Mantenimiento de Motores Diesel

Expositor: Ramos espinoza Oliver

Profesor: Departamento de Equipo Pesado

UNIDAD 2Componentes del Motor Diesel

Objetivos:

A través de esta unidad, el estudiante podrá:

1. Identificar los componentes del motor diesel.

2. Conocer el principio de funcionamiento de cada componente.

Elementos constructivos y funcionales del motor

ELEMENTOS

FIJOS

ELEMENTOS

MOTRICESDISTRIBUCIÓN

Bloque del

motorÉmbolo Válvulas

Culata BielaElementos de

accionamiento

Colectores Cigüeñal Árbol de levas

Volante de

inercia

Mando de

distribución

Tren de válvulas

El tren de válvula incluye:

1. Culata.2. Tapa de balancín.3. Puente.4. Conjunto de resortes

de válvulas.5. Guía de válvula.6. Casquillo de asiento

de válvula.7. Válvula.8. Balancín.

BRIDA DE

AGUA

VALVULAMULTIPLE DE

ADMISION Y

ESCAPE

EJE DE

BALANCINES

BALANCIN

PERNO

REGULADOR

Culata(Cylinder Head)

VARILLA DE EMPUJE

Culata

Junta de Culata

Material de matriz de fibra

Anillo de acero de bajo

carbono

Competencia Material con capas de grafito

Anillo de acero inoxidable

Caterpillar

Sellado de mala calidad

Competencia Gran mayor rendimiento en el

sellado

Caterpillar

4 valve, cross flow head for improved air flow, fuel consumption and emissions

Stiffer structure for improved strength, sealing, durability and reusability

6 bolt cylinder head to block joint for improved combustion gas sealing, minimized bore / liner distortion

La plancha espaciadora de aluminio o de acero

elimina la necesidad de aborcadados profundos

en el bloque (reducen integridad estructural del

bloque y la posibilidad de la fisura).

Orificios para el agua de sobremedida, sin rosca, faltantes

Competencia Maquinados

apropiadamente

Caterpillar

Conductos bloqueados

Competencia Riguroso proceso de

limpieza

Caterpillar

Culatas

Menos atención a detalles para

bajar costos

No reunen las especificaciones Cat

Competencia Tolerancias rigurosas

Diseños actualizados

Caterpillar

Las válvulas controlan el ingreso de aire y salida de los gases de escape en la cámara de combustión.

Válvulas e insertos de válvulas(Valve)

Para las válvulas de escape se emplean aceros austeníticos al Cr-Ni, al W-Si o Co-Mo-W.

En las válvulas de admisión, se emplean de aceros al carbono con pequeñas proporciones de Cr, Si y Ni.

Los vástagos de las válvulas son de

acero con Ni y Cr, para las altas

temperaturas.

Las válvulas están revestidas con estelita

y los asientos son de acero endurecido.

2. Vástago de acero inoxidable templado (Cr-Ni) (inlet – exhaust).

4. Cara de los asientos de estelita, resiste el desgaste por alta temperatura.

5. Cabeza con aleación especial para altas temperaturas.

Casquillo o

asiento de la

válvula

Acero de baja calidad

Competencia Material de alta resistencia

Caterpillar

Comparación de Válvulas

Comparación de Válvulas

Marcas de torneado

Competencia Pulido con precisión

Caterpillar

Válvulas de Escape

Inadecuado material de

revestimiento

Competencia Más material de revestimiento

que el estándar de la industria

Caterpillar

Casquillo de Válvula

El casquillo de válvula, se encuentra en la cabeza de cilindro donde asienta la válvula esto es para sellar completamente la cámara de combustión.

Guías de válvulas

Las guías de válvulas mantiene las válvulas moviéndose en línea recta. El vástago de la válvula se prolonga fuera de la guía, encima de la cabeza del cilindro.

RECTIFICADO DE VÁLVULAS

Puente

El puente se usa cuando tienen múltiples válvulas de admisión y escape, y lo trasmite el movimiento de los balancines a las válvulas de admisión y escape de un cilindro simultáneamente.

Componentes del puente :

1. Asiento de desgaste.

2. Tornillo de ajuste.

3. Tuerca de traba.

4. Calibre.

Balancines

Los balancines conectan las válvulas con el árbol de levas y convierte en movimiento giratorio del árbol de levas en un movimiento alternativo en las válvulas.

Componentes:

1. Tornillo de ajuste.

2. Contratuerca.

3. Asiento de desgaste.

4. Buje del eje del balancín.

Tipos de balancines

Conjunto de resortes de válvulas

Los resortes sirven para

mantener las válvulas

Cerradas. Éstas se

mantienen en posición

por medio de unas

cazoletas (1) y un

retenedor (2) o rotador.

RESORTES DE

VÁLVULAS

RETÉN Y GUÍA

DE VÁLVULA

Los rotadores (rotocoil) hacen

girar las válvulas 3° al ascender, y

aumentan su duración.

Levanta válvulas

Hay un levanta válvulas o seguidor de levas apoyado en el lóbulo de cada una de las levas. A medida que gira el árbol de levas, el levanta válvulas se mueve, siguiendo la forma del lóbulo.

BOMBA DE AGUA

ORIFICIO DE AGUA

CILINDRO

BOMBA DE TRANSFERENCIA

TUNEL DE BANCADA

BRIDA DE AGUA

Bloque de motor(Cylinder Block)

ORIFICIO DE ACEITE

Diseño

Los bloques tienen diseños diferentes:

1. Los motores en línea, que todos los cilindros están en línea.

2. Los motores en “V”, separa los cilindros en dos filas, y el bloque

tiene forma de “V”.

Fundición de hierro con estructura perlítica. Aleado con Cr y Ni con gran resistencia al desgaste y la corrosión.

También puede ser de aleaciones de Al con Si, de menor peso y gran conductibilidad térmica.

Sus funciones son:• Contiene los pistones.• Forman las cámaras de combustión.• Disipan el calor de los pistones.

El bloque se funde a

precisión, usando

una combinación de

aleaciones

especiales, para

lograr su resistencia.

C9 Bloque

Bloque más fuerte para permitir una mayor presión del cilindro.

No posee placa espaciadora . Menornúmero de empaques para reducir el riesgo de fugas.

Fortalecimiento del alojamiento de la volante para una vida más larga.

Un enfriador de aceite interno parareducir el peso y ancho del motor.

Alto flujo de refrigerante y aceite paraprolongar la vida del motor.

Diseño serpentente de alta resistencia para reducir el ruido.

Camisas de cilindros y Pistones

Émbolo(Pistón)

1. Los pistones de precombustión tienen una bujía incandescente en la cabeza.

2. Los pistones de inyección indirecta no tiene bujías incandescentes.

Partes de debajo de la cabeza y canalización de enfriamiento:

Hay una zona debajo de la cabeza (1) en el interior del pistón. Ciertos pistones contienen canales de enfriamiento de aceite (2) dentro de la cabeza que no puede verse.

Partes

1. Cabeza

2. Ranuras

3. Orificio del pasador.

4. Anillo de retención.

5. Faldón de tope.

Se fabrican con ligeras de aluminio y silicio con ligeros contenidos de Cu, Ni y Mg fundidas en coquilla.

El silicio disminuye el coeficiente de dilatación y la conductividad térmica.

1. Convencional. Cabeza de aluminio colado con faldón de

aluminio forjado, soldado por haz electrónico.

2. Compuestos. Formados por una cabeza de acero y un

faldón de aluminio forjado empernados entre si.

3. Articulados. Cabeza forjado con orificios de pasador y

bujes, y un faldón separado de aluminio colado. Las dos

piezas están conectadas por medio de un pasador de

biela.

Funciones

1. Transmiten la fuerza de combustión a la biela y al cigüeñal.

2. Sellan la cámara de combustión.

3. Disipan el calor excesivo de la cámara de combustión.

C15 Piston Assembly

Pistón de una pieza de acero

Un agujero de aceite a través de la varilla de conexión en forma de I se usa para lubricar el bulón.

C9 Pistón

Diseño articulado de dos piezas

• Corona de acero más resistente que el aluminio.

• Permite más flexibilidad en la posición del anillo.

• Excelentes características de desgaste

Temperaturas que soporta el pistón

Ovalado fuera de

especificaciones

Competencia Ajuste exacto

Caterpillar

Bandas de anillo separadas

Competencia Bandas de anillo de níquel

Caterpillar

Pistones

Perfil vertical incorrecto

Uniones de mala calidad

Competencia Especialmente rectificados,

biselados

Proceso controlado de fundición

Caterpillar

Cada uno de los pistones tiene dos o más anillos que encajan en ranuras en el pistón.

Funciones:

1. Sellan la cámara de combustión.

2. Controlan la lubricación de las paredes de los cilindros.

3. Enfrían el pistón transfiriendo el calor generado por la combustión.

Anillo de Pistón(Ring)

Tipos1. Anillos de compresión: Sellan la

parte inferior de la cámara de combustión impidiendo que los gases de combustión se fuguen por los pistones.

2. Anillos de control de aceite: Lubrican las paredes de la camisa del cilindro al moverse el pistón hacia arriba y hacia abajo, la película de aceite reduce el desgaste en las camisas del cilindro y en el pistón.

Resorte de expansión:

Detrás del anillo de control de aceite se encuentra

un resorte de expansión que permite mantener

una película uniforme de aceite en la pared del

cilindro.

Superficies endurecidas:

Los anillos tiene esta superficie endurecida para

prolongar la duración de los anillos.

Separación entre las puntas:

Esto permite impedir fugas, las separaciones

entre puntas, no deben estar alineadas al

Instalarse.

Cara lisa en el borde del

anillo

Competencia Cara redondeada en el

borde del anillo

Caterpillar

Cromo o blindaje de plasma

delgado

Competencia Correcto blindaje de

cromo o plasma

Caterpillar

Anillos del Pistón

Hierro gris

Vida útil corta

Competencia Hierro dúctil de alta resistencia

Termotratados

Caterpillar

Las bielas están conectadas a cada uno de los pistones por medio de un pasador de biela. La biela transmite la fuerza de combustión del pistón al cigüeñal.

Biela(Conecting Rod)

Partes de la biela

1. Agujero de biela.

2. Buje del pasador de biela.

3. Vástago.

4. Tapa

5. Tuercas y pernos de biela.

6. Cojinete de Biela

De acero al carbono aleado con

Ni y Cr, se estampa en caliente

C9 - Biela Fracturada

Diseño resistente barra fracturada

Acero forjado para mayor resistencia

El aumento de las superficies de rodamiento para mayor vida del cojinete

Las superficies fracturadas deben ser manejados cuidadosamente para evitar daños durante el mantenimiento

Cojinetes (Metales)

Se fabrican de chapa de acero recubiertas en su cara interior por material antifricción que pueden ser:

Metal blanco con S o Pb.

Bronce al Cd.

Bronce al Cu.

Bronce al Al.

Bronce al Cu-Ni impregnado de Pb.

Cojinetes de bancada

Orificio:

El cigüeñal gira dentro de los cojinetes de bancada, que están bien

sujetos en orificios ubicados en la parte inferior del bloque.

Cojinetes de bancadas

Lubricación de los cojinetes:

Las mitades superiores de los cojinetes de bancada tienen un orificio

de lubricación y normalmente una ranura de modo que el aceite

lubricante se alimente continuamente por el orificio de lubricación del

muñón del cojinete de bancada.

Espesor de las paredes fuera de

dimensiones

Diseño incorrecto

Competencia Espesor uniformede las paredes

Altura de compresión exacta

Caterpillar

Materiales de

inferior calidad

Competencia Materiales que se adaptan

al sistema

Caterpillar

Camisa(Jacket)

Forman la pared de la camisa de agua, entre el refrigerante y el pistón.Tipos:

1. Camisas húmedas: Se pueden sacar y colocar otras cuando se malogran, estas tienen un sello anular para evitar fugas de refrigerante.

2. Camisas Secas: Se usan a menudo para reparar motores de calibre matriz en caso que falle un cilindro.

Camisas(Jacket)

Partes – Camisa Humeda

1. Superficie interior.

2. Mampara para fuego.

3. Pestaña.

4. Ranura de Banda de compresión.

5. Superficie exterior.

6. Ranura de sellos anulares.

Fundición aleada de estructura perlíticaaleada con Ni, Cr, Mo, Cu, etc.

Camisas cromadas.

Camisas nitruradas.

Al, Cu, Mg y Mn (refrigerados por aire)

Patrón de rayado de

configuración aleatoria

Competencia Patrón de rayado uniforme

Caterpillar

Contorno sin bruñir

Espesor de la brida fuera de

especificaciones

Ranuras sin biselar de los anillos

Mayor riesgo de fisuramiento

Competencia

Contorno bruñido

Espesor controlado de la brida superior

Ranuras biseladas de los sellos anulares

Termotratados

Caterpillar

Camisas de Cilindro

Baja resistencia a la tensión

Perforaciones ovaladas

Diámetros de menormedida

Competencia

Hierro gris de alto grado

Ajuste perfecto

Caterpillar

C9 Liners

Mid-support wet liner

• Removable for service

• Fewer leak joints

• Improved cooling in combustion area

• Allows advantages of higher ring position

Los apoyos permiten una mejor refrigeración en la parte superior del

cilindro de modo que los anillos pueden estar situados más arriba en el

pistón.

Menos volumen muerto encima de los anillos ayuda con las emisiones.

Muñón de bielaContrapeso

Muñón de

apoyo

Taladros de

equilibrado

Pernos de volante

Muñón de bancada

Orificios de

lubricación

Orificio de lubricación

Transforma el movimiento alternativo del pistón en un movimiento giratorio usado para efectuar el trabajo.

Cigüeñal(Crankshaft)

El material empleado en los cigüeñales forjados es el acero al carbono con contenidos variables de Cr, Ni, Co y Mo.

El material empleado en los cigüeñales fundidos son aleaciones especiales a base de Cr, Ni y Mo o Cr, Ni y Cu.

Diseño

Los cigüeñales para los motores en línea tienen solo un muñón de cojinete de biela por cada cilindro.

Los motores en “V” comparten un solo muñón de cojinetes de biela entre dos cilindros.

Agujero de alineamientos:

Ciertos muñones de cojinetes de biela tienen agujeros de aligeramiento para reducir el peso del cigüeñal y ayudar a equilibrar el cigüeñal.

Tapón del conducto de aceite:

Los conductos perforados de aceite

están taponados en un extremo por

un tapón cóncavo o tornillo de

ajuste.

Acabado con superficies

ásperas

Competencia Acabado con superficies

pulidas hasta cinco micras

Caterpillar

Metales de baja dureza

No endurecidos

apropiadamente

Competencia Proceso de templado único

Excelente capacidad de

reutilización

Caterpillar

Muñones de sobremedida

Competencia Pulido preciso de los muñones

Caterpillar

Es impulsado por un engranaje del cigüeñal.

Controla la apertura de las válvulas.

Controla la inyección de combustible cuando se usan inyectores.

Árbol de Levas(Camshaft)

Muñones de cojinetes (1) y lóbulos (2).

Árbol de levas

Partes

1. Circulo de la base.

2. Rampas.

3. Puntas.

Forma de los lóbulos de las levas

Las formas de las rampas de apertura y cierre determina la rapidez con que se abre y se cierran las válvulas.

La forma de la punta determina cuanto tiempo esta abiertas las válvulas.

1. Apertura rápida.

2. Periodo de apertura largo.

3. Cierre rápido.

4. Cierre lento.

Alza de levas

La distancia del

diámetro del circulo de

la base a la parte

superior de la punta

se llama alzada, esta

determina cuanto se

abre las válvulas.

El material empleado para la fabricación del eje de levas es hierro fundido y aleados

Elementos %

Carbono 3.3

Silicio 0.45

Manganeso 0.15

Cobre 2.5

Cromo 0.25

Fósforo 0.05

azufre 0.06

Es la unión del motor con la carga; esta empernado en la parte trasera del cigüeñal.

Funciones:

1. Almacena energía para ganar momento entre tiempos de combustión.

2. Hace que la velocidad del cigüeñal sea constante.

3. Transmite potencia.

Volante(Flywheel)

Partes

1. Volante.

2. Corona.

3. Caja de volante.

Amortiguador de vibraciones

Controla la vibraciones de torsión o giro del cigüeñal y se encuentra en las parte delantera del motor, este puede ir empernado o a presión.

Tipos

1. Goma (izquierda) usan una goma densa para absorber las vibraciones.

2. Viscosos (derecha) usa aceite viscoso para absorber las vibraciones.

Conjunto de tren de engranajes

Es una serie de engranajes que

transmite la potencia del cigüeñal

a otros componentes principales

del motor, estos pueden ser

ubicados en la parte posterior o

delantera del motor.

El tren de engranajes sincroniza

todos los componentes del motor

de modo que trabajen juntos

durante cada tiempo del ciclo de

combustión.

Conjunto de tren de engranajes

1. Engranaje del cigüeñal.

2. Engranaje loco.

3. Engranaje del árbol de levas.

4. Engranaje de la bomba de inyección.

5. Engranaje de la bomba de aceite.

6. Engranaje de la bomba de agua.

7. Engranaje del compresor de aire.

1

2

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23

421

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19

20

Piezas de Nivel I - Motor

Desgaste rápido ( no reutilizables)

Anillos de pistón

Cojinetes de bancada y biela

Guías de válvulas

Cojinetes del turbo

Sellos del turbo

Desgaste más lento ( reutilizables)

Pistones

Camisas

Válvulas

Árbol de levas

Piezas de Nivel II - Motor

Vida útil más larga

Bloques

Culatas

Cigüeñales

Bielas

Piezas de Nivel III - Motor

¿Preguntas?