MOTORES DE COMBUSTION INTERNA 05 ADMISION Y ESCAPE

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Admisión y escapeAdmisión y escape

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Índice

Instrucciones de usoIntroducciónObjetivos Sistemas de admisión y escape Constitución de las válvulas I Constitución de las válvulas II Mecanismo de la distribución Accionamiento del árbol de leva

s Empujadores y balancines Sincronización de las válvulas I Sincronización de las válvulas II Colectores de admisión

Motores de Combustión Interna > Admisión y escape

Barrido Sobrealimentación Sobrealimentadores I Sobrealimentadores II Sobrealimentadores III TurboalimentadoresEjercicios de repasoMapa de la presentaciónReferencias bibliográficasAyuda a la navegación


Instrucciones de uso (1 de 2)

Bienvenido a esta presentación que te guiará por los

contenidos de la sesión.

Si quieres preparar o repasar la lección, lee atentamente

estas instrucciones. Por el contrario, tanto si ya estás

familiarizado con el manejo de los planes de lección

como si eres el profesor que va a impartir la lección,

puedes saltarte las instrucciones de uso e

iniciar la presentación.



Instrucciones de uso (2 de 2)

Para sacar el máximo provecho a esta presentación, lee el contenido de cada diapositiva y consulta las referencias bibliográficas.

Consulta las definiciones de las palabras clave en el glosario de términos.

Finalmente, realiza los ejercicios para comprobar el nivel de asimilación de la lección. Repasa aquellos puntos correspondientes a las respuestas erróneas.

Ahora haz clic o pulsa espacio para avanzar.



Introducción

En cada ciclo será necesario introducir aire limpio en los

cilindros, y una vez quemado éste, junto con el

combustible, desalojar los gases producto de la

combustión. Los encargados de realizar dichos procesos

son los sistemas de admisión y escape estudiados en

esta presentación.



Objetivos

Los objetivos que se pretenden alcanzar en esta presentación

son:

Comprender el funcionamiento de los sistemas de admisión y

escape.

Conocer los elementos constituyentes de los sistema de

admisión y escape.

Distinguir las características propias de cada motor (4T ó 2T) en

términos del sistema de admisión y escape.



Sistemas de admisión y escape

Sistema de admisión, su misión es facilitar el aire necesario para que el combustible se queme en los cilindros. Consta de filtro, colector, válvulas o lumbreras.

En motores sobrealimentados, el compresor del sobrealimentador forma parte del sistema de admisión.

Sistema de escape, su misión es extraer de los cilindros los gases quemados y conducirlos al exterior con el mínimo de ruido. Consta de válvulas, colector, silenciador y conducto de escape.

En motores turboalimentados, la turbina forma parte del sistema de escape.



Constitución de las válvulas I

Las válvulas de admisión no presentan problemas graves en lo que respecta a los materiales ya que, si bien están expuestas al calor de la combustión, están por el contrario bien refrigeradas por la corriente de aire que circula en torno suyo cuando están abiertas.

Las válvulas de escape funcionan a temperaturas mucho más elevadas que las de admisión porque, en lugar de estar refrigeradas por aire frío, sufren la acción de los gases de escape calientes.



Constitución de las válvulas II

Es práctica muy común utilizar asientos postizos en forma de aro hechos de material resistente al desgaste y que se insertan en alojamientos existentes en la culata.

Las válvulas de los motores pueden ir montadas en jaulas. Cada jaula, que puede separarse de la culata, lleva además de la misma válvula, el asiento anular, la guía de la cola y el resorte.



Mecanismo de la distribución

Su misión fundamental es producir y regular la

apertura y el cierre de las válvulas.

Puede además, accionar las unidades inyectoras y las

bombas de combustible, o las válvulas de arranque.

En la mayoría de los motores, este mecanismo esta

compuesto de balancines que accionan las válvulas,

empujadores que conectan los balancines con las

levas del árbol de levas.



Accionamiento del árbol de levas

En los motores de 4T, la velocidad de giro del árbol de levas debe ser exactamente la mitad que la del cigüeñal. Para ello el dispositivo de accionamiento ha de ser totalmente seguro, lo que exige el empleo de engranajes, correas o cadenas. Este dispositivo de accionamiento puede estar constituido de muchas formas, seis de las cuales se muestran.



Empujadores y balancines

La misión de los empujadores, es transmitir al balancín, el movimiento ascendente provocado por la leva, para que éste pueda realizar su función de apertura de válvulas.

Para conseguir rigidez sin peso innecesario los empujadores suelen hacerse huecos y así son tubos más que varillas.

Los balancines oscilan sobre un fulcro, pasador o pivote que descansa sobre un cojinete. Los balancines pueden estar en contacto con los extremos de las colas de válvula a través de rodillo, pero es más habitual un tornillo de reglaje, o taqué para permitir hacer un reglaje para que la válvula se cierre firmemente sobre su asiento.

En muchos casos el eje de oscilación del balancín y todos los puntos de contacto con las colas de las válvulas y con los empujadores están lubricados a presión.



Sincronización de las válvulas I

Los cuatro procesos de admisión,

compresión, expansión y escape

de los motores de 4T no se

encuentran exactamente al

comienzo y al final de cada

carrera.

Las diferencias son menores en

los motores lentos y aumentan a

medida que aumenta la velocidad.



Sincronización de las válvulas II

Las válvulas de admisión se abren entre 10º y 25º de cigüeñal antes del PMS y se cierran entre 25º a 45º de cigüeñal después del PMI. Además, para que los gases quemados hayan salido a su tiempo, las válvulas de escape comienzan a abrirse 30º a 60º de cigüeñal antes del PMI (durante la carrera de expansión) y se cierran 10º a 20º después del PMS.

Cuando el pistón está próximo al PMS al final de la carrera de escape (y al comienzo de la carrera de aadmisión), las dos válvulas están abiertas durante un tiempo y este tiempo durante el cual ambas válvulas están abiertas a la vez, recibe el nombre de solapo de válvulas. Su objeto es conseguir que se expulsen más gases quemados y que entre más aire nuevo.



Colectores de admisión

El área de la sección trasversal de los colectores de admisión de los motores Diesel es considerablemente mayor que en los motores de gasolina ya que, como en los motores Diesel por los colectores de admisión sólo pasa aire, no es necesario mantener alta la velocidad de éste.

El aire de admisión de los motores Diesel debe mantenerse lo más frío posible con el fin de que en las cámaras de combustión penetre mayor masa de aire. Por ello, se utilizan colectores de admisión equipados con enfriadores, particularmente en el caso de los motores turboalimentados.



Barrido

En los motores de 2T se utiliza la presión del aire entrante para barrer o expulsar los gases de escape durante un corto período de tiempo cuando el pistón se encuentra en las proximidades del extremo inferior de su carrera.

En los motores de barrido por válvulas, el soplador fuerza al aire a entrar en el colector y en los cilindros cuando el pistón correspondiente destapa las lumbreras, que están dispuestas a lo largo de todo el perímetro de cada cilindro. El aire de barrido fluye hacia arriba y sale por las válvulas de escape situadas en la culata.



El objeto de la sobrealimentación es aumentar la masa de aire que rellena los cilindros para que pueda quemarse más combustible y obtenerse más potencia útil. Esto se consigue haciendo que el aire que es impulsado hacia los cilindros tenga una presión sustancialmente superior a la atmosférica.

Los motores sobrealimentados suelen tener un consumo específico de combustible más reducido que los de aspiración normal, ya que la potencia ganada por la sobrealimentación crece más rápido que las pérdidas por rozamiento y además, porque la mayor velocidad del aire de admisión favorece la mezcla más íntima del combustible con el aire.

La sobrealimentación es propia de los motores de 4T y 2T, siendo el barrido propia únicamente de los motores de 2T.

Sobrealimentación



Sobrealimentadores I

El aire de sobrealimentación es suministrado por sopladores de desplazamiento forzado, que se conocen también como sopladores volumétricos rotativos o sopladores centrífugos.

El accionamiento de estos mecanismos puede proceder de el mismo motor o una turbina impulsada por los gases de escape.

Los sopladores volumétricos tipo Roots se componen de un cárter de forma oblonga con tapas planas, en cuyo interior dos rotores mecanizados a precisión, llamados impulsores, giran en sentidos contrarios sobre sendos ejes paralelos y están dotados de lóbulos que engranan ceñidamente entre sí cuando giran. Estos lóbulos giran aproximadamente al doble de la velocidad del motor.



Sobrealimentadores II

Los sopladores centrífugos empleanrodetes de gran velocidad dotados depaletas y encerrados en un armazóncuidadosamente conformado. El aireque penetra al interior por lasproximidades del núcleo del rodete eslanzado radialmente por la fuerzacentrífuga, y la forma del armazón, que es unacámara espiral o caracol, es tal que la altavelocidad del aire se transforma en presión.

Los sopladores centrífugos funcionan avelocidades relativamente altas, por encima de4.000 rpm, y por tanto es convenienteaccionarlos mediante turbinas.



Esquema del proceso de entrada de aire y salida de gases

de un motor con sopladores centrífugos


Sobrealimentadores III


Turboalimentadores

Los turboalimentadores son sopladorescentrífugos accionados por los gases deescape a través de una turbina. Tienen gran aceptación como suministradores de aire de sobrealimentación porque funcionan engran parte merced a una potencia que deotra forma se despreciaría.

Debido a la compresión, los turboalimentadorescalientan el aire que trabajan, por cuya causa suelemontarse un enfriador intermedio, intercalado entreel turboalimentador y el motor.

Los turboalimentadores funcionan a velocidades quevarían entre 10.000 y 100.000 r.p.m.



Ejercicio de repaso (1 de 6)

¿Cuáles de las siguientes válvulas pueden presentar

problemas graves en lo que respecta a los materiales?

(haz clic en la respuesta correcta)

a) Válvulas de escape.

b) Válvulas de admisión.



Feedback

No es correcto. Recuerda que las válvulas de admisión

no presentan problemas graves en lo que respecta a los

materiales ya que, si bien están expuestas al calor de la

combustión, están por el contrario bien refrigeradas por

la corriente de aire que circula en torno suyo cuando

están abiertas.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

Volver



Feedback

Correcto. Las válvulas de escape funcionan a

temperaturas mucho más elevadas que las de admisión

porque, en lugar de estar refrigeradas por aire frío,

sufren la acción de los gases de escape calientes. Esto

puede dar problemas en el comportamiento de los

materiales.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.




Si el árbol de levas acciona las válvulas de admisión y

escape, nos encontramos ante un motor de: (haz clic en

la respuesta correcta)

a) 2T con barrido por válvulas.

b) 4T.



Feedback

No es correcto. En los motores de 2T con barrido por

válvulas, en el árbol de levas se encuentran las levas

correspondientes a las válvulas de escape.


Volver



Feedback

Correcto. En los motores de 4T, en el árbol de levas se

encuentran las levas que accionan las válvulas de

admisión y de escape.





¿Cuál es el elemento cuya función es la apertura de las

válvulas? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Empujadores.

b) Levas.

c) Balancines.



Feedback

No es correcto. Recuerda que el movimiento del cigüeñal

se transmite al árbol de levas y desde este mediante

empujadores y balancines a las válvulas.


Volver



Feedback

Correcto. Recuerda, que las levas son cada uno de los resaltos

que forman el árbol de levas cuyo giro actúa sobre los

empujadores y que los empujadores son varillas habitualmente

huecas, que transmiten al balancín el movimiento ascendente

provocado por la leva.


Balancín

Empujador

Árbol de levas




¿Cuál es la misión del solapo de válvulas? (haz clic en la

respuesta correcta)

a) Que entre aire durante la combustión.

b)

Conseguir que las válvulas de admisión y escape se abran si

multáneamente

.

c)

Conseguir que se expulsen mas gases quemados y que entre

mas aire nuevo

.



Feedback

No es correcto. Recuerda que el solapo de válvulas se

produce cuando el pistón está próximo al PMS al final de

la carrera de escape (y al comienzo de la carrera de

aspiración).


Volver



Feedback

Correcto. Recuerda que es el tiempo durante el cual

ambas válvulas, admisión y escape, están abiertas

simultáneamente entre el final de la carrera de escape y

el comienzo de la admisión.





¿En cuál de estos motores el área de la sección

transversal de los colectores de admisión es mayor?


a) Motores Diesel.

b) Motores de gasolina.



Feedback

No es correcto. Recuerda que como en los motores de

gasolina por los colectores de admisión no sólo pasa

aire, es necesario mantener alta la velocidad de éste.


Volver



Feedback

Correcto. Efectivamente, el área de la sección trasversal

de los colectores de admisión de los motores Diesel es

considerablemente mayor que en los motores de

gasolina ya que, como en los motores Diesel por los

colectores de admisión sólo pasa aire, no es necesario

mantener alta la velocidad de éste.





La sobrealimentación se suministra al motor por medio de:


a) Sopladores de desplazamiento forzado también llamados vo

lumétricos rotativos y sopladores centrífugos

.

b) Sopladores de desplazamiento positivo llamados también s

opladores alternativos y sopladores centrífugos

.



Feedback

No es correcto. Recuerda que el movimiento de

desplazamiento positivo es el correspondiente al pistón,

que realiza un movimiento rectilíneo alternativo en el

interior del cilindro.


Volver



Feedback

Correcto. Recuerda, que el objeto de la

sobrealimentación es aumentar la masa de aire que

rellena los cilindros para que pueda quemarse más

combustible y obtenerse más potencia útil.




Mapa de la presentación

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Desde este mapa puedes ir a las distintas diapositivas de la presentación, haciendo clic en la caja con el concepto correspondiente.

Motores diesel Motores diesel > Admisión y escape> Admisión y escape

SincronizaciónSincronización

Colectores admisiónColectores admisión

SobrealimentacióSobrealimentaciónn

Válvulas Válvulas DistribuciónDistribución

ÁrboÁrbol ll levas evas EmpujadoresEmpujadoresy balancines y balancines

Sist. Admisión y Escape Sist. Admisión y Escape

AireAire

BarridoBarrido

SobrealimentadoreSobrealimentadoress

TurboalimentadoresTurboalimentadores



Referencias bibliográficas

BIBLIOGRAFÍA:

Motores Diesel. Edgar J. Kates / William E. Luck.

Motores. Santiago Sanz Acebes.



Fin de la presentación

Aquí finaliza esta presentación. Puedes repasar cualquier

aspecto de la misma, si así lo deseas. En caso contrario,

haz clic o pulsa espacio para terminar.


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