SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN

Introducción El sistema de distribución es el conjunto de elementos que regulan la apertura y cierre de válvulas en el momento oportuno y a su vez la entrada de la mezcla, (gases frescos) y la salida de los gases residuales de los cilindros, en el momento adecuado después de producirse la explosión.

   

Del momento en el cual se realice la apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape, así será el correcto funcionamiento del motor (avance y retraso a la apertura y cierre de las válvulas correspondientes).

Diferentes tipos de cámaras de compresión

Las cámaras de compresión se clasifican por su forma geométrica. La forma de las cámaras de compresión es fundamental en el rendimiento y en la potencia del motor.

La forma de la cámara viene impuesta por la disposición y tamaño, tanto de las bujías como de las válvulas.

Es muy utilizada, por su sencillez en el diseño, y el buen funcionamiento producido por la proximidad de la chispa al punto de máximo aprovechamiento. Son económicas.

Se fabrican generalmente con válvulas en la culata y la bujía se sitúa lateralmente. Tienen la ventaja de que el recorrido de la chispa es muy corto y reduce el exceso de turbulencia del gas. Produce, a la entrada de los gases, un soplado sobre la cabeza del émbolo que reduce el picado de bielas

Elementos del sistema de distribución

Los elementos principales de la distribución son: árbol de levas, engranaje de mando, y las válvulas con sus muelles.

Se clasifican, de acuerdo con su función en:

·         Elementos interiores

o    Válvula de admisión

o    Válvulas de escape

·         Elementos de exteriores

o    Árbol de levas.

o    Elementos de mando.

o    Taqués. 

o    Balancines 

·         Elementos interiores

Estos elementos son las válvulas de admisión y las válvulas de escape.

Válvulas

Son las encargadas de abrir o cerrar los orificios de entrada de mezcla o salida de gases quemados en los cilindros.

Fig. 5

En cada válvula (fig. 5), se distinguen dos partes: cabeza (K) y cola (A). La cabeza, que tiene forma de seta, es la que actúa como verdadera válvula, pues es la que cierra o abre los orificios de admisión o escape. La cola o vástago, (prolongación de la cabeza) es la que, deslizándose dentro de una guía (G), recibirá en su extremo opuesto a la cabeza el impulso para abrir la válvula.

Las válvulas se refrigeran por la guías, principalmente, y por la cabeza.

Las válvulas que más se deterioran son las de escape, debido a las altas temperaturas que tienen que soportar 1000º C.

Fig. 6

Algunas válvulas, sobre todo las de escape, se refrigeran interiormente con sodio (fig. 6).

Debe tener una buena resistencia a la fatiga y al desgaste (choques).

Debe presentar igualmente una buena conductividad térmica (el calor dilata las válvulas) y buenas propiedades de deslizamiento.

La cabeza o tulipa de admisión es de mayor diámetro que la de escape, para facilitar el llenado.

Muelles (fig. 7 y fig. 8)

Las válvulas se mantienen cerradas sobre sus asientos por la acción de un resorte (muelle) (R).

Los muelles deben tener la suficiente fuerza y elasticidad para evitar rebotes y mantener el contacto con los elementos de mando.

o    Debe asegurar la misión de la válvula y mantenerla plana sobre su asiento.

o    El número de muelles puede ser simple o doble.

Fig. 7

Guías de válvula (fig. 7 y fig. 8)

Debido a las altas velocidades, el sistema de distribución es accionado muchas veces en cortos periodos de tiempo. Para evitar un desgaste prematuro de los orificios practicados en la culata por donde se mueven los vástagos de las válvulas y puesto que se emplean aleaciones ligeras en la fabricación de la culata, se dotan a dichos orificios de unos casquillos de guiado G, llamados guías de válvula, resistentes al desgaste y se montan, generalmente, a presión en la culata.

Las guías (G) permiten que la válvula quede bien centrada y guiada.

Fig. 8

La guía de válvula debe permitir un buen deslizamiento de la cola de la válvula, sin rozamiento.

Si existiera demasiada holgura entre la guía y el cuerpo de una válvula de admisión, entraría aceite en la cámara de compresión, debido a la succión del pistón, produciendo un exceso de carbonilla en dicha cámara, y si fuera en una válvula de escape, el aceite se expulsará por el tubo de escape.

Asientos de válvulas (fig. 9)

Son unos arillos (A) postizos colocados a presión sobre la culata para evitar el deterioro de ésta, por el contacto con un material duro como el de la válvula, su golpeteo, y a la corrosión debido a los gases quemados.

El montaje de los asientos se hace a presión mediante un ajuste (frío-calor), y cuando estén deteriorados se pueden sustituir.

Fig. 9 ·         Elementos exteriores Son el conjunto de mecanismos que sirven de mando entre el cigüeñal y las válvulas. Estos elementos son: árbol de levas, elementos de mando, empujadores o taqués y balancines. Según el sistema empleado, los motores a veces carecen de algunos de estos elementos. Árbol de levas (fig. 10) Es un eje que controla la apertura de las válvulas y permite su cierre. Tiene distribuidas a lo largo del mismo una serie de levas (L), en número igual al número de válvulas que tenga el motor. Fig. 10 El árbol de levas o árbol de la distribución, recibe el movimiento del cigüeñal a través de un sistema de engranajes (E). La velocidad de giro del árbol de levas ha de ser menor, concretamente la mitad que la del cigüeñal, de manera que por cada dos vueltas al cigüeñal (ciclo completo) el árbol de levas dé una sola vuelta. Así, el engranaje del árbol de levas, tiene un número de dientes doble que el del cigüeñal. El árbol de levas lleva otro engranaje (G), que sirve para hacer funcionar por la parte inferior a la bomba de engrase, y por la parte superior al eje del distribuidor. Además tiene una excéntrica para la bomba de combustible en muchos casos. Según los tipos de motores y sus utilizaciones, las levas tienen formas y colocaciones diferentes. En la fig. 10 se representa dos tipos de árbol de levas: o    Detalle B: con engranaje para accionar la bomba de aceite y distribuidor. o    Detalle A: con excéntrica para la bomba de combustible. En la fig. 11, se representa el perfil de la leva y las correspondientes fases que se realiza durante su giro. Fig. 11 Elementos de mando El sistema de mando está constituido por un piñón del cigüeñal, colocado en el extremo opuesto al volante motor y por otro piñón que lleva el árbol de levas en uno de sus extremos, que gira solidario con aquél. En los motores diesel se aprovecha el engranaje de mando para dar movimiento, generalmente, a la bomba inyectora. El acoplamiento entre ambos piñones se puede realizar por alguno de los tres sistemas siguientes: Transmisión por ruedas dentadas Cuando el cigüeñal y el árbol de levas se encuentran muy separados (fig. 12), de manera que no es posible unirlos de forma directa, se puede emplear un mecanismo consistente en una serie de ruedas dentadas en toma constante entre sí para transmitir el movimiento. Fig. 12 Los dientes de los piñones pueden ser rectos, éstos son ruidosos y de corta duración o en ángulo helicoidales bañados en aceite en un cárter o tapa de distribución, siendo éstos de una mayor duración. En el caso de dos ruedas dentadas (fig. 13), el cigüeñal y el árbol de levas giran en sentido contrario y, si son tres, giran el cigüeñal y árbol de levas en el mismo sentido. Fig. 13 Transmisión por cadena (fig. 14) Igual que en el caso anterior, este método se utiliza cuando el cigüeñal y el árbol de levas están muy distanciados. Aquí se enlazan ambos engranajes mediante una cadena. Para que el ajuste de la cadena sea siempre el correcto, dispone de un tensor consistente en un piñón o un patín (P) pequeño, generalmente de fibra, situado a mitad del recorrido y conectado a un muelle, que mantiene la tensión requerida. En este sistema se disminuye el desgaste y los ruidos al no estar en contacto los dientes. Es poco ruidoso. Fig. 14 Transmisión por correa dentada (fig. 15) El principio es el mismo que el del mando por cadena, sólo que en este caso se utiliza una correa dentada de neopreno que ofrece como ventaja un engranaje más silencioso, menor peso y un coste más reducido, lo que hace más económico su sustitución. Es el sistema más utilizado actualmente, aunque la vida de la correa dentada es mucho menor que el de los otros sistemas. Si se rompiese ésta, el motor sufriría grandes consecuencias. Estos piñones se encuentran fuera del motor, por lo que es un sistema que no necesita engrase, pero sí la verificación del estado y tensado de la correa. En la figura (T), indica los tornillos para el tensado de la correa. Fig. 15 Taqués (fig. 16) Son elementos que se interponen entre la leva y el elemento que estas accionan. Su misión es aumentar la superficie de contacto entre estos elementos y la leva. Los taqués (T), han de ser muy duros para soportar el empuje de las levas y vencer la resistencia de los muelles de las válvulas. Para alargar la vida útil de los taqués, se les posiciona de tal manera, que durante su funcionamiento realicen un movimiento de rotación sobre su eje geométrico. Los taqués siempre están engrasados por su proximidad al árbol de levas. La ligereza es una cualidad necesaria para reducir los efectos de inercia. Fig. 16 Taqués hidráulicos (fig. 17) Los taqués hidráulicos funcionan en un baño de aceite y son abastecidos de lubricante del circuito del sistema de engrase del motor. Los empujadores o taqués se ajustan automáticamente para adaptarse a las variaciones en la longitud del vástago de las válvulas a diferentes temperaturas. Carecen de reglaje. Las ventajas más importantes de este sistema son su silencioso funcionamiento y su gran fiabilidad. Fig. 17 Varilla empujadora (fig. 18) No existen en los motores que llevan árbol de levas en cabeza. Las varillas (V) van colocadas entre los balancines (B) y los taqués (T). Tienen la misión de transmitir a los balancines (B) el movimiento originado por las levas (L). Las varillas empujadoras: o    Son macizas o huecas, en acero o aleación ligera. o    Sus dimensiones se reducen al máximo para que tengan una débil inercia y al mismo tiempo una buena resistencia a las deformaciones. o    El lado del taqué tiene forma esférica. o    El lado del balancín tiene una forma cóncava que permite recibir el tornillo de reglaje. Fig. 18 Balancines (fig. 19 y fig. 20) Son unas palancas que oscilan alrededor de un eje (eje de balancines), que se encuentra colocado entre las válvulas y las varillas de los balancines (o bien entre las válvulas y las levas, en el caso de un árbol de levas en cabeza). Los balancines son de acero. Oscilan alrededor de un eje hueco en cuyo interior circula aceite a presión. Este eje va taladrado para permitir la lubricación del balancín. La misión de los balancines es la de mandar la apertura y el cierre de la válvula. Se distinguen dos tipos de balancines: o    Balancines oscilantes. o    Balancines basculante. Balancines oscilantes (fig. 19) Lo utilizan los motores con árbol de levas en cabeza. El eje de giro pasa por un extremo del balancín. Se le conoce también con el nombre de "semibalancín". Recibe el movimiento directo del árbol de levas y lo transmite al vástago de la válvula a través de su extremo libre. Fig. 19 Balancines basculantes (fig. 20) Lo utilizan los motores con árbol de levas laterales. Las válvulas van en cabeza. El eje de giro pasa por el centro del balancín. Uno de sus extremos recibe el movimiento de la varilla empujadora y lo transmite al vástago de la válvula por el otro extremo. Fig. 20