DISTRIBUCIÓN DEL MOTOR 4T
II.MEDICIÓN DEL CALADO DE LA DISTRIBUCIÓN
A. Medición exacta del PMS
Antes de realizar cualquier medición, es imprescindible localizar con exactitud el Punto Muerto Superior del pistón.
Cuando el pistón se encuentra cercano a su PMS, debemos asumir que el cigüeñal puede moverse varios grados a un lado y al otro mientras que el pistón permanece virtualmente estacionario, de forma que cualquier medición en este punto no será nunca exacta.
Un método más exacto para localizar el PMS es usando algún tipo de tope para el pistón. La idea es poder apoyar el pistón en un elemento fijo antes y después del PMS, tomar la lectura de los ángulos a los que el pistón queda apoyado y hallar con exactitud el PMS en el punto medio (bisectriz) entre estos dos ángulos.
Puede fabricarse fácilmente un dispositivo de tope para el pistón vaciando una bujía vieja, y roscándole en el interior un espárrago de métrico adecuado.
Método
Colocamos en el eje del cigüeñal un disco medidor de ángulos (sexagesimales, es decir, de 360º una vuelta completa). Este disco tiene que poder rotar libremente en el cigüeñal para calarlo, y cuando nos interese, tenemos que poder dejarlo fijo al cigüeñal, mediante una tuerca u otro dispositivo.
Colocamos un alambre fijo al cárter del motor, que nos servirá de dial indicador para la lectura de los ángulos.
Situamos el pistón aproximadamente en su PMS. Situamos el disco de manera que nos marque 0º y lo dejamos fijo.
Hacemos retroceder un poco el cigüeñal, para que el pistón baje un poco, y roscamos el tope de pistón en el alojamiento de la bujía.
Avanzamos con cuidado el cigüeñal hasta que el pistón haga tope, y tomamos lectura en el disco del ángulo.
Hacemos retroceder el cigüeñal casi una vuelta completa, hasta que nos vuelva a hacer tope el pistón en su carrera ascendente, y tomamos lectura del segundo ángulo.
El PMS del pistón se hallará en la bisectriz de los dos ángulos. Por ejemplo, si hemos medido 22º en la primera medición (22º antes PMS) y medimos 26º en la segunda (26º después PMS) el Punto Muerto Superior del Pistón se hallará exactamente en (26º-22º)/2 = 4º/2 = 2º, es decir, que el PMS se halla en el punto del disco que nos marca 2º después del PMS.
Retiramos el tope de pistón, y giramos el cigüeñal hasta que coincida con el punto real del PMS (2º después del PMS en el ejemplo). Con cuidado de no girar el cigüeñal, modificamos la posición del disco para que nos marque 0º.
No es mala idea, con el disco así situado, volver a realizar una nueva medición con el tope de pistón, comprobando que nos de una lectura del mismo ángulo antes y después del PMS.
Nota: El hecho de mover el cigüeñal hacia delante y hacia atrás no nos influye en las lecturas de los ángulos, ya que se supone que no hay holguras en el sistema cigüeñal-biela-pistón. Esto no será así cunado estemos midiendo aperturas/cierres de válvulas, ya que usualmente existe una cierta holgura entre los elementos de la distribución (cadena, engranajes o correas) de manera que midiendo los ángulos girando el cigüeñal en un sentido u otro nos dará lecturas diferentes.
B. Medición del calado de la distribución.
Ángulos de apertura y cierre de las válvulas.
La medición del ángulo de apertura de una válvula se realiza cuando se supera la holgura del balancín con la válvula y ésta última empieza a moverse, y de la misma forma, el ángulo de cierre se mide en el momento en que la válvula llega a tocar su asiento pero antes de que se abra ninguna holgura.
El inicio del perfil de una leva normal consiste en una rampa, la cual en su inicio presenta una variación de pendiente suave, para que así produzca inicialmente una aceleración pequeña del balancín (en el proceso de superar su holgura con la válvula), y posteriormente para iniciar la separación de la válvula de su asiento de forma suave. Si se pretendiera iniciar el movimiento de la válvula con una aceleración demasiado rápida, se producirían golpes y esfuerzos que comprometerían la durabilidad de todo el mecanismo de la distribución.
De la misma forma, en el proceso de cerrado de la válvula (final del perfil de la válvula), se necesita cerrar y apoyar suavemente la misma sobre su asiento, para evitar golpes que acabarían comprometiendo mecánicamente los elementos.
Con la relativamente lenta elevación inicial de la válvula para un ángulo de giro del cigüeñal dado, no se produce transferencia de gases hasta que la válvula se ha levantado unos 0.5mm, y no es hasta pasado este punto en el que tenemos el “verdadero” perfil de la válvula consistente en una mayor y más rápida elevación para un ángulo de giro igual y transferencia efectiva de gases a través de ella.
Medición con holgura de válvulas en orden de marcha.
La medición del calado de la distribución con este método se realiza con la holgura de las válvulas regulada según los valores normales de marcha que indica el fabricante del motor.
La medición del ángulo exacto en el que la válvula empieza a abrirse o justo se cierra es muy difícil cuando su holgura está ajustada a los valores de marcha, debido a la lenta relación de elevación (muchos grados de giro del cigüeñal producen una elevación pequeña de la válvula), de manera que nos puede dar mediciones inexactas de éste ángulo.
Además, las mediciones realizadas de esta forma no están tomadas teniendo en consideración el ”verdadero” perfil de las levas, ya que las válvulas no están abiertas de forma efectiva hasta más adelante, de forma que las mediciones obtenidas tampoco nos dan una verdadera lectura de la “respiración” del motor.
Este método nos proporciona unos elevados valores de duración y cruce de válvulas que son irreales, y a veces han sido utilizados por los fabricantes para proporcionar valores de distribución elevados con fines publicitarios, dirigidos a compradores que piensen que cuanto más grande, mejor.
Medición con holgura de válvulas en ajuste de comprobación.
Se obtienen mediciones mucho más exactas, a la par que realistas y representativas, de los ángulos de apertura y cierre de una válvula cuando éstas se efectúan con una holgura entre válvulas y balancines ajustada a 1.00mm. Este valor suele ser estándar para las mediciones de calado de distribución, pero debe consultarse qué método y valores utiliza el fabricante al dar las medidas de apertura y cierre de válvulas.
En este punto se ha sobrepasado sobradamente el perfil inicial de la leva, aquél destinado únicamente a modo de transición entre el punto de reposo de la válvula y el perfil real de funcionamiento. Estamos entonces en la parte realmente efectiva del perfil de la leva.
Además, la mayor elevación de la válvula para pocos grados de giro del cigüeñal hace que sea más exacta la medición de cuándo la válvula empieza a moverse, además de dar unos valores más realistas en cuando a la “respiración” del motor, ya que la válvula se ha abierto lo suficiente como para que haya transferencia efectiva de gases a través suyo.
El inconveniente de realizar la medición de los ángulos de apertura y cierre de las válvulas en este método es tener que calar la holgura de los balancines a un valor diferente del valor en orden de marcha. Si los balancines se ajustan por tornillo y contratuerca, no hay demasiado problema.
En motores donde el ajuste se realiza mediante pastillas calibradas o arandelas, el proceso es más engorroso. Si no disponemos de suficientes pastillas para ajustar la holgura exacta a 1.00mm, entonces tendremos un problema. Una posible solución es eliminar las pastillas de reglaje de forma que nos quede una holgura superior a 1.00mm. Insertamos en el espacio de holgura entre válvula y balancín una galga de 1.00mm y añadimos todas las galgas que nos hagan falta para eliminar todo el juego libre. Entonces, sólo con retirar la galga de 1mm y dejando las otras, ya tendremos la holgura de comprobación deseada.
Otra posibilidad es reducir la holgura a cero, y con un comparador apoyado sobre el balancín justo encima de la válvula, medir para qué ángulo del cigüeñal la elevación de la válvula (diferencia en el comparador) es exactamente de 1.00mm.
En cualquier caso, es buena idea realizar la regulación del juego libre de forma que debamos hacer la medida del ángulo con una galga insertada entre válvula y balancín. Por ejemplo, regular la holgura a 1,10mm y dejar colocada la galga de 0,10mm al realizar la medición. De esta forma, mientras giramos el cigüeñal, movemos lateralmente la galga de 0,10 mm. Cuando ésta nos quede aprisionada entre válvula y balancín, tendremos el punto exacto en que la válvula se abre. Si seguimos girando el cigüeñal, cuando la galga quede liberada, tendremos el punto exacto en que la válvula se cierra.
Método
Colocamos el disco medidor en el cigüeñal, calado perfectamente de manera que nos indique el PMS.
Ajustamos la holgura entre válvula y balancín a la medida deseada. Por ejemplo, si tenemos una holgura de comprobación de 1,00mm, ajustamos la holgura a 1,10mm.
Giramos el cigüeñal en su sentido normal de marcha una vuelta completa, para eliminar el juego de los elementos de distribución que nos puede falsear las medidas.
Antes de que se llegue al ángulo en que se debe empezar a abrir la válvula (lo habremos visto aproximadamente en el giro anterior) insertamos entre válvula y balancín la galga de 0,10mm.
Giramos poco a poco el cigüeñal, mientras vamos moviendo la galga lateralmente. Cuando la galga quede aprisionada, medimos el ángulo de apertura de la válvula.
Seguimos girando el cigüeñal mientras intentamos retirar la galga. Cuando ésta quede liberada, medimos con exactitud el ángulo de cierre de la válvula.
C. Medición del calado de la distribución. Ángulo de máxima elevación de la válvula
Normalmente, si las levas son simétricas, el punto de máxima elevación de la válvula se producirá en un ángulo a medio camino entre el ángulo de apertura y el ángulo de cierre de la misma.
Así, una vez medidos los ángulos de apertura y cierre, con sólo trazar la bisectriz, obtendremos el ángulo teórico de máxima elevación de la válvula.
Pero bien porque existen árboles con levas no simétricas, o simplemente para realizar la comprobación, se puede medir este ángulo de forma empírica.
Este punto se puede medir sin tocar ni modificar la holgura de las válvulas, ya que es totalmente independiente de ella. Con una holgura entre válvula y balancín mayor o menor, la elevación total de la válvula será respectivamente más pequeña o más grande, pero el ángulo en que se producirá esa máxima elevación es exactamente el mismo.
Al igual que sucede con la medición del PMS del pistón, la elevación de la válvula no varía virtualmente para varios grados de giro del cigüeñal alrededor del punto de máxima elevación, así que tendremos que realizar de la misma forma una medición por aproximación y bisectriz.
Hay que tener en cuenta que como estamos realizando medidas en las válvulas, la holgura de los elementos de la distribución hará que se nos falseen las medidas si giramos el cigüeñal en ambos sentidos, por lo que siempre moveremos el cigüeñal en el sentido normal de la marcha.
Para realizar esta medición deberemos utilizar un reloj comparador.
Método
Colocamos un comparador fijado a la culata, situado de forma axial a la válvula y con el puntero apoyado sobre el balancín. Deberemos ajustar el instrumento de forma que el movimiento completo del balancín no exceda de los límites del comparador.
Giramos el cigüeñal y anotamos la máxima depresión registrada por el comparador (máxima elevación de la válvula).
Nota: Si la holgura entre válvula y balancín está ajustada a los valores de funcionamiento, la diferencia entre la lectura máxima y mínima del comparador será la elevación máxima total de la válvula para ese motor.
Tomamos ahora una cantidad arbitraria (por ejemplo 0.05mm) que añadiremos a la lectura de máxima depresión del comparador obtenida.
Giramos con cuidado el cigüeñal en el sentido de la marcha, hasta que obtengamos esa medida en el comparador y anotamos el ángulo exacto en el que se produce.
Seguimos girando el cigüeñal, y anotamos el siguiente ángulo en el que volvemos a tener la medida de referencia, esta vez en el proceso de cierre de la válvula.
El ángulo para el que se produce la máxima elevación es el que corresponde a la bisectriz entre los dos ángulos medidos.
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