SISTEMA DE DISTRIBUCION

APRENDIZ: OLGER GUERRERO SANCHEZ.

ING. CARLOS DIAZ.

SENA REGIONAL ARAUCA

TABLA DE CONTENIDO

1. LA DISTRIBUCION

2. SISTEMAS DE DISTRIBUCION

3. ELEMENTOS QUE COMPONEN EL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN.

4. SISTEMAS DE MANDO DE LA DISTRIBUCIÓN.

LA DISTRIBUCION

LA DISTRIBUCIÓN

es el conjunto de elementosque, debidamentesincronizados con el giro delcigüeñal, se encargan deabrir o cerrar las válvulaspara que la mezcla, en elmotor Otto, y el aire, en elmotor Diesel, entren en elcilindro en el momentoadecuado y los gasesquemados, una vezutilizados, fluyan hacia elexterior. Sección del sistema de

lubricación de un motor.SIGUIENTE

FUNCION

Su función:• Abrir y cerrar las

válvulas de admisiónY escape.

• Las válvulas sonaccionadas Por elárbol de levas que lomueve el cigüeñal.

• Cada cilindro tiene almenos Dos válvulas.

SIGUIENTE

La distribución juega un papel muyimportante a la hora de realizar el cálculode un motor, ya que es la responsableentre otros aspectos de conseguir elmáximo rendimiento térmico del motory, a su vez, los mínimos consumos decombustible y las menores emisionescontaminantes. Por ello el cómputo delmomento exacto de la apertura de lasválvulas, así como del tiempo o gradosde giro del cigüeñal que debenpermanecer abiertas, es el resultado denumerosos estudios y pruebas.

INICIO

SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN Con lumbreras (motores de dos tiempos).

Con válvula rotativa.

Con válvulas laterales en bloque.

Con válvulas en cabeza (en la culata).

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CON LUMBRERAS

• En los motores de dostiempos, la admisión de lamezcla y el escape de losgases quemados no seefectúan a través de lasválvulas sino a través de unconjunto de orificios en elcilindro que,convenientementeobturados por el propiopistón, permiten que secumpla la distribución(motor de 2 tiempos).

Tiempo Admisión de la mezcla en el cárter y compresión

explosión y expansión

Escape y precomprencionTransferencia de la

mezcla y barrio.

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CON VÁLVULA ROTATIVA

Denominada tambiénde disco rotativo. Enalgunos motores de dostiempos de altorendimiento, laadmisión de la mezcla alcárter se consigue através de un disco quesolidario al cigüeñalobtura o no el conductode admisión.

Distribución con válvula rotativa

SIGUIENTE

En estos dibujos se recogen los ejemplosmás significativos de válvulas rotativas detipo de disco. El primer ejemplo se refiere auna válvula montada directamente en elcigüeñal, mientras que los demás requierenun eje auxiliar. En rojo se indica el discorotativo y en verde el flujo de la mezclacarburada.

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CON VÁLVULAS LATERALES EN EL BLOQUE

• En los motores con válvulas laterales, todoslos órganos de la distribución están dentrodel bloque.

El árbol de levas, arrastrado por una cadenao por varios piñonescilíndricos, normalmente con dienteshelicoidales para reducir ruidos, controladirectamente las válvulas mediante unempujador dotado de un sistema mecánicopara poder regular el juego defuncionamiento.

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1.Válvula. 2.Guía de válvula. 3.Reglaje.4.Empujador.5.Excéntrica.

Distribución con válvulas laterales

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CON VÁLVULAS EN CABEZA (EN LA CULATA)

En los motores con válvulasen cabeza, el árbol de levaspuede montarse tanto en elbloque como en la culata.

Si el árbol de levas estámontado en el bloque, elmovimiento se transmite a lasválvulas mediante unempujador, una varilla y unbalancín dotado de unsistema mecánico de reglaje oun empujador hidráulico.

1.Reglaje. 2.Eje balancín. 3.Balancín.4.Varilla.5.Empujador6.Excéntrica.

Distribución con válvulas de cabeza.

SIGUIENTE

Si el árbol (o los árboles)de levasestá situado en la culata, lassoluciones posibles son múltiplesy también muy diferentes.El árbol de levas puede ser único1ACT = 1 Árbol di Comando inTesta (SOHC, del inglés Single Over Head Camshaft = un árbol delevas en la culata) o doble porculata 2ACT (DOHC del inglésDoublé O ver Head Camshaft =doble árbol de levas en laculata), en este último caso unárbol controla las válvulas deadmisión y el otro las de escape.La distribución tipo 1ACT se llamatambién mono-árbol, la de 2ACTse llama bi- Árbol.

Distribución con dos válvulas alineadas, mando mono-árbol directo .

Distribución con dos válvulas

en V con mando

directo y dos árboles.

Estos dos últimos sistemas son los más empleados actualmente en la construcción de motores para

el automóvil.

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ELEMENTOS QUE COMPONEN EL SISTEMA DE LA DISTRIBUCIÓN.

• Los elementos que componen el sistema de ladistribución, básicamente son los siguientes:

Árbol de levas.

Empujadores.

Varilla empujadora.

Balancines.

Sistema de regulación del juego de válvulas.

Válvulas.

Muelles para las válvulas.

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ÁRBOL DE LEVAS

• El árbol de levas o eje delevas es el órgano del motorque controla la apertura y elcierre de las válvulas deadmisión y de escape. Estáconstituido por un eje deacero al carbono forjado ycementado en el que estánmecanizadas las levas para laapertura de las válvulas yotras para dar movimiento aotros órganos. El árbol delevas recibe movimientodesde el cigüeñal.

Árbol de levas.

SIGUIENTE

• Las levas o excéntricasprovocan unmovimientooscilatorio delelemento causante dela apertura de laválvula.

• El elemento queprovoca la apertura dela válvula, cuando estásujeta a unmovimiento rectilíneode traslación, recibe elnombre deempujador.

Transformación del movimiento

circular de la levaEn el alternativo

Empujador.

Árbol de levas.

1.excentricas.

2.soportesSIGUIENTE

• Cuando al mismotiempo cumple unmovimientooscilante de rotaciónalrededor de un eje opunto deapoyo, toma elnombre de balancín.

Transformación del movimiento circularDe la leva en oscilante del balancín.

SIGUIENTE

• El árbol de levascontrola las válvulasen la apertura y lasguía en elcierre, puesto quecada válvula sigue elperfil de la levagracias a la acción deuno o dos muellesconcéntricos. Cierrede la válvula guiadapor la leva.

Cierre de la válvula guiada por la leva.

SIGUIENTE

En el proyecto del árbolde levas la fase másdelicada la representa eldiseño de las excéntricas.

En realidad, el perfil deéstas determina elmomento de lasaperturas de lasválvulas, los tiempos deapertura y la elevaciónde las mismas(determinando eldiagrama dedistribución).

Perfil de la excéntrica de un árbol de levas.

SIGUIENTE

• Los perfiles de las levas para las válvulas de admisiónsuelen ser distintos a los de las levas para el escape.El perfil de la leva se divide en tres partes:-Un trazo circular que se define como zona de reposoque corresponde al cierre de la válvula (que haceparte del circulo base).Un trazo circular de radio más pequeño, llamadocabeza de la leva, que corresponde a la zona demáxima apertura.-Dos trazos rectilíneos o curvilíneos tangentes a losdos círculos anteriores(base-aperturamáxima), llamados flancos de la leva quecorresponden respectivamente a la elevación y aldescenso de la válvula (apertura-cierre de la válvula).

SIGUIENTE

• La zona de reposo estádisminuida de undeterminado valor parapermitir un cierto juego defuncionamiento entre laválvula y el empujador, aúncuando se produzca ladilatación de esta zonadebido a las temperaturasde funcionamiento. El trazocircular rebajado se enlaza,por tanto, con los flancos dela leva por medio de rampasde acercamiento, de maneraque se reduzca al mínimo elchoque entre la excéntrica yel empujador, asegurandoun funcionamientosilencioso.

zonas del perfil de una leva.

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EMPUJADORES

• Es uno de los elementos interpuestoentre la leva y el vástago de la válvula.

• Los empujadores también llamadostaqués, son unos vasos cilíndricos quetienen la misión de transformar elmovimiento giratorio de la leva enmovimiento rectilíneo, desplazando laválvula directa o indirectamente a travésde mecanismos auxiliares.

EJEMPLO

1.Excéntrica.

• 2.Espesor de reglaje.

3.Empujador.

Empujador de tasa de mando directo.

Empujador dispuestos en

El bloque.

1.Tornillo de reglaje.. 2.Eje de balancines. 3.Balancín.4.Varilla.5.Empujador.6.Excéntrica

SIGUIENTE

En cada uno de lossistemas indicados elempujador tiene lamisión de absorber elempuje lateral que segenera por el contactocon la leva. Debido alas buenas condicionesde lubricación entreambos, este empujelateral se ve reducido. Empuje lateral

SIGUIENTE

Normalmente los empujadores utilizados enlos motores del automóvil son de superficieprácticamente plana y están fabricados enfundición dura, templándolos, cementandolos o nitrurándolos después.

Para evitar que la leva se deslice siempre porel mismo sitio, pudiendo producir undesgaste, el centro del empujador seencuentra ligeramente desplazado del centrode la leva, obteniéndose de éste modo unmovimiento giratorio.

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VARILLA EMPUJADORA

La varilla empujadora esun elemento intermedioque se monta entre elempujador y el balancín;su misión es trasladar elmovimiento lineal delempujador hasta elbalancín para que éste lotransforme en oscilatorio.Están construidas enacero al carbono oincluso en aleacionesespeciales contitanio, con el fin dealigerar su peso y evitarlas inercias.

Empujador varilla y balancín.

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BALANCINES • Tienen la misión de

transformar el movimientolineal del empujador o en sucaso circular de la leva, enun movimiento oscilatoriocon el que accionadirectamente la válvula.Están construidosgeneralmente en acero oaleación de aluminio. Enuno de sus extremosnormalmente existe undispositivo que permite laregulación del juego de lasválvulas.

Diferentes tipos de balancines.

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SISTEMAS DE REGULACIÓN DEL JUEGO ENTRE LAS LEVAS Y LAS VÁLVULAS

• Para regular el juego defuncionamiento existendiferentesprocedimientos enfunción del sistema deaccionamiento utilizado.El sistema de regulaciónmanual puede ser de dos

tipos:-Accionamientoindirecto: En este caso seactúa sobre un tornillo deregulación ubicado en elbalancín o en el propioempujador.

Distintos sistemas de reglaje por tornillo.

SIGUIENTE

Accionamientodirecto: En este casola regulación seefectúa con espesoresde distintas medidasinterpuestos entre laleva y el empujador, obien entre elempujador y laválvula.

Reglaje por medio de espesores.

SIGUIENTE

Mediante los taqués de accionamientohidráulico se elimina el juego entre laválvula y el empujador, disminuyendonotablemente el ruido característico detaqués.

El reglaje por tanto entre la válvula y elempujador se efectúa automáticamentedebido a la presión del aceite del circuitode lubricación del motor. Los empujadoreshidráulicos pueden ir montados de lamisma forma que un empujador normal.

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VÁLVULAS• Las válvulas de los motores de

combustión interna son losórganos que controlan laadmisión y el escape de los gasesen la cámara de combustiónmediante su apertura y cierre.Están dotadas de un movimientoalternativo, abriéndose hacia elinterior de la cámara decombustión. La estanqueidad delcierre se ve favorecida por lapresión de los gases en la cámarade combustión que inciden enellas.VÁLVULAS

EJEMPLO

válvula.

la presión que se produce al subir el pistón durante la comprensión favorece el cierre de las válvulas.

siguiente

• La válvula. es una pieza enforma de hongo, en la que elsombrerete o cabeza deválvula es el elementoobturador.

• La superficie de su bordeexterior (asiento cabeza deválvula) es de forma tronco-cónica para mejorar laestanqueidad; esta superficiese apoya sobre el asiento de laculata que también tieneforma cónica y estádebidamente rectificado a unángulo ligeramente menorque el de la cabeza de laválvula, consiguiéndosemejorar la estanqueidad decierre entre ambos elementosdurante su funcionamiento.

Conicidad de la válvula y del asiento.

SIGUIENTE

• La cabeza es solidaria alvástago o cola de la válvulacon un amplio radio deunión para reducir elefecto de entalladura y delmismo modo facilitar elflujo de calor hacia elpropio vástago.

• Este último elemento escilíndrico y sirve para guiarel movimiento y transmitira la cabeza la carga delmuelle de retorno, pormedio de los semiconosque se fijan a una o variasgargantas situadas en suextremo.

1.Semiconos. 2.Platillo superior. 3.Muelle. 4.Platillo inferior.

Válvula semiconos y muelles.

SIGUIENTE

• Las válvulas durante su funcionamientoestán sometidas a unas solicitacionestérmicas muy elevadas, debiendosoportar las temperaturas generadasdurante la combustión y unatemperatura media de trabajo de unos700º a 800º C en la válvula de escape yde unos 200º a 300º C en la válvula deadmisión. Las válvulas de admisión sefabrican generalmente de acero alcromo-silicio y las de el escape de aceroal cromo - níquel que es un materialmás resistente al calor. Los asientos delas válvulas se recubren con estelita quees una aleación de cobalto ycromo, para aumentar su resistencia aldesgaste. En los motores de altasprestaciones las válvulas de escape, conel fin de mejorar su refrigeración, sefabrican huecas y se rellenan de sodio.Válvula de escape refrigerada

por Sodio.

SIGUIENTE

• Gracias a la buenaconductibilidad térmica del sodiose consigue que el calor de lacabeza de la válvula se evacuemejor por el vástago, evitando deeste modo puntos calientes en lacámara de explosión obteniendoasí una reducción de lasolicitación térmica.Las válvulas se refrigeran muchomejor si su diámetro es reducido(al ser menor la superficieexpuesta a los gases de escape enrelación a la superficie decontacto con su asiento) y si lalongitud de la guía y el diámetrodel vástago son mayores (al sermayor la superficie detransmisión de calor).

Evacuación del calor.

SIGUIENTE

Esta es una de las razones por la que lasválvulas de escape son de menordiámetro que las de admisión. Por ello esmejor utilizar dos válvulas de escape queuna sola de diámetro mayor.El calor que la válvula recibe de los gasescalientes se disipa en un 75% por elasiento y el 25% restante por la guía.

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MUELLES PARA LAS VÁLVULAS.

El muelle es un elemento mecánico que puedealmacenar energía debido a las propiedadeselásticas del material con el que ha sidofabricado. Cualquiera que sea la forma ymaterial del muelle, su comportamiento sepone de relieve con su curva característica, queexpresa la relación entre la carga aplicada almuelle y la deformación que ésta le produce.

SIGUIENTE

Muelle de válvula• Tienen la misión de cerrar las válvulas y

de mantenerlas cerradas mientras laleva no las habrá; Tienen que ser losuficientemente fuertes para que elcierre se realice lo antes posible y seeviten los rebotes de válvulas. Si por elcontrario son extremadamentefuertes, las válvulas tenderán a clavarsesobre sus asientos. Los muellesempleados para las válvulas son de tipohelicoidal y se montan con una ciertacarga.

• Están construidos, dadas las altassolicitaciones mecánicas a las que estánsometidos, con aceros especiales dealta calidad. Los muelles de las válvulasse suelen pulimentar con el fin deeliminarles las estrías, que podríanprovocarles la rotura por fatiga.

Muelle de válvula

SIGIENTE

Proceso del funcionamiento en el muelle de válvula.

• Están construidos, dadas las altas solicitacionesmecánicas a las que están sometidos, con acerosespeciales de alta calidad. Los muelles de lasválvulas se suelen pulimentar con el fin deeliminarles las estrías, que podrían provocarles larotura por fatiga.En los tramos donde la aceleración es positiva, esdecir el empujador aumenta su velocidad, la inerciase opone a este movimiento, y se suma por lo tantoa la carga del muelle, que empieza a comprimirse.Viceversa, donde la aceleración es negativa, elempujador reduce su velocidad, la inercia favoreceel movimiento del empujador. Esta fuerza debe sermenor de la carga del muelle que debe manteneren contacto el empujador con la excéntrica.

SIGUIENTE

• Por lo tanto hay que dimensionar el muelleválvula para la velocidad máxima de rotación delmotor, ya que la inercia varía con el cuadrado dela velocidad angular, y por lo tanto aumenta alaumentar la misma, mientras la carga del muelle,al ser proporcional a la compresión, permanececonstante para una determinada elevación de laválvula. En motores que giran a un alto númerode r.p.m., las rápidas variaciones de aceleraciónimpuestas por la leva provocan, debido a laelasticidad y resonancia de los muelles junto con lasmasas en movimiento, que las válvulas entren enflotación (rebote de válvulas) impidiéndose el cierreen el momento preestablecido por el diagrama dedistribución, o incluso que la válvula toque lacabeza del pistón a regímenes elevados derevoluciones del motor.

SIGUIENTE

• Para evitar estefenómeno, concéntricamente al muelle se montaun segundo muelle másdelgado pero con elarrollamiento en sentidoopuesto, para que lasvibraciones opuestasproducidas porél, absorban lasvibraciones del muelleprincipal, evitando deeste modo que lasválvulas entren así enflotación.

Muelle interior con arrollamiento en sentido opuesto

Para absorber vibraciones del muelle exterior.

SIGUIENTE

• Las vibraciones de lacadena cinemáticatambién influyen en los

muelles.De hecho, cuando unmuelle se cargalentamente, se afecta deigual forma a todas lasespiras. Si se cambiarápidamente la carga delmuelle (carga conimpulso), a causa de lainercia de las espiras, ladeformación es mayor enla parte donde se aplica lacarga y se transmite a lasespiras adyacentes hasta elextremo opuesto.

Vibración del muelle válvula.

A. Muelle sin carga.B. Sucesivas deformaciones delmuelle cargado con impulso.

SIGUIENTE

• Este fenómeno puede provocar la rotura delmuelle y se reduce hasta valores tolerablescalculando oportunamente las dimensionesdel muelle, adoptando muelles dobles conuna distancia variable entre cada espira.

SIGUIENTE

ACCIONAMIENTO DESMODRÓMICO

• Para poder accionar lasválvulas a un número máselevado de revolucionesdel motor se suelenutilizar accionamientosdesmodrómicos, donde alprescindir del muelle derecuperación de lasválvulas, el movimiento delas mismas está vinculadoa un mecanismo, quedandoobligadas a cerrarse segúnun procedimientomecánico, que no concedealternativas.

Distribución con mando Desmodromico.

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SISTEMAS DE MANDO DE LA DISTRIBUCIÓN

• El sistema de mando de la distribución dependeesencialmente de la situación del árbol delevas, de la posibilidad constructiva y del espaciofísico. Los sistemas utilizados en los motores son:

De engranajes.De árbol de reenvió.De cadena.De correa dentada. combinación de dos sistemas distintos.

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POR ENGRANAJES

• En los sistemas de engranajes se utilizasiempre un piñón solidario al cigüeñal y comomínimo otro solidario al árbol de levas quetiene doble número de dientes que el delcigüeñal. También se puede emplear unacadena cinemática de engranajes, esta aveces se utiliza para dar movimiento adiferentes órganos auxiliares (bomba deaceite, bomba de la servo-dirección, bombainyectora de motores Diesel, etc.).

SIGUIENTE

• Para conseguir mayoruniformidad y menorrumorosidad en elfuncionamiento, eldentado de los piñoneses helicoidal, inclusopara disminuir aún másla rumorosidad puedenmontarse fabricados enfibras sintéticas, siempreque el par a transmitirno sea muy elevado.

Modo de la distribución por engranaje.

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Mando por engranaje.

POR ÁRBOL DE REENVÍO

El sistema por árbol dereenvío se suele utilizar enlos motores para disminuirlas partes en movimientoalternativo y evitar losinconvenientesdimensionales de otro tipode accionamiento.Está constituido por un eje,perpendicular al cigüeñal,que recibe y transmite elmovimiento a través deunos engranajes.

Sistema de la distribución por árbol de reenvió.

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por árbol de reenvió.

POR CADENA• El sistema de mando de la

distribución por cadena derodillos se utiliza para transmitirel movimiento al árbol delevas, por adaptarse mejor alespacio físico del motor ademásde poder accionar varios órganosauxiliares a la vez. Cuando lalongitud de la cadena esrelativamente larga se acopla untensor para mantener constantela tensión de funcionamiento. Lacadena se tensa mediante unmuelle regulable o mediante lapresión del lubricante (tensorhidráulico).

Sistema de mando De la distribución por cadena.

SIGUIENTE

• La elasticidad propia de lacadena y la película deaceite lubricante tiendena absorber golpes yvibraciones. La carga sereparte sobre variosdientes del piñón, lo quesupone un menordesgaste.

La cadena puede ser dedoble fila (cadena dúplex)o del tipo silenciosa(cadena Morse).

sistema de mando de la distribuciónpor cadena.

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POR CORREA DENTADA

• Las correas de la distribución fueron introducidaspor su mayor simplicidad de construcción y por elreducido ruido de funcionamiento.Están fabricadas con neopreno estampado conrefuerzo interior de fibras y recubiertas con untejido resistente al rozamiento. Las fibrasgarantizan la estabilidad longitudinal, el neoprenoconstituye la parte elástica del dentado, mientrasque el recubrimiento sirve para proteger la correa.Existen de dentado simple o de doble dentado, si laparte dorsal de la correa controla determinadosaccesorios del motor (árboles contra rotantes).

SIGUIENTE

También en este sistema, semontan tensores paramantener la correa a la

tensión adecuada durantesu funcionamiento, latensión de éstos puede ser

controlada por undinamómetro, por muellestarados (siendo estos dossistemas bloqueados en elmontaje de la correa) o porla presión de aceite delcircuito de engrase delmotor.

Árboles contra rotantes

SIGUIENTE

• Actualmente se estánmontando unossistemas de tensoresque partiendo de unacarga preestablecida deun muelle, permitenmantener una tensiónconstante a la correadurante toda su vidaútil.

Sistema de mando de la distribuciónpor correa dentada.

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Sistema por correa dentada.

COMBINACIÓN DE DOS SISTEMAS DIFERENTES

CORREA Y PIÑONES.

A veces en la distribución con dos árboles, la correa mueve sólouno de los ejes, mientras que el movimiento se transmite alotro árbol mediante engranajes o con una cadena.

Esta disposición es ventajosa cuando los árboles de levasestán muy cerca uno del otro a causa del pequeño ánguloexistente entre las válvulas. En este caso, de hecho, el uso dedos ruedas exteriores, forzosamente de diámetro reducidopara no interferir entre ellas, obliga a la adopción de unpiñón en el cigüeñal de diámetro demasiado pequeño, nocompatible con las características de la correa. Lo mismosucede con el mando tipo cadena.

EJEMPLO

1.Engranaje exterior.2.Correa dentada.3.Engranajes internos.4.Árboles de levas.

Mando distribución con reenvío de engranajes internos.

SIGUIENTE

Mando de engranajes internos

CADENA Y ENGRANAJES.

En este sistema elaccionamiento desde elcigüeñal hasta el árbolde levas de admisión serealiza mediante unacadena, mientras que latransmisión entre elárbol de levas deadmisión y el de escapese hace por medio deun engranaje.

1.Engranaje conducido.2.Engranaje conductor.3.Patín móvil.4.Patín fijo.5.Cadena de distribución.

Mando por cadena

EJEMPLO

Reenvió por engranajes.

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