  • Interferencia entre la biela y el pistón.

Verificación de los Segmentos

• Control del juego axial: Es necesario que el segmento vaya introducido dentro de la ranura correspondiente sin presentar excesiva holgura.
• Control de la temperatura: Se localizan los segmentos que tienen un excesivo desgaste en la zona de rozamiento con el cilindro.

Sistema de Distribución

Encargado de sincronizar la apertura y el cierre de las válvulas con los movimientos del pistón.

Tipos de Distribución

• OHV (OverHead Valve):
  • Inconveniente: Distancia entre el árbol de levas y las válvulas. A altas revoluciones se ven afectados. Se producen mayores dilataciones por la existencia de muchos elementos.
  • Ventaja: El piñón motriz situado en el cigüeñal y el piñón conducido se encuentran a corta distancia.
• OHC (OverHead Camshaft): Se producen menos esfuerzos de inercia y alcanza revoluciones superiores. Su inconveniente es la distancia que hay entre los piñones de accionamiento.
• DOHC (Double OverHead Camshaft): Utilizado en distribuciones multiválvulas.

Componentes de la Distribución

Árbol de levas, válvulas, taqués, varillas empujadoras, balancines, muelles.

Árbol de Levas

Es el órgano que controla el tiempo de apertura y cierre de las válvulas.

Perfiles de Levas

• Oval: La apertura de las válvulas se produce de forma lenta.
• Tangencial: Se consigue aperturas y cierres de válvulas rápidas.

Válvulas

Se encargan de abrir y cerrar los orificios de entrada y salida de gases en cada ciclo.

Partes de las Válvulas

• Cabeza.
• Vástago.
• Cola.

Refrigeración de las Válvulas

Refrigerada por los gases frescos que entran en el motor.

Asientos de Válvulas

Hacen de apoyo de la cabeza de la válvula para conseguir un cierre hermético.

Guías de Válvulas

Sirven de guía del vástago de la válvula en su desplazamiento, evitan el desgaste de la culata y evacuan el calor de la válvula.

Taqués Hidráulicos

Fases de Funcionamiento

1. Principio de la apertura de válvula: Cuando la leva ataca al empujador, la válvula antirretorno se cierra y aumenta la presión.
2. Apertura de la válvula: La leva ejerce una presión sobre el empujador. Una pequeña cantidad de aceite se escapa por el juego que existe entre el cilindro y el pistón, provocando la compresión del empujador durante la apertura.
3. Recuperación del juego: La leva ya no ejerce presión sobre el empujador, con lo que la presión de la cámara disminuye. El muelle separa el cilindro del pistón, llenando el juego entre la leva y el vástago.

Averías en la Distribución

Falta de Estanqueidad en las Válvulas

• Carbonilla en las válvulas de escape por consumo elevado de aceite.
• Carbonilla en las válvulas de admisión debido a gasolina carbonizada.
• Válvula pisada por un mal reglaje.
• Válvula quemada por un mal reglaje que la deja parcialmente abierta y, al no tocar su asiento, no puede disipar el calor.
• Asientos de válvulas quemados por exceso de temperatura.
• Válvula doblada.
• Fatiga en los asientos de válvula y de la culata.

Desfase en el Mecanismo de Sincronización de la Distribución

• Mal calado de la distribución.
• Desfase accidental al estar la correa muy destensada.
• Rotura de la correa o rodillos.
• Rotura de la cadena.
• Rotura de dentado de engranajes.

Ruidos de Distribución

• Excesivo juego en el accionamiento de la válvula debido a un mal reglaje o a unos taqués sucios, con aire o con excesivo desgaste.
• Desgaste en rodillo o tensor, produciendo un silbido.
• El exceso de tensión en la correa de distribución también produce un zumbido.
• Demasiada holgura en los engranajes o cadena muy estirada.

Fatiga y Desgaste en los Elementos de Distribución

• Todo desgaste producirá pérdida de rendimiento en el motor.
• Uso de un lubricante inadecuado o de mala calidad.

Mantenimiento de la Distribución

Calado de Distribución

• Por marcas: Cuando hay que hacer coincidir una marca en la pieza móvil y otra en la pieza fija.
• Por agujeros: Llevan practicados uno en la pieza móvil y otro en la pieza fija. Hay que hacerlas coincidir y posteriormente introducir un pasador que inmovilice.
• Por tope: En la pieza móvil y agujero en la pieza fija, por el que se introduce un útil en el que hace tope la pieza móvil.

Tensado de la Correa de Distribución

• Manual: Utilizando un tensor, calculamos la tensión correcta con un tensiómetro.
• Automático: A través de muelles que atacan el tensor, medimos la tensión de la correa con: deflexión o método sónico.

Reglaje de Válvulas

• Por taqués hidráulicos: Estos realizan la compensación automáticamente a cada compresión de la válvula por presión de aceite.
• Por ajuste en un tornillo: A través de un tornillo y una contratuerca, tanto en balancines como en semibalancines.
• Por pastillas de reglaje calibradas: Las pastillas pueden situarse en la parte alta del taqué. En este caso, se podrá sacar y cambiar.

Verificación del Árbol de Levas

• Verificación de los diámetros de los apoyos.
• Verificación de la excentricidad del árbol de levas.
• Verificación de los lóbulos de levas.

Aumento del Rendimiento Volumétrico

Se consigue mediante colectores de geometría variable, distribuciones multiválvulas, variables y sobrealimentación.

Colectores de Geometría Variable

Basan su funcionamiento en la sobrealimentación producida al aprovechar la resonancia. El fenómeno de la resonancia consiste en que, al hacer la admisión, en los colectores se crean ondas de presión y depresión que viajan a la velocidad del sonido y se aprovechan para aumentar la presión y el llenado. Por este motivo, conviene hacer un colector de admisión con longitudes distintas: una larga para bajos regímenes y una corta para altos regímenes.

Distribuciones Multiválvulas

Los motores incrementan su potencia notablemente sin aumentar el consumo específico e incluso llegan a reducir la contaminación debido a las turbulencias dentro de la cámara. Al crecer el número de válvulas por cilindro, aumenta la sección de entrada y salida de gases, disminuyendo el rozamiento del aire con el colector de admisión y a la entrada de las válvulas, alimentando el cilindro con mayor presión y volumen que en un motor de dos válvulas por cilindro. Los motores más habituales son los de cuatro válvulas por cilindro: dos de admisión y dos de escape.

Distribuciones Variables

Modifica las cotas de apertura y cierre de las válvulas y su alzada.

Tipos de Distribuciones Variables

• Variadores de Fase de Árbol de Levas: Consiste en desfasar el árbol de levas respecto de su piñón de accionamiento. Presenta un tiempo de aperturas de válvulas igual.
  • Variadores de fase por engranaje helicoidal.
  • Variadores de fase tipo "Variocam": Desfasan el árbol de levas de admisión respecto al de escape, siendo este último el que va sincronizado con el cigüeñal y el que acciona el de admisión.
  • Variadores celulares de aletas.
• Variadores de Alzada de Válvulas (I-VTEC): Al sistema VTEC se incluye un variador de fase celular de aletas, consiguiendo potencia a altas revoluciones y, sobre todo, entrega de par a bajas revoluciones.

Sobrealimentación

Consiste en introducir aire comprimido para aumentar su presión y conseguir mejorar el rendimiento volumétrico.

Pérdida de Rendimiento a Bajas Revoluciones

Se debe a que, a bajas vueltas, el motor tiene poca energía calorífica en los gases de escape y la cantidad de estos gases es muy pequeña. Además, está la turbina intercalada en el escape y el compresor intercalado en la admisión, con lo que se frena el paso de los gases que están en movimiento al no girar a las suficientes revoluciones todavía. Un turbocompresor empieza a soplar bien a partir de 2500 rpm.