modificacion de culata de un motor datsun 1200 cc para competencia

MODIFICACIÓN DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN Y DUCTOS DE ADMISIÓN Y ESCAPE Ivan Benavidez1, Freddy Chalco2, Edison Illescas3

Resumen

Abstract

El presente trabajo trata sobre la modificación de la cámara de combustión, los ductos de escape y admisión; de cómo cambiar su forma para mejorar el rendimiento volumétrico tratando de conseguir como resultado una mejora en la potencia del automóvil.

This work deals with the modification of the combustion chamber , the exhaust and intake ducts ; changing its shape to improve the volumetric efficiency as a result trying to get improved automotive power .

Hay que tomar en cuenta las condiciones y límites que se puede mejorar en estas partes físicas, lo ideal es llegar a obtener una cámara de combustión lo más esférica posible de tal manera que mejorara la eficiencia y rendimiento del motor. la modificación de los ductos es muy importante donde va existir una circulación de gases a mayor velocidad, tanto los gases de entrada como los de salida. Tomando en cuenta los aspectos nombrados anteriormente se hizo las modificaciones correspondientes con los procesos y herramientas adecuadas que serán explicados con detalle en el desarrollo de este trabajo.

Palabras Clave: Culata, Escape, Cámara, Eficiencia, Compresión

We must take into account the conditions and limits can be improved in these physical parts , the ideal is to obtain a combustion chamber spherical as possible so that improved efficiency and engine performance. modification of the products is very important where there is a circulation of gas faster, both incoming and gas output . Taking into account the aspects listed above corresponding changes to processes and appropriate tools that will be explained in detail in the development of this work was done .

Admisión, Keywords: Cylinder Head, Escape , Admission , Camera , Efficiency , Compression

1, 2, 3

Estudiante aspirante a la obtención del título de ingeniero mecánico automotriz de la universidad politécnica salesiana cuenca, ecuador.

1



1. Introducción 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. Son varias las explosiones que se han dado con las configuraciones de la culata, según el tipo de motor, siendo la más sencilla la del motor de dos tiempos refrigerado por aire en la que literalmente es la tapa del cilindro atravesada por el orificio roscado para la bujía y que por una de sus caras tiene las aletas de refrigeración que buscan una mayor superficie de contacto con el elemento refrigerante que es el aire. [1]

Los principales mecanismos accionamiento de la distribución.

de

Los materiales más utilizados en la construcción de las culatas son las aleaciones ligeras a base de aluminio, aunque en ciertos países como Estados Unidos e Inglaterra, se emplean todavía culatas de fundición de hierro, pero no es recomendable utilizar este tipo de culatas para este trabajo por la dureza del material. La principal ventaja que poseen las culatas de aluminio sobre las de hierro fundido es su mejor conductibilidad térmica, ya que permite alcanzar rápidamente la temperatura considerada como normal de funcionamiento. Las cámaras de combustión, tienen por objeto acumular en su interior una determinada cantidad de mezcla aire-combustible a cierta presión. Esta presión será tanto mayor cuanto más reducido sea el volumen de la cámara en relación con la cilindrada.

Figura 1. Culata Fuente: mecatronicaautomotoresdanielsalazar.blogspot.com

La forma hemisférica de la cámara de combustión permite elevar el índice de compresión, ya que puede alojar válvulas más grandes, mejora la refrigeración, y evita los riesgos autoencendido.

A pesar de ser un elemento estático del motor es también el alma del mismo, pues dependen, directa o indirectamente, factores importantes como:    

El índice de compresión del motor. Las condiciones de llenado La perfección de la combustión El rendimiento del motor

Además, la culata se caracteriza por contener a 4 elementos fundamentales para el funcionamiento del motor como son:   

Figura 2. Camaras hemisfericas Fuente: mecatronicaautomotoresdanielsalazar.blogspot.com

Del diámetro que posean las cabezas de las válvulas depende la facilidad, la velocidad y la cantidad de gases que circulan; la medida ideal de la cabeza de la válvula debe ser igual al radio del cilindro de preferencia un 10% a 15% mayor. [2]

Las cámaras de combustión Los conductos de llenado y vaciado de los cilindros Las válvulas de admisión y escape 2

1.1.

Fundamentación

3. Métodos

El trabajo realizado consiste en modificar la cámara combustión de hasta dejarla lo más esférica posible y los ductos de admisión escape lisos mediante procedimientos adecuados, con el fin de ganar eficiencia y mejor rendimiento en el trabajo del motor como se explicó anteriormente en la introducción del trabajo. La culata utilizada hace parte del motor de un automóvil datsun 1200 C.C A 12 1.2.

Datos:

Modelo del motor Numero de cilindros Disposicion de las valvulas Calibre (mm) Carrera (mm) Cilindrada (mm) Relacion de compresion

Objetivos 

Verificar detalladamente las partes eliminar.



Modificar la cámara de combustión hasta obtener una forma esférica.



Modificar los ductos de las válvulas hasta dejarlos lo más lisos posibles.

a

4 Valvula sobre culata 73 70 1171 9.0 : 1

Tabla 1. Datos tecnicos Fuente: Manual del taller

Conocer los pasos correctos para modificar la cámara de combustión y los ductos de admisión y escape de las válvulas.



A12

Procedimiento: 1. nivelar la culata.

2. Materiales 

Culata



Probetas



Nivel



Rotalina



Taladro



Gasolina



Lija



Aceite



Fresas, Piedras

Figura 3. Culata Fuente: Autores

2. Utilizamos una probeta de 250ml a la que se le introducirá aceite hasta 230 ml, con el fin de saber la cantidad exacta de aceite con que se va a llenar la cámara de combustion.

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tome la misma forma de la camara tal y como se muestra en las figuras 7, 8 y 9.

Figura 4. Camara de combustion Fuente: Autores

Tal y como se muestra en la figura 5. Se introduce aceite hasta el tope en la cámara de combustión con sus válvulas puestas para conocer el volumen de la cámara Vc, restando el valor del aceite sobrante en la probeta.

Figura 6. Toma del molde de cera de la camara de combustion Fuente: Autores

Figura 7. Molde de cera de la camara de combustion Fuente: Autores

Figura 7. Probeta con aceite sobrante Fuente: Autores

3. Una vez medida la cantidad de aceite sobrante obtenemos el valor del volumen de la cámara, cabe resaltar que ha este volumen hay sumarle el volumen que ocupa la junta o empaque. 4. Se obtiene un molde de cera de la cámara de combustión derritiendo la cera en un recipiente caliente hasta que esta pase a un estado líquido y se lo introduce en la cámara de combustión dejando por unos minutos hasta que se seque y

Figura 8. Carga al neumatico con los pesos conocidos Fuente: Autores

4

Este procedimiento se lo realiza con el fin de tener y conocer la forma de la cámara de combustión en la que se va a trabajar para realizar un detallado análisis de esta y el trabajo que se va a realizar. 5. Para tener un punto claro hasta donde se va a desgastar y dar la forma correcta a la cámara es preciso realizar un bosquejo de la circunferencia de la superficie del pistón, encontrando el centro de la cámara de combustión y partir de ahí para obtener la circunferencia. Figura 11. Bosquejo de circunferencia a trabajar Fuente: Autores

6. Se procede a trabajar en la cámara de combustión y modificarla hasta obtener una forma lo más esférica posible.

Figura 9. Mediciones para obtner el centro de la camara Fuente: Autores Figura 12. Taladro utilizado Fuente: Autores

Figura 13. Piedras utlizadas para el desgaste Fuente: Autores

Figura 10. Bosquejo Fuente: Autores

5

Esto se logra con la utilización del taladro con fresas, piedras capaces de desgastar el material la culata. Una vez rebajado el material y obtenido la forma deseada, se utiliza lijas hasta que la superficie de la cámara de combustión quede totalmente lisa, con el fin de que haya un mejor llenado de mezcla aire – combustible y una mejor propagación de la llama en el momento de la combustión. Para dejar totalmente lisa la superficie de la cámara se ha utilizado 4 tipos de lijas: una lija gruesa capaz de rebajar el material para dejarlo de alguna forma igual, una semigruesa con el mismo fin, otra delgada específicamente una lija 600 de agua para minimizar ralladuras y por ultimo una lija 1500 de agua que dará brillo a la cámara y así quedara totalmente lisa.

Figura 15. Camara de combustion modificada Fuente: Autores

Figura 16. Culata Modificada Fuente: Autores

Figura 14. Camara de combustion sin modificar Fuente: Autores

Figura 17. Ductos Pulidos Fuente: Autores

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7. Una vez hecho las modificaciones necesarias y adecuadas se procede hacer las mediciones de la camara para saber el volumen de la camara, cilindrada, relacion de compresion etc. Es decir para conocer los valores finales que se obtuvieron despues de la modificacion, de tal manera que se repite el procedimiento que se realizo en los primeros puntos. De igual manera se utiliza una probeta y se introduce en la camara de combustion y se obtiene nuevo molde de la camara modificada.

Figura 20. Oobtencion de molde de la camara de combustion modificada Fuente: Autores

Figura 21. Molde de la camara de combustion modificada Fuente: Autores Figura 18. Probeta con aceite Fuente: Autores

Figura 22. Molde de la camara de combustion modificada y sin modificar Fuente: Autores Figura 19. Medicion del volumen de la camara de combustion modificada Fuente: Autores

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Cálculos de la cámara de combustión:

Motor modelo A12 Diámetro del cilindro Carrera Cilindrada unitaria Cilindrada total A. válvula admisión A. válvula escape RPM HE AAA RCA AAE RCE Volumen de la cámara sin modificar Volumen de la cámara modificada

Sin modificar la cámara de combustión:

Volumen de la cámara de combustión:

Cilindrada total:

8

73 mm 70 mm 292,75 cm3 1171 cm3 30 ° 35° 5200 10 mm 14 ° 54° 56° 12° 28 CC

32 CC

Volumen del empaque:  Grosor del empaque = 1.5 mm

Volumen total de la cámara de combustión (para calcular el volumen total de la cámara es necesario sumarle el del empaque):  Volumen de la cámara de combustión medido con la probeta sin modificar la cámara es 28 ml, Vc= 28 CC

Relación de compresión:

Con la cámara de combustión modificada: Volumen total de la cámara de combustión (para calcular el volumen total de la cámara es necesario sumarle el del empaque):  Volumen de la cámara de combustión medido con la probeta con la cámara de combustión modificada es 32 ml, Vc= 32 CC

Relación de compresión:

9

Aplanado:

Cálculos de los ductos de admisión y escape:

Longitud múltiple de escape:

Diámetro caños múltiple admisión:

10

Diámetro caño salida:

Flujo de admisión:

Velocidad del pistón:

Velocidad del gas:

11

Tiempo de duración de admisión:

Tiempo de duración de escape:

Velocidad media de las válvulas de admisión:

Velocidad media de las válvulas de escape:

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4. Conclusiones La relación de compresión que se midió antes de modificar la cámara de combustión de la culata se aproxima mucho al dato del fabricante, por lo que se puede decir que esta no había sido modificada anteriormente o si fue modificada no lo hicieron de manera excesiva. Como es lógico al modificar la cámara y dejarla en forma esférica el volumen de esta aumento y con ello la relación de compresión disminuyo. En este caso de 9,67 disminuyo a 8,65 por este motivo fue necesaria calcular el aplanado de la culata en donde se determinó que debe de ser de 1,07 mm

Figura 23. Molde de la camara de combustion montada en la camara de combustion modificada Fuente: Autores

En la figura 22 y 23 se puede observar que hay un cambio considerable en la camara de combustion y que mediante el trabajo se la ha llevado a la camara a lo mas esferica posible, las imágenes demuestran el cambio que se obtuvo en la forma de la camara de combustion

Los ductos de admisión y de escape solo se pulieron por motivos de poco espacio entre ellos y no era recomendable aumentar su sección, si no dejarlos lisos para que el aire pueda circular a mayor velocidad y de mejor manera sin que este se encuentre sin obstáculos que puedan crear turbulencias.

5. Bibliografía

El trabajo que se realiza para modificar las cámaras y ductos debe realizar muy cuidadosamente, de manera técnica y con las herramientas adecuadas con el fin evitar errores que puedan dejar la culata inservible.

 mecatronicaautomotoresdanielsalazar.blo gspot.com [1]  http://es.wikipedia.org/wiki/Culata_%28m otor%29 [2]

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