UNIDAD 4 - SENA - Lubricación de Motores

Copyright SENA - 2013 1

DESCRIPCIN Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE

COMBUSTION INTERNA A GASOLINA

(BLOQUE Y PISTONES)

UNIDAD 4: Lubricacin de las bielas; eje cigeal

La lubricacin en los motores de combustin interna de cuatro tiempos, tiene como misin

crear una pelcula que impide su contacto entre las piezas, permitiendo su movimiento

incluso, a elevadas temperaturas y presiones. El aceite llega desde los moones de

bancada por un conducto interno hacia los moones de biela, donde tambin lubrica la

casqueteria de biela y all en algunos motores termina el camino retornando hacia el carter,

pero en otros, sigue hacia el pistn donde debe lubricar el buje de la biela (si existe) y este

y luego dirigir el aceite hacia los pistones.


TABLA DE CONTENIDO

INYECCIN DE ACEITE HACIA EL OJO DE BIELA Y AL PISTN ................................................. 3

ALOJAMIENTO PARA EL EJE CIGEAL EN EL BLOQUE DEL MOTOR ..................................... 5

Comprobacin del alojamiento del cigeal ...................................................................................... 6

EL EJE CIGEAL .......................................................................................................................... 8

Esfuerzos del cigeal ...................................................................................................................... 9

Materiales de construccin ............................................................................................................. 11

Los cigeales fundidos y forjados ................................................................................................. 11

LOS COJINETES DE LA BANCADA .............................................................................................. 12

LUBRICACIN DEL CIGEAL .................................................................................................... 13

TRANSMISIN DE LA FUERZA DEL CIGEAL .......................................................................... 15

ESTRUCTURA DEL VOLANTE DE INERCIA ................................................................................. 18

WEBGRAFA .................................................................................................................................. 19

IMGENES ..................................................................................................................................... 19

CRDITOS ..................................................................................................................................... 21


INYECCIN DE ACEITE HACIA EL OJO DE BIELA Y AL PISTN

La inyeccin de aceite es un procedimiento que se realiza teniendo en cuenta si la biela

tiene o no un orificio dentro del vstago, cuando es as, este comunica la presin de aceite

que llega al cojinete del pie de biela con el ojo de la biela, en donde est instalado el buje o

bocn, que sirve, para permitir el deslizamiento del pasador del pistn.

Este orificio permite que la presin de aceite suba hasta el buln o pasador del pistn,

lubricando estas dos superficies, las cuales siempre soportan unos grandes esfuerzos y

altas temperaturas.

Tambin algunos motores han diseado a sus bielas con orificios de inyeccin de aceite.

Estos orificios de pequeo dimetro se taladran en el costado del pie de biela y sirven para

proyectar un "chorro" del lubricante, dirigindolo hacia la parte interna baja del pistn.

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Imagen 1. La seccin punteada hace relacin al conducto que ayuda a lubricar, tanto los

cojinetes como el orificio del pasador para el pistn.


Cuando este aceite choca contra la parte baja e interna de la cabeza del pistn, consigue

enfriarlo significativamente, ya que como se ha dicho, la temperatura que adquiere el pistn

durante la combustin de la mezcla es muy elevada.

Imagen 2. Otra apoyo al sistema de lubricacin del cilindro, en algunos motores es este orificio que

sale de la cabeza de la biela y apunta a la parte baja (interna del pistn).

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ALOJAMIENTO PARA EL EJE CIGEAL EN EL BLOQUE DEL MOTOR

El eje del motor de combustin o eje cigueal debe estar alojado dentro del bloque del

motor, para que pueda recibir el empuje de los pistones por medio de las bielas. Aqu

conviene precisar que los pistones son obligados a desplazarse dentro de los cilindros,

debido a la expansin de los gases combustionados dentro de la cmara de combustin,

transmitiendo esta fuerza hasta el eje cigeal.

Imagen 3. El cigeal va alojado en la parte baja del bloque, debajo de los pistones para recibir el

empuje de ellos.

El bloque en su parte baja dispone de los alojamientos para los codos de "bancada"; los

cuales codos que estn alineados en el centro de giro del eje cigeal. Los codos de biela

son aquellos que estn excntricos e impulsan al eje como varias manivelas, igual al

nmero de cilindros.

Los alojamientos de bancada estn perfectamente alineados y estn formados por dos

partes: la mitad del orificio lo conforma el mismo bloque y la otra, lo forman las tapas.

Estas ltimas se atornillan al cuerpo principal del bloque para formar el alojamiento de un

codo de bancada. Todos los alojamientos debern estar alineados, y cada uno de ellos

alojar a su vez a los cojinetes, sobre los cuales estar una pelcula del lubricante (aceite),

y sobre la cual girar el cigeal.

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Imagen 4 igual que como sucede con los cojinetes de las bielas, el cigeal tambin utiliza

cojinetes con la misma funcin, evitar friccin por movimiento.

COMPROBACIN DEL ALOJAMIENTO DEL CIGEAL

Todos los codos de bancada del cigueal deben estar perfectamente alineados, ya que

ellos estn formando una sola lnea de eje de giro, y por lo tanto los orificios de las

bancadas en el bloque del motor tambin debern estar alineados de forma idntica.

Para realizar esta medicin se puede utilizar una regla de precisin, suficientemente larga

para que se apoye desde la primera hasta el ltimo orificio de bancada.

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Imagen 5. Los codos deben estar exactamente

alineados.


Con un calibrador de lminas se comprobar si existe completa alineacin de estos orificios

bsicos, intentando ingresar a la lmina entre la regla y cada uno de los orificios. Si estn

muy bien alineados, la regla se apoyar perfectamente sobre todos y cada uno de ellos, sin

dejar espacio para la lmina, y en el caso de encontrar un espacio, se deber rectificar a

todos los orificios.

Esta prueba de alineacin deber realizarse tambin con los cojinetes montados sobre los

orificios bsicos, comprobando de igual manera su correcta alineacin y asentamiento.

Imagen 6. Para realizar la alineacin con cojinetes instalados se requiere de un palpador calibrado

generalmente, en micrmetros.

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EL EJE CIGEAL

El cigeal es el eje del motor de combustin interna y tiene la importante misin de recibir

del pistn, la fuerza de expansin de los gases. Con la ayuda de la biela, transforma este

movimiento lineal del pistn en un movimiento rotativo; el cual entrega al volante de inercia,

al embrague y a todos los mecanismos del vehculo, para dar la fuerza de la combustin

necesaria a las ruedas.

El eje cigeal, como su nombre lo indica, es un eje acodado, similar a una manivela, con

un nmero de manivelas igual al nmero de cilindros que posea el motor de combustin.

Estas son los llamados "codos o muones" donde recibe el movimiento y la fuerza de las

bielas. Existen otros codos o muones, los cuales estn en su centro de giro, que son los

codos de bancada.

Estos ltimos, codos son los apoyos en los cuales gira el eje cigeal sobre los cojinetes

que se encuentran alojados en el bloque del motor.

Imagen 7. El cigeal, es la parte encargada de trasmitir la fuerza generada en la combustin

hacia el sistema de propulsin del vehculo.

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ESFUERZOS DEL CIGEAL

El eje del motor, est expuesto a esfuerzos y vibraciones de flexin, ya que recibe la fuerza

de la combustin. Tambin recoge otros esfuerzos y vibraciones de torsin, alta presin,

friccin en los codos y altos esfuerzos de traccin, producidos estos ltimos en los puntos

muertos, durante las desaceleraciones y en los perodos de admisin de los cilindros.

Al cumplir su misin de acelerar, es decir girar a altas velocidades, desacelerar de altas a

bajas revoluciones, las bielas con sus pistones elevan los momentos de torsin,

producindose altas fuerzas de aceleracin, las cuales se incrementan con el incremento

de sus revoluciones, con el peso de su mismo material y de los componentes del sistema

de transmisin del motor (bielas, cigeal, pistones, anillos, volante de inercia, etc.).

Adicionalmente, el cigeal est expuesto a las fuerzas centrfugas que se producen con el

incremento de las revoluciones de giro.

Todas estas fuerzas exigen del cigeal altos ndices de torsin y flexin. El esfuerzo de

flexin aumenta con la mayor distancia entre sus apoyos, es decir la distancia entre los

codos de biela y bancada y con el largo mismo del cigeal.

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Imagen 8. Los cojinetes de bancada

semifijan el cigeal al bloque; con

ayuda de la biela se convierte el

movimiento lineal del pistn en

movimiento rotativo.


Los "golpes" de la combustin en los distintos cilindros, sumados a los desequilibrios que

se producen en las partes mviles del motor, producen las peligrosas vibraciones de

torsin; stas, al no ser absorbidas por sistemas de balanceo armnicos, pueden producir

la rotura del cigeal.

Para estabilizar y balancear estas fuerzas producidas, el cigueal dispone de unos

contrapesos, que estn opuestos al codo de biela de cada cilindro. El peso que tiene cada

contrapeso est conformando un peso opuesto al peso total perifrico que componen la

biela, el pistn, los anillos y el pasador del pistn, para convertir este giro y movimiento de

manera armnica y balanceada.

Por estas razones, el diseo del cigueal, de los codos de biela y especialmente de los

contrapesos consigue mantener a todos los pesos del conjunto mvil en un giro armnico y

para lograr este equilibrio, cada cigueal deber ser "balanceado en conjunto del volante

de inercia y la polea delantera del cigeal.

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Imagen 9. Los contrapesos que tiene el cigeal ayudan

al equilibrio del conjunto del motor.


MATERIALES DE CONSTRUCCIN

Existen bsicamente dos procedimientos de construccin de los ejes cigeales; los

cigeales fundidos y los cigeales forjados.

Los cigeales fundidos y forjados. Se los funde con aleaciones de acero y vaciados en su

interior, especialmente, para alivianar su peso. Generalmente son de menor calidad del

material y soportan menores esfuerzos, aunque en motores modernos esta tcnica ha sido

ya reemplazada con los modernos cigeales forjados.

En cambio, los cigeales forjados son fundidos en moldes a presin, resultando estos de

mayor compactacin del material y de mayor resistencia. Las aleaciones utilizadas son

mejores, de acero con Cr Mo, es decir con cromo y molibdeno.

El material de los cigueales forjados modernos es de superior calidad, lo que da

tratamientos trmicos a los muones y sobre todo, el peso total es mucho menor, por lo

que la mayora de constructores han tomado esta segunda opcin para sus motores.

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Imagen 11. Los cigeales

forjados son en la actualidad

de mayor uso en la industria

automotriz, debido a su menor

peso y mayor resistencia.

Imagen 10. Los cigeales

fundidos utilizan materiales que

los hacen soportar menores

esfuerzos (en la actualidad

estn en desuso).


LOS COJINETES DE LA BANCADA

Al igual que los cojinetes de biela, los cojinetes que sirven de apoyo al eje cigeal en sus

puntos de giro, son construidos en los mismos materiales.

La diferencia est en el ancho y el dimetro de los apoyos, los cuales son generalmente de

mayores dimensiones que los muones de biela, y adicionalmente disponen de los orificios

de ingreso del lubricante, teniendo adems las ranuras en su parte central.

Tambin estos cojinetes deben estar alojados en los dispuestos en el bloque de cilindros

(cuando forman un solo cuerpo).

Estos orificios bsicos conformados por el bloque en la una mitad y la tapa de bancada; en

la otra alojan a los cojinetes, abrazndolos con una buena tolerancia y ajuste, disponiendo

adems de las guas antideslizantes, similares a las mencionadas anteriormente, en el

caso de los cojinetes de biela.

De un solo cuerpo o dos partes separadas, existen los cojinetes de control axial, los cuales

no permiten el recorrido longitudinal del cigeal. En caso de formar un solo conjunto,

puede ser el cojinete central o el posterior el que tenga unos bordes laterales. Tambin

existen los cojinetes axiales formados por "medias lunas", que cumplen con el mismo

objetivo.

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Imagen 12. Estos cojinetes a

diferencia de los usados en las

bielas son ms anchos y de

mayor dimetro ya que sobre

ellos se monta el cigeal.


LUBRICACIN DEL CIGEAL

El cigueal del motor, como la parte ms importante del motor y como el elemento que

soporta los mayores esfuerzos que se producen, necesita de una excelente lubricacin

para trabajar.

La bomba de aceite succiona el aceite lubricante desde el crter o depsito de aceite del

motor y eleva la presin, filtrndola previamente, hasta el conducto principal que conecta

con los codos de bancada del eje cigueal, a travs de los cojinetes que estn alojados en

el bloque del motor.

Estos conductos que se conectan con el conducto principal permiten ingresar al aceite

entre los cojinetes de bancada y los codos del cigueal, y la presin forma una cua del

aceite, la misma que levanta al eje, impidindolo rozar en contra de las superficies de los

cojinetes.

Para que este lubricante se distribuya homogneamente en la superficie de los cojinetes,

generalmente se disea una ranura central en cada cojinete de bancada, ranura que

permite circular rpidamente al lubricante por medio de toda la periferia.

Imagen 13. La ranura ubicada generalmente en el centro del cojinete ayuda a esparcir de manera

uniforme el lubricante por toda la periferia de la bancada.

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Ya que el eje cigueal recibe la presin de aceite por medio de los cojinetes de bancada,

esta presin debe llegar de alguna manera hasta los cojinetes de biela, ya que los cojinetes

y los codos deben estar lubricados con una buena presin, pues en sus superficies se

necesita formar tambin este "colchn hidrulico", porque la fuerza de la combustin acta

directamente sobre ellas.

El cigeal dispone de taladros u orificios, que estn conectados entre los codos de

bancada y los codos de biela, por medio de los cuales se enva la presin para lubricarlos.

Imagen 14. Estos orificios permiten circular y lubricar los cojinetes tanto de la bancada como de la

biela.

En estos cojinetes de biela tambin se forma rpidamente la cua con la presin de aceite

que ingresa, de tal manera que el colchn no permite el rozamiento metlico entre la

superficie de los codos con las superficies de los cojinetes.

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TRANSMISIN DE LA FUERZA DEL CIGEAL

El eje cigeal, al recibir la fuerza de la combustin a travs de las bielas, empieza a girar,

a pocas revoluciones si la aceleracin es mnima (Ralent) o a mayores revoluciones, si la

aceleracin es mayor. Esta fuerza debe transmitirse hacia el embrague, caja de cambios,

diferenciales, ejes de propulsin y finalmente hacia las ruedas, para que el vehculo se

ponga en movimiento.

Como hemos dicho, el cigeal transmite esta fuerza inicialmente al embrague y para ello

se ha instalado en la parte posterior del cigeal a la rueda volante o volante de inercia, el

cual, adems de transmitir este movimiento al embrague, "almacena o acumula" la energa

o fuerza producida de la combustin de todos y cada uno de los cilindros del motor.

Este volante de inercia, mantiene acumulada la inercia del movimiento, para transmitirlo

luego al embrague y al resto de los mecanismos, manteniendo tambin una estabilidad de

trabajo del motor.

Imagen 15. El volante de inercia est conectado a la parte posterior del cigeal.

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El giro del eje cigueal se transmite hacia el volante de inercia en su parte posterior y en la

parte delantera se debe transmitir este giro al sistema de transmisin del comando de

vlvulas y accesorios del motor.

En la parte delantera del eje cigeal est instalado un pin o un sector dentado, el cual

se encarga de transmitir este movimiento hasta el sistema de comando de vlvulas; es

decir al eje de levas, a la bomba de aceite, al distribuidor de encendido y a otros

mecanismos necesarios para el funcionamiento del motor.

Imagen 16. El pin ubicado en la parte anterior del cigeal conecta a travs de una cinta dentada

los ejes de levas y otros elementos, necesarios para el funcionamiento del motor.

Esta transmisin puede ser diseada por medio de piones engranados en toma constante,

por medio de una cadena y sus piones de mando o simplemente por medio de un pin

que impulsa a una banda dentada.

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Tambin en la parte delantera del cigeal estn alojadas una o varias poleas, las cuales

transmiten este movimiento a algunos mecanismos adicionales, como la bomba de agua, el

generador de corriente (alternador), el ventilador, el compresor de aire acondicionado, la

bomba de direccin asistida y otros ms, dependiendo del nmero de accesorios que

posea el vehculo en el cual est instalado este motor.

Generalmente esta polea dispone de un sistema de amortiguacin, encargado de reducir

las vibraciones que se producen en el conjunto mvil, y especficamente en la parte

delantera del motor. Este sistema consta de dos cuerpos metlicos y un sector de goma

(caucho), embutido entre ellos, llamado "dmper", y las poleas se encargan de impulsar a

los mecanismos adicionales.

Imagen 17. La chaveta, es la que permite que el dmper gire con el cigeal cuando el motor est

en marcha.

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ESTRUCTURA DEL VOLANTE DE INERCIA

El volante de inercia lo constituye una rueda de bastante peso, instalada en la parte

posterior del eje cigeal; que sirve bsicamente para almacenar la energa generada de la

combustin, venciendo las resistencias creadas entre los tiempos de trabajo, equilibrando

adicionalmente el nmero de revoluciones del motor.

Esta rueda volante debe estar "balanceada" en conjunto con el eje cigeal, con lo cual se

absorbe las vibraciones generadas en el conjunto mvil, desde el centro hasta la parte

posterior.

Al mismo tiempo, en la rueda volante est instalada una "cinta dentada" que sirve para que

el pin de acoplamiento del motor de arranque se engrane y obligue a girar al cigueal,

poniendo en movimiento inicial al motor para encenderlo. Esta funcin del arranque en los

primeros motores era reemplazada por una "manivela", la cual era movida manualmente

por el conductor.

En volantes de inercia modernos, esta rueda volante est constituida por dos partes, con

un sistema de muelles de amortiguacin, para que la transmisin de fuerza a los

mecanismos sea progresiva y suave, amortiguando esta transmisin de fuerza en etapas

de aceleracin y desaceleracin.

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Imagen 18. Los actuales diseos en los volantes de

inercia tienen en su contextura muelles encargados de

reducir los bruscos cambios producidos por la

aceleracin y desaceleracin del automvil durante la

marcha.


WEBGRAFA

Auto mecanico.com, motor de cuatro tiempos. (s.f). Recuperado el 10 de marzo de 2013 de

http://automecanico.com/auto2002/motor4.html

Motorspain.com, las principales partes de un motor. (s.f.). Recuperado el 5 de marzo de

2013 de http://www.motorspain.com/09-09-2011/mecanica/principales-partes-del-motor-de-

un-automovil

IMGENES

Imagen 1. Copyright SENA - 2012











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Imagen 12. Otras caractersticas de los cojinetes. (s.f.). Recuperado el 1 de marzo de 2013

de http://tumotor.mx/wp-content/uploads/2010/03/02.jpg

Imagen 15. Partes del motor. (s.f.). Recuperado el 5 de marzo de 2013, disponible en http://www.motorspain.com/wp-content/uploads/2011/09/Principales_partes_del_motor_de_un_autom%C3%B3vil.jpg



Imagen 18. Volante bimasa SACH. Recuperado el 15 de marzo de 2013, disponible en

http://2.bp.blogspot.com/-

LjskL6aTaaw/UDNSHfeh1QI/AAAAAAAAF9Q/nqYIhFOaeSk/s1600/Volante+bimasa+SACH

S+volante+de+inercia+de+doble+masa.jpg

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CRDITOS

Experto Temtico Carlos Edwin Abello Rubiano

Asesora Pedaggica Yiced Pulido Cabezas

Editora

Paola Vargas Arias

Equipo de Diseo Lina Marcela Garca Lpez

Dalys Ortegn Caicedo Nazly Mara Victoria Daz Vera

Equipo de Programacin

Luis Fernando Amrtegui Garca Charles Richar Torres Moreno Carlos Andrs Orjuela Lasso

Lder de Lnea

Julin Andrs Mora Gmez

Lderes de Proyecto Carlos Fernando Cometa Hortua

Juan Pablo Vale Echeverry

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