Componentes de un motor de combustión interna. Son los siguientes:

· Elementos a analizar (por orden de aparición):

 

Pistón.

Cilindro.

Culata.

Punto muerto superior (PMS).

Punto muerto inferior (PMI).

Conductos A-E (de admisión y de escape).

Válvulas (2, 3, 4, 5).

Levas.

Árbol de levas.

Cárter.

 

 

 

PISTÓN

 

         Se denomina pistón al émbolo que se ajusta al interior de las paredes de un cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que se haya dentro del cilindro a modificar su presión y su volumen, es decir, transforma en movimiento el cambio de presión y volumen que se produce en el interior del cilindro. Su movimiento alternativo se transforma en rotativo a través de la articulación biela-cigüeñal.

         Tienen por objeto transformar en movimiento los cambios de presión y volumen del fluido interior de los cilindros.

         Los pistones de motores de combustión interna tienen que soportar grandes presiones y temperaturas, además de velocidades y aceleraciones muy altas, por ello se escogen aleaciones ligeras. También tienen que soportar esfuerzos de dilatación. El material más usado es el aluminio, aleado con cobre, silicio, magnesio y manganeso entre otros.

         Existen dos formas de fabricación de pistones, que pueden ser fundidos o forjados. El método elegido depende de la cantidad necesaria a producir y especialmente de los esfuerzos (temperaturas, presiones…) que se verán obligados a sufrir. Los forjados, aun con necesidad de mecanizados varios que determinan su forma, tienen mayor resistencia mecánica. Estos pistones son hechos con máquinas de control numérico (CNC).

 

CILINDRO

 

         Se denomina cilindro al recinto por donde se mueve un pistón, y reciben su nombre de su forma aproximadamente cilíndrica.

         La función de un cilindro es contener el fluido formado por el combustible y el aire durante sus cambios de presión y temperatura (combustión, expansión…), y albergar el pistón en su interior.

         Un cilindro se obtiene a partir de una forma tubular de acero, que se puede estampar, extrusionar o embutir, para luego mecanizar su superficie. Por último, se somete a un proceso de nitrocementación en el interior de la cámara, de la que se excluye el aire, con una mezcla de gases cementantes y nitrogenados, para endurecer la cara interior del cilindro, disminuyendo así el desgaste al roce con el pistón.

 

 

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. Constituyen el cierre superior del bloque motor, y sobre ellas se asientan las válvulas. Si el motor es de ciclo Otto, llevan un orificio para las bujías, si es de ciclo Diésel,  lleva en su lugar orificios para los inyectores. Sirven para cerrar la cámara de combustión. La culata acopla al bloque motor una junta de amianto, que realiza una unión entre ambos que impide la fuga de gases de la compresión o del líquido refrigerante.

         Los huecos labrados en la culata, forman las cámaras de combustión, que es donde están los gases encerrados al final de la compresión. Rodeando a estas cámaras hay unas cavidades, que comunican con las camisas de agua del bloque a través de orificios, por los que llega el líquido refrigerante. En la cámara de combustión, sedispone un orificio roscado en el que se aloja la bujía. En los motores diesel se prevé el acoplamiento del inyector y en algunos una precámara. También en la cámara de combustión, se sitúan las válvulas de escape (E) y de admisión (A).

         Las culatas se suelen fabricar de fundición aleada con materiales que añadan características de resistencia y rigidez. En otras ocasiones se usan aleaciones de aluminio, que combina la ligereza con un alto grado de conductividad térmica, lo que asegura que el calor producido por la combustión sea rápidamente evacuado.

           

PUNTO MUERTO SUPERIOR (PMS)

 

         El punto muerto superior (PMS) es la posición que alcanza el pistón en el cilindro al final de una carrera ascendente (compresión o escape), en el cual sólo se mueve por inercia, pues no hay fuerza que actúe sobre él. Es el instante en el que comienza su carrera descendente (admisión o combustión).

 

PUNTO MUERTO INFERIOR (PMI)

 

         El punto muerto inferior (PMI) es la posición que alcanza el pistón en el cilindro al final de una carrera descendente (admisión o combustión), en el cual sólo se mueve por inercia, pues no hay fuerza que actúe sobre él. Es el instante en el que comienza su carrera ascendente (compresión o escape).

 

 

CONDUCTOS A-E (ADMISIÓN Y ESCAPE)

 

         Son los canales interiores que tiene la culata para la entrada de combustible y aire (admisión) y la salida de gases (escape). En caso de variar los tamaños, el más grande siempre es el de admisión.

 

VÁLVULAS

 

         Las válvulas de admisión y de escape regulan la entrada y salida de gases al cilindro en cada fase. Están sometidas a grandes esfuerzos mecánicos y térmicos. Durante el tiempo del ciclo en el que no se está produciendo admisión ni escape, las válvulas mantienen cerrado el cilindro. Las cabezas de las válvulas cierran los conductos de admisión o de escape, y el vástago guía el movimiento y sirve para transmitir a la cabeza la carga del muelle de retención. El vástago de la válvula se desliza sobre una guía de fundición, que suaviza el rozamiento y atenúa el desgaste debido al funcionamiento de la válvula. Esta quía se monta a presión en la culata.

         Dado que los conductos de admisión suelen ser de mayor sección que los de escape, las cabezas de las válvulas de admisión suelen ser mayores que las de escape a su vez. Una ventaja extraída del menor tamaño de las válvulas de escape es que éstas son más resistentes a las altas temperaturas.

         Para mejorar el llenado de los cilindros, puede haber varias válvulas de admisión para una sola de escape, como por ejemplo dos válvulas de admisión. En los motores actuales, se llega a la cifra de hasta cinco válvulas por cilindro.

         Las válvulas deben resistir esfuerzos mecánicos (golpean contra la culata para cerrar el cilindro) y altas temperaturas, sin deformarse ni agrietarse, por lo que el material ha de ser resistente a estos esfuerzos. Dado que las válvulas de escape actúan bajo temperaturas muy altas al dejar pasar los gases quemados de escape, se usan aceros especiales, aleaciones inoxidables como aceros al cromo-níquel. Las de admisión, sin embargo, al trabajar a unas temperaturas algo más bajas, emplean aceros de menor calidad, aleados sólo con níquel.

         Debido a las características de las válvulas, el proceso de fabricación de las mismas se basa en la forja, pero las piezas obtenidas han de mecanizarse después para darle las características finales necesarias (cuñas en la parte superior para el agarre del brazo, etc).

 

 

LEVAS

 

         Una leva es un elemento mecánico de forma específica sujeto a un eje. En un motor, las levas se encargan de abrir las válvulas de admisión y de escape según corresponda (de cerrarlas se encarga un muelle de retroceso). Determinan también la duración de la fase en la que las válvulas permanecen abiertas, por lo que en realidad regulan la cantidad de combustible que entra en el cilindro. Las levas se fabrican de acero forjado o de fundición nodular.

 

ÁRBOL DE LEVAS

 

          Un árbol de levas es un mecanismo formado por un eje en el que se colocan varias levas, que pueden tener distintas formas y tamaños, y estar orientadas de distinta manera, para activar diferentes mecanismos a intervalos repetitivos, en el caso de los motores de combustión interna alternativos, un árbol de levas se encarga de activar la apertura de las válvulas de admisión y escape.

         Los árboles de levas tienen una gran variedad de aplicaciones, pero el campo en el que más se usan es precisamente en los motores de combustión interna alternativos, en los que regulan la apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape, además del tiempo que permanecen abiertas, lo que permite renovar el combustible en los cilindros de estos motores.

         Siempre se fabrican mediante forja, con un mecanizado posterior, que suele ser de cementado, para endurecer la superficie del árbol, evitando el desgaste, pero no su núcleo, de forma que mantenga su resiliencia.

 

CÁRTER

 

         El cárter cierra el bloque del motor por la parte del cigüeñal, la opuesta a la culata, y además de aislar el bloque del exterior, cumple con la función de albergar el aceite lubricante del motor.

         En algunos diseños, para aumentar la rigidez del motor, evitando vibraciones, y reducir su peso, se realiza en aleaciones de aluminio o magnesio. En este caso los apoyos del cigüeñal van integrados en el propio cárter.

         El cárter se divide en dos partes:

-Cárter superior, intermedio, o del cigüeñal: parte del cárter, estructural con el bloque y en contacto directo con él, más concretamente con el conjunto cilindros-cigüeñal. Lleva integrados los cojinetes sobre los que gira el cigüeñal, que queda sujeto rígidamente.

Esta pieza recibe toda la fuerza de los cilindros y del cigüeñal, por lo que depende de su rigidez la eficacia del motor. Para garantizar esta rigidez, los diseños actuales tienden a considerar una sola pieza estructural el bloque de cilindros, los apoyos del cigüeñal y el cárter superior.

-Cárter inferior, o de aceite: parte no estructural, situada en la parte inferior, y fijada al cárter superior. Actúa como bandeja donde cae el aceite lubricante, que se sitúa en el cárter inferior y desde allí es aspirado por la bomba de lubricación, para ser bombeado a todas las piezas del motor que requieren ser lubricadas a presión. En otros casos el cárter es más reducido, y se recoge el aceite mediante succión a un depósito independiente desde donde se bombea también al motor. Esta última modalidad se denomina cárter seco.

 

 

 

 

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