“Año de la Integración Nacional y el Reconocimiento de

Nuestra Diversidad”

“FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA”

TEMA:

ORGANOS DEL MOTOR DE

COMBUSTION INTERNA

ASIGNATURA : MOTORES DE COMBUTION INTERNA

ALUMNOS : LÉVANO SARAVIA, FRANK

QUISPE MENDOZA, LUIS

DOCENTE : Ing. JOSÉ CAMPOS BARRIENTOS

CICLO : VIII– ME – 3

LIMA-PERU

2012

2

ORGANOS DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

INTRODUCCION

Un Motor de Combustión Interna (MCI) es aquel en el cual se quema la sustancia que que origina la energía en el interior del motor, originando que la energía química del combustible sea transformado en energía mecánica.

Para lograr esta combustión el motor necesita de órganos que en conjunto conforman los sistemas que ayudan a realizar este proceso de transformación de energía.

Los motores de combustión interna tanto Otto como Diesel tienen los mismos componentes principales a saber: Culata, Bloque y Carter.

3

CULATA

La culata, tapa de cilindros, cabeza del motor o tapa del bloque de cilindros es la parte superior de un motor de combustión interna que permite el cierre de las cámaras de combustión.

Constituye el cierre superior del bloque del motor y sobre ella se asientan el eje de levas y las válvulas, teniendo orificios para tal fin. La culata presenta una doble pared para permitir la circulación del líquido refrigerante. Si el motor de combustión interna es de encendido provocado (motor Otto), lleva orificios roscados donde se sitúan las bujías. En caso de ser de encendido por compresión (motor Diesel) en su lugar lleva los orificios para los (inyectores).

La culata se construye en fundición o en aleación ligera de aluminio y se une al bloque del motor mediante tornillos y una junta: la junta de culata. Una culata debe ser resistente a la presión de los gases, poseer buena conductividad térmica, ser resistente a la corrosión y poseer un coeficiente de dilatación exactamente igual al del bloque.

4

Empaquetadura de culata

Es una lámina fabricada en diferentes materiales, como son asbesto, latón, acero, caucho, bronce y actualmente se está desarrollando un nuevo material llamado grafoil. Se utiliza para sellar la unión entre la culata y el bloque de cilindros. Posee varias perforaciones por las cuales pasan los pistones, los espárragos de sujeción, y los ductos tanto de lubricación como los de refrigeración.

ARBOL DE LEVAS

Un árbol de levas es un mecanismo formado por un eje en el que se colocan distintas levas, que pueden tener distintas formas y tamaños y estar orientadas de diferente manera,para activar diferentes mecanismos a intervalos repetitivos, como por ejemplo unas válvulas, es decir constituye un temporizador mecánico cíclico.

Aplicación

Los usos de los árboles de levas son muy variados, como en molinos, telares, sistemas de distribución de agua o martillos hidráulicos, aunque su aplicación más desarrollada es la relacionada con el motor de combustión interna alternativo, en los que se encarga de regular tanto la carrera de apertura y el cierre de las válvulas, como la duración de esta fase de apertura, permitiendo renovación de la carga en las fases de admisión y escape de gases en los cilindros. Se fabrican siempre mediante un proceso de forja, y luego suelen someterse a acabados superficiales como cementados, para endurecer la superficie del árbol, pero no su núcleo.

5

Funcionamiento

Dependiendo de la colocación del árbol de levas y la distribución de estas, accionarán directamente las válvulas a través de una varilla como enla primera época de los motores Otto, o lo harán mediante un sistema de varillas, taqués y balancines. Posteriormente, sobre todo desde la aparición de los motores diesel, el árbol de levas hapasado a la culata. En el pasado, cuando los motores no eran tan fiables como hoy, esto resultaba problemático, pero en los modernos motores de 4 tiempos diesel o gasolina, el sistema de levas "elevado", donde el árbol de levas está en la culata, es lo más común. Algunos motores usan un árbol de levas para las válvulas de admisión y otro paralas de escape.

BLOQUE

El bloque del motor, bloque motor, bloque de cilindros o monoblock es una pieza fundida en hierro o aluminio que aloja los cilindros de un motor de combustión interna así como los soportes de apoyo del cigüeñal. El diámetro de los cilindros, junto con la carrera del pistón, determina la cilindrada del motor.

La función del bloque es alojar el tren alternativo, formado por el cigüeñal, las bielas y los pistones. En el caso de un motor por refrigeración líquida, la más frecuente, en el interior del bloque existen también cavidades formadas en el molde a través de las cuales circula el agua de enfriamiento, así como otras tubulares para el aceite de lubricación cuyo filtro también está generalmente fijo a la estructura del bloque.

El bloque del motor con su ubicación central está fijado directamente sobre el chasis mediante los soportes, se encuentra entre la culata y el depósito de aceite (cárter), y su diseño presenta grandes agujeros denominados cilindros, lugar donde se mueven los pistones.

6

Además de servir de soporte estructural para todo el resto del motor, el bloque cumple además la función de disipación del calor por conducción a través de su cuerpo y debe poseer la suficiente rigidez para soportar la fuerza originada por el mismo trabajo del motor.

CIGÜEÑAL

El cigüeñal está fabricado de una aleación de acero. Posee como característica principal una gran resistencia mecánica a la torsión, ya que éste necesita resistir la fuerza de empuje ejercida por los pistones durante el ciclo de expansión.Algunos de ellos se construyen de forma hueca en su interior para permitir ser anchos y resistentes conservando un peso liviano.

Su función consiste en transformar el movimiento de la biela en movimiento rotatorio. Se encuentra sobre el cárter por debajo de los cilindros, siendo sostenido por casquetes, denominados también cojinetes.

Una de las características primordiales del cigüeñal es su equilibrio estático, distribuyendo todo su peso de forma uniforme alrededor del eje; y equilibrio dinámico para eliminar cualquier vibración generada durante su giro a causa de la fuerza ejercida por las bielas. Para este fin se los construye con unas masas metálicas, los contrapesos, que se presentan en posiciones opuestas a la posición de los codos de las bielas. Así al girar cuando el motor está en funcionamiento la fuerza centrífuga generada es totalmente uniforme.

7

Las partes torneadas por las cuales el cigüeñal es fijado al bloque del motor se denominan casquetes de bancada, mientras que las secciones de acoplamiento de las bielas son conocidas como casquetes o cojinetes de biela.

Entre los casquetes de bancada y los casquetes de las bielas se encuentran los llamados codos (también conocidos como brazos del cigüeñal). Presentan además en los codos unos conductos a través de los cuales el lubricante de los casquetes de bancada es dirigido hacia los casquetes de las bielas.

En algunos motores se usa un amortiguador de vibraciones en la parte delantera del cigüeñal para absorber las vibraciones de éste.

BIELA

Se denomina biela a un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la maquina. En un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal,

Actualmente las bielas son un elemento básico en los motores de combustión interna y en los compresores alternativos. Se diseñan con una forma específica para conectarse entre las dos piezas, el pistón y el cigüeñal. Su sección transversal o perfil puede tener forma de H, I o +.

El material del que están hechas es de una aleación de acero, titanio o aluminio. En la industria automotor todas son producidas por forjamiento, pero algunos fabricantes de piezas las hacen mediante maquinado

8

Partes de la biela

Se pueden distinguir tres partes en una biela.

• La parte trasera de biela (pie) en el eje del pistón, es la parte con el agujerode menor diámetro, y en la que se introduce el casquillo a presión, en el que luego se inserta el bulón, un cilindro o tubo metálico que une la biela con el pistón.

• El cuerpo de la biela es la parte central, está sometido a esfuerzos de tracción-compresión en su eje longitudinal, y suele estar aligerado, presentando por lo general una sección en forma de doble T, y en algunos casos de cruz.

• La cabeza es la parte con el agujero de mayor diámetro, y se suele componer de dos mitades, una solidaria al cuerpo y una segunda postiza denominada sombrerete, que se une a la primera mediante tornillos.

• Entre estas dos mitades se aloja un casquillo, cojinete o rodamiento, que es el que abraza a la correspondiente muñequilla ó muñón en el cigüeñal.

9

PISTÓN

En sentido general, el pistón o émbolo es el órgano que, en el mecanismo cinemática que transforma un movimiento rectilíneo en uno giratorio, tiene la función de deslizarse alternativamente dentro de su guía (cilindro). El mecanismo, denominado de biela-manivela, está compuesto por pistón, biela y manivela, y encuentra su aplicación natural tanto en máquinas motrices (motores de combustión interna, motores de vapor) como en máquinas operadoras o de trabajo (bombas hidráulicas alternativas, compresores, etc.). Su movimiento no es armónico simple, pero se diferencia muy poco.

En todas las aplicaciones en que se emplea, el pistón recibe (o transmite) fuerzas en forma de presión de (a) un líquido o de (a) un gas.

Los pistones de motores de combustión interna tienen que soportar grandes temperaturas y presiones, además de velocidades y aceleraciones muy altas. Debido a estos se escogen aleaciones que tengan un peso específico bajo para disminuir la energía cinética que se genera en los desplazamientos. También tienen que soportar los esfuerzos producidos por las velocidades y dilataciones. El material más elegido para la fabricación de pistones es el aluminio y suelen utilizarse aleantes como: cobre, silicio, magnesio y manganeso entre otros.

La forma del pistón

En el pistón pueden distinguirse 4 partes principales: la cabeza, que recibe el calor Y el impulso de los gases de combustión; la zona de los aros, que por medio de los segmentos asegura la retención de los gases y del aceite de lubricación y al mismo tiempo disipa una parte del calor recibido; los alojamientos del bulón mediante el cual se une el pistón a la biela, y la falda, cuya función consiste en guiar el pistón en su movimiento dentro del cilindro y ceder el resto del calor al fluido de refrigeración (aire o agua).

10

CARTER

Una de las piezas fundamentales en la rigidez y consistencia de un motor, es el cárter. Desde el punto de vista teórico, el cárter es una caja metálica donde se introduce todo el bloque del motor para aislarlo del exterior, con el propósito de protegerlo, lubricarlo, etc… Esta caja metálica, es en realidad una rígida carcasa de acero, que como se ha dicho contiene al bloque motor, y soporta las fuerzas del cigüeñal y los cilindros producidas durante el funcionamiento del motor. En ciertos diseños, para aumentar la rigidez del motor y a la vez reducir el peso del mismo, la fabricación del cárter se realiza con aleaciones de aluminio o magnesio.

El cárter puede estar formado por 2 partes diferentes:

Cárter superior, cárter intermedio o cárter del cigüeñal: Parte del cárter es estructural con el bloque, y está en contacto directo con el mismo, y más concretamente con el conjunto cilindros-cigüeñal. A esta pieza se une el bloque de los cilindros, y lleva integrados los cojinetes de bancada o apoyos del cigüeñal que son de acero integrados en el aluminio, sobre los que gira el cigüeñal, que queda sujeto más rígidamente.

Esta pieza recibe por tanto toda la fuerza de los cilindros y a su vez, la fuerza del cigüeñal, que transforma el movimiento rectilíneo de los cilindros en giratorio. De la rigidez del cárter superior, depende la eficacia del motor.

Cárter inferior o cárter de aceite: Parte no estructural, y como su propio nombre indica, es la parte inferior de la carcasa del cárter, y se encuentra fijada mediante tornillos especiales al cárter superior. Actúa a modo de bandeja donde cae el aceite. Y es que el cárter inferior tiene una función primordial: Contener el aceite para la lubricación del motor, y conseguir su óptimo funcionamiento.

11

PRUEBAS QUE SE REALIZAN A LOS ÓRGANOS DEL MOTOR

PRUEBAS EN LA CULATA

PRUEBA VISUAL

Cuando se desmonta la culata del motor, primero hay que hacer una inspección ocular. Se debe examinar las juntas y la superficie de la culata y la superficie del bloque para ver si hay señales de un posible problema. Los daños de las juntas o de los depósitos de carbón en las juntas pueden significar fugas de gases de un cilindro.

PRUEBA DE PLANITUD DE CULATA CON REGLA Y GALGA

Se hace con una regla y galgas, se debe medir en varias partes y el valor debe ser de 0.000 “ – 0.001”. si tiene 0.003” milésimas de pulgada esta la culata en mal estado y puede ocasionar :Recalentamiento, daño de empaque , fugas de agua ,la camisa golpea contra la culata ( en camisas no secas ).

12

MÉTODO DE TINTE PENETRANTE

El método de tinte penetrante es adecuado para la mayor parte de los materiales, para utilizarlo, primero se limpia la zona sospechosa con un disolvente especial para eliminar la mugre y la grasa, después se aplica por aspersión un tinte penetrante rojo en la superficie para que penetre en todas las gritas. Una vez que se a secado el tinte y que ha penetrado, se limpia el sobrante y se aplica un revelador en la zona. Se podrá observar cualquier grieta como líneas rojas delgadas.

PRUEBAS EN EL ÁRBOL DE LEVAS

PRUEBA DE PLANITUD : con regla de galgas hacemos esta prueba, para que la leva no este desgastada no le debe caber una hoja de galga superior a 0,001 “ milésima de pulgada.

MEDICIONES A LA LEVA : se debe tomar medidas de AA,BB, con micrómetro y comparar con el catalogo.

PRUEBA DE REDONDEZ: se hace con indicador de caratula, se mide y se compara con el catalogo del fabricante, normalmente no excede de 0,05mm.Esta prueba se hace girando el árbol de levas sobre los soportes. también se debe medir el juego axial.

13

BLOQUE

Planitud:

Esta prueba se realiza para saber si el bloque puede ser reutilizado después de esta verificación. Lo que se hace es tomar la parte superior del bloque y con una escuadra ir repasando, al mismo tiempo con un calibrador de galgas vamos repasando con la hoja de 5 milésimas por debajo de la escuadra y posteriormente con la hoja de diez milésimas, para saber si esta en buen estado en ninguna parte de la culata debe entrar la hoja de diez milésimas como máximo la hoja de cinco milésimas.

CIGÜEÑAL

Prueba de torsión

Además de que en este tipo de sistemas resonantes de pruebas se puede determinar el esfuerzo de flexión y torsión dinámico, se pueden también determinar estos tipos de esfuerzo para diferentes componentes, tales como: Árboles de levas, árboles de transmisión o de accionamiento y ruedas de radios o de rayos (rines). Algunas de las ventajas de estos sistemas son: extremado bajo consumo de energía, altas frecuencias de prueba, bajos costos de mantenimiento y un reconocimiento automático muy preciso de fisuras.

En esta prueba se necesita un equipo que haga la prueba, es un banco de torsión.

Este banco de pruebas electromagnético resonante es construido para la aplicación de altas cargas de torsión alternantes. Dos masas con semigiro son

directamente fijadas a la muestra o espécimen, para que los torques que ocurran sean removidos hacia afuera el uno contra el otro. Via

amortiguadores elastómeros se asegura el desacoplamiento de oscilaciones con el suelo. Los momentos de inercia provocados por las masas utilizadas

para el torque pueden ser cambiados si se cuenta con las masas adicionales provistas, así las frecuencias de la prueba pueden ser

14

influidas.

Prueba de balanceo

Esta operacion se realiza en una maquina (balanceadora) y se logra el equilibrio quitando material donde corresponda, por mediacion de vaciados en los contrapesos, o aplicando una pasta especial llamada mastic para sumar peso, tambien en los propios contrapesos.

Para balancear un cigüeñal, se registran dos medidas de radio y tres de distancia.Estas mediciones no son dificiles de hacer, pero son muy importantes. Se gira el cigüeñal y una pantalla digital indica cual es la correccion de peso que hay que hacer y exactamente en que lugar.

Con el taladro se hace la correccion de peso en la misma balanceadora y se revisa la precision sin perdida de tiempo. 

15

BIELA

Prueba de diámetro de casquillo de pie de biela

El diámetro de casquillo es importante para un correcto acoplamiento entre el casquillo y el bulón de acoplamiento con el pistón. En el caso en que el valor esté fuera de tolerancia es posible rectificarlo o bien sustituir el casquillo de cobre.

Comprobar que el diámetro interior de los casquillos pie de biela corresponda a los valores prescritos; en caso contrario, sustituir el casquillo pie de biela.

Para esto se necesita un calibrador preciso para que te de una buena lectura.

16

17

Prueba del diámetro del bulón

Controlando el diámetro del bulón de fijación del pistón a la biela es posible calcular el juego entre el casquillo de la biela y el bulón mismo.

Prueba del peso de bielas

Para un correcto equilibrado de los órganos en movimiento se necesita controlar que las diferencias de peso entre las bielas no superen el valor prescrito. En el caso en que las diferencias sean superiores al límite previsto es posible intervenir eliminando material de las bielas en los puntos donde esto está previsto.

18

Prueba de cuadratura de bielas

Para consentir un correcto acoplamiento entre el cigüeñal y el pistón, los dos casquillos de la biela tienen que estar en perfecta cuadratura entre ellos. Es necesario entonces controlar la cuadratura con el adecuado banco y eventualmente intervenir para enderezar la biela misma.

19

Prueba de diámetro interior de cabeza de biela

Para éste control necesita alojar los semicojinetes de biela en la cabeza de biela y sobre el relativo sombrete, entonces ensamblarlos apretando los tornillos (1) al par prescrito utilizando el goniómetro para el apriete angular de los mismos (si disponen de este tipo de apriete).

Los sombreretes de biela deben montarse de forma que su número grabado se oriente hacia el mismo lado que los grabados en la cabeza de biela.

20

PISTÓN

CONTROL DEL DIÁMETRO DE LAS CAMISAS DE CILINDROSEl diámetro de las camisas de cilindros tiene que entrar en la zona de tolerancia prevista. Además es necesario tener en cuenta que para cada motor están previstas más clases sea de cuerpos de cilindros que de pistones, entonces se tienen que ejecutar todas las mediciones previstas para escoger el pistón y el cuerpo de cilindro con el acoplamiento correcto.

21

Prueba de conicidad y ovalización

Además del diámetro (d) de los cuerpos de cilindros necesita también verificar la máxima conicidad y ovalización como el esquema de las medidas indicadas en figura.

22

Prueba del diámetro de los pistones

Como ya se ha dicho con respecto a las camisas de cilindros, también para los pistones existen más clases con distintas características dimensionales. La medida se tiene que ejecutar "perpendicularmente" al agujero del pasador de biela (bulón) y a 12.5 mm del borde inferior de la falda.

23

Control de peso de los pistones

Para un correcto balance de las masas es necesario que no haya una diferencia de peso entre los pistones. En el caso en que se note una diferencia de peso mayor del máximo previsto es posible ejecutar una intervención para eliminar material en los puntos predispuestos debajo del pistón.