MOTOR 3 CILINDROS EN ESTRELLA-32 CC-4T-SIN VALVULAS (3C-32-ROT)

[dedalo1111]

Hola, no había entrado en este hilo hasta ahora y me acabo de "merendar" las 11 páginas absolutamente boquiabieto. Chapeau, sencillamente increible 

Buen trabajo y muchos ánimos 

Salu2

[Constructor]

Hola amigos. Sigo haciendo alguna prueba de mecanizado. A continuación podéis ver el carter principal.

Las  operaciones son las siguientes: Hay que hacer primero el cilindro en el torno, por los dos lados, luego hay que pasar con el plato divisor a la fresa y hacer los mecanizados de las seis caras y por ultimo, en las mordazas, hacer los taladros roscados de los laterales. Aunque lleva bastantes operaciones, es una pieza fácil de mecanizar.

Es necesario hacer un soporte para estacar la pieza en el plato divisor, el resto de operaciones, se puede sujetar bien la pieza. Solo hay que tener una precaución, en la ultima operación, al estacar la pieza en las mordazas, al tener unas paredes relativamente delgadas, no podemos apretar mucho, para que no se deforme.

Un saludo. José.

[COCISFRAN]

Constructor muy bien documentado el proceso y perfectamente válido para los que no tenemos el CNC. Ejecución impecable y terminación perfecta. Como siempre es un disfrute ver las fotos .
Veo que utilizas taladrina (o similar) para el mecanizado, ¿la utilizas siempre en todas las aleaciones ligeras de aluminio o solamente para un tipo determinado de aleación?.

[COCISFRAN]

Hola a todos:
Abusando de vuestra confianza, creo que merece la pena poner en este hilo un poco de teoría para aquellos que tengan alguna dificultad en comprender el funcionamiento de cierto tipo de "motores de combustión interna".
Nos vamos a centrar en tres tipos de motores, los de encendido por chispa (los que utilizan gasolina o gas), los de encendido por compresión (diesel) y los de encendido por bujía incandescente (glow), todos ellos funcionando con el llamado ciclo de cuatro tiempos (admisión, compresión, expansión y espape. Nuestro motor pertenece al ultimo grupo. Los tres tipos de motores que se citan tienen un ciclo termodinámico muy parecido aunque con alguna diferencia que trataremos de explicar (ver figura siguiente).



Como veis, en el CICLO TEORICO, las cuatro fases se realizan a grados exactos de giro de cigüeñal. Sin embargo hay que considerar que la transferencia de los gases operantes se realiza con cierta velocidad (10 m/seg y más), el émbolo también lleva una velocidad de desplazamiento que puede llegar a 15 m/seg y más, lo que les proporciona unas inercias que hay que aprovechar para un llenado correcto del cilindro.

El CICLO PRÁCTICO  trata de compensar estas inercias, de ahí los avances y retrasos en las cuatro fases del ciclo (lo que hemos dado en llamar "cotas de reglaje"). En realidad estas cotas de reglaje deberían ser variables en función del régimen del motor pero eso (aunque posible y aplicado en ciertos motores avanzados) es muy complicado , y lo que se hace es fijar unas determinadas cotas en función de las revoluciones medias del motor.

Bien, dicho esto, veamos lo característico de los tres tipos de motor en cuestión:

- Los motores de encendido por chispa, como todos sabéis, utilizan un sistema de encendido mediante una bujía de salto de chispa, el llenado del cilindro se realiza por una mezcla de aire y combustible (aunque van apareciendo algunos motores en los que el combustible es inyectado dentro del cilindro diréctamente, pero este no es nuetro caso). Su relación de compresión raramente supera  el valor de 10.

- Los motores diesel, operan bajo el mismo ciclo, con la diferencia fundamental de que el combustible se inyecta siempre (a muy alta presión) dentro del cilindro en la fase de expansión. El combustible se autoinflama a medida que entra, debido a la alta temperatura del gas (aire) por la alta presión a la que se encuentra.
No debemos confundir este tipo de motor con los motores para aeromodelismo también llamados diesel. En estos pequeños motores el encendido (autoencendido) también  se produce por la alta temperatura reinante en el interior del cilindro debido a la elevada presión a la que se somete a la mezcla operan de forma similar a los diese comerciales, pero el cilindro se llena con una mezcla de  aire/combustible y no solo con aire atmosférico. Aquí está la diferencia. Yo los calificaría como "semidiesel"

- Los motores glow (el del proyecto) es un motor a medio camino entre los dos anteriores, los de encendido por chispa y los diesel. Digamos que opera con relaciones de compresión bajas (similares a los de gasolina). El llenado del cilindro es por mezcla de aire/combustible (ver mezcla glow) y el encendido es por compresión pero ayudado por una bujía que se mantiene incandescente gracias al proceso de combustión. El arranque del motor se hace alimentando inicialmente la bujía, y una vez en funcionamiento se puede desconectar. En ocasiones es conveniente conectar la bujia durante el ralentí para mantener unas revoluciones sufientemente bajas y estables.

Combustible glow : Hay varias tipos de mezcla según el tipo de aceite que utilicemos, pongo dos ejemplos:

Mezcla 1  para rodaje: 20% Aceite ricino + 72% Alcohol metílico + 8% Nitrometano
Nota: el rodaje del motor se hará con mezcla rica.

Mezcla 2 en operacion normal: 5% Aceite ricino+ 10% Aceite sintético + 75% Alcohol metílico + 10% Nitrometano.

Nota:No confundamos Alcohol metílico con el alcohol de quemar.
         El aceite sintético debe ser el especial para aeromodelismo  Castrol o Motul suelen tener latas de dos litros.
         El motor también puede funcionar sustituyendo la proporción de nitrometano por alcohol pero será más inestable.
         Si uno tiene dificultades en la preparación de la mezcla se puede optar por un combustible comercial para motores de cuatro tiempos.

Un saludo para todos y deseo no haber sido demasiado pesado con la explicación.

[Constructor]

Estupenda explicación , Francisco. Los que sabíamos poco de motores ahora hemos aclarado alguna idea. Hasta me están empezando a gustar.

En cuanto al la taladrina, menos cuando mecanizo fundición, la utilizo siempre. Los acabados quedan mejor y la herramienta sufre menos. Aunque en algunos materiales y con algunas plaquetas, para sacar el máximo rendimiento, el fabricante dice que no hay que utilizar taladrina. Pero como yo siempre soy muy conservador en cuanto a velocidades y avances, prefiero utilizar taladrina.

Un saludo.

José.

[COCISFRAN]

Apreciados compañeros del foro:

En alguna de las respuestas anteriores me refería a las COTAS DE REGLAJE, que como ya sabéis se refieren a los grados  en los que debe iniciarse o terminar cada una de las fases del ciclo termodinámico del motor.

En un motor clásico de cuatro tiempos con válvulas de tulipa, esto se realiza con la ayuda de unas levas  (árbol de levas)que actúan sobre las válvulas que son perfectamente accesibles. El movimiento de las válvulas debe estar en sincronía con la rotación del motor, para que cada dos revoluciones se repitan dichos ciclos. Al acoplamiento correcto de estos elementos con con árbol motor (cigüeñal) se denomina CALADO DE LA DISTRIBUCIÓN.

Bien, esto no resulta complicado cuando el motor es de un solo cilindro, funciona con el sistema clásico de válvulas  y además tenemos el alojamiento de la bujía que comunica directamente con el interior del cilindro pudiendo llegar sin problemas a tocar la cabeza del émbolo para determinar su posición.

Pero el motor que estamos diseñando, no es un motor convencional. Podemos afirmar que se trata de un motor muy hermético, quiero decir con esto, que no podemos ver el movimiento del émbolo a través del hueco de la bujía. Tampoco tiene las válvulas con las que podamos verificar con facilidad las fases del ciclo. En su lugar tenemos el DISTRIBUIDOR ROTATIVO, que está bastante escondido y no podemos asegurar su posición correcta,  a no ser que lo hagamos por los conductos de admisión y escape. Y para que la cosa esté más complicada tenemos tres cilindros.

Pero los interesados en el proyecto, pueden estar tranquilos, porque encontraremos la mejor forma de realizar el CALADO DE LA DISTRIBUCIÓN sin problemas. Todo pasa por saber cuando el émbolo se encuentra en la parte más alta en cada uno de los cilindros. De momento, a mi se me han ocurrido dos posibles soluciones que cuelgo en esta misma respuesta. Me encantaría que alguien encontrara una forma mejor de las dos que yo propongo. En ambos casos  es necesario practicar unos agujeros roscados para meter un pasador que fije (provisionalmente ) el cigüeñal en la posición adecuada, para que, posteriormente podamos posicionar el DISTRIBUIDOR (pero eso lo dejamos para una segunda fase.

Una vez el motor esta ajustado, es decir, los tres émbolos estan en sincronia con su distribuidor correspondiente,  se retiran los pasadores roscados y se colocan unas tapones.

Saludos



Nota: Lo pongo también en pdf que se ve mejor.

[Constructor]

Hola Cocisfran.

De las dos propuesta que propones para en calado de la distribución, y bajo el punto de vista del mecanizado, creo que es más fácil y mas exacto los taladros en el cárter principal, estos los haremos en la misma estacada que la mecanización del taladro  del cilindro, por lo tanto, el centrado será muy bueno. En cambio para hacer esos taladros en el cárter delantero, será complicado, ya que tomar la referencia de algún tornillo, o del plano que corresponda, que creo es lo único que nos sirve, será muy difícil, y por lo tanto inexacto. En estos momentos tampoco se me ocurre otra manera, que no sea a través de alguno de los carteres. Otra complicación será hacer el taladro en el cigüeñal, para tomar la referencia y hacerla coincidir con el centro del bulón de la biela. Pero siempre será mas fácil hacerla en el lado exterior del la parte cilíndrica que no en la parte inclinada.

No se si se podría hacer una variante de lo que propones, me explico, en vez de hacer tres taladros en el cárter, podemos hacer uno solo, en unos de los laterales que no hay nada, y los tres en el cigüeñal, de esta manera, no tenemos que desplazar el depósito del aceite. Para saber cual estamos reglando, podemos hacer una marca de orientación en el eje del cigüeñal. No se si esto es factible o no.

Un saludo. José

[carpin]

Lo primero gracias por la exposición teorica sobre los motores de explosión y el reglaje.

En cuanto a las soluciones para el ajuste, creo que la que propone Constructor de hacer tres encajes en el cigueñal podria funcionar incluso utilizando el agujero del colector de aceite, desplazado a la medida necesaria y con el util segun la solución B. De esta manera no habria que tapar despues ningun agujero.

[COCISFRAN]

creo que la que propone Constructor de hacer tres encajes en el cigueñal podria funcionar incluso utilizando el agujero del colector de aceite, desplazado a la medida necesaria y con el util segun la solución B. De esta manera no habria que tapar despues ningun agujero

De acuerdo, estudiaré esta última opción a ver si es posible.

[f3checa]

Considero la opción de Constructor y la observación de Carpin la mejor.

Con esto nos asegurariamos me imagino, el posicionamiento del pistón en el PMS (punto muerto superior), y deberiamos hacerlo coincidir con el final del primer ciclo del cigüeñal que corresponde al final de la compresion y que podría ser observado a través del agujero de la bujía y en ese punto ajustar el piñón cónico correspondiente y fijar el prisionero.

Pero hay que tener en cuenta que existe un avance al encendido, es decir y según el diagrama de tiempos, la ignición debe producirse 10º antes de llegar al PMS, con lo que habrá que definir que una vez bloqueado el piston, el lateral izquierdo de la lumbrera debe haber sobrepasado en una cantidad correspondiente a 5º el extremo derecho del alojamiento de la bujía, ya que este, hace un giro de 360º mientras que el cigueñal lo hace en 720º. El distribuidor gira en sentido horario.

Aflojar el tornillo guia y girar 120º en sentido de marcha y bloquear en piston nº 2. repetir para que el inicio de la lumbrera del distribuidor esté posicionado tal como como dije antes con el roscado del asentamiento de la bujía y bloquear el piñón cónico 2.

Repetir el procedimiento anterior para el pistón 3.

Es mi opinión.

[f3checa]

Adjunto unos planos de modificaciones para que las analicéis y veáis si son útiles.

Los planos 1 y 2 son la sugerencia para la modificación del colector de admisión para que entronque tanto en el cilindro como en el cárter trasero.

El paso de gases a través del cárter trasero se hacen con un taladro alargado que cubra la proyección del taladro del tubo de admisión.

En el plano 3, a mi me sale que el árbol de transmisión debería tener 0,95mm mas, o sea la longitud total debería ser 98.95

[f3checa]

En este plano sugiero la modificación para realizar el bloqueo del cigüeñal para los ajustes del distribuidor.

Se modificaría el cigüeñal, el deposito de aceite, el cárter principal y se haría un tornillo especial para dicho ajuste, en el que se aprovecha uno de los orificios de fijación del deposito de aceite. Este por su parte se gira 90º sobre la posición original.

[f3checa]

Y en estos últimos he hecho un ejercicio de diseño del juego de bielas.

Los planos en el .PDF


Y una vista trasera el conjunto. La verdad que queda precioso.

[COCISFRAN]

f3checa: Primero que nada agradecerte tu aportación y  tu interés por el proyecto. Son bastantes cosas las que tenemos que perfilar, la verdad es que se me acumula el trabajo, así que a medida que vaya estudiando y resolviendo satisfactoriamente cada pequeño detalle te voy contestando. Tomo nota de lo que propones.

Referente al ARBOL DE TRANSMISIÓN,, estas en lo cierto, carpin ya se había dado cuenta de ello y lo estoy corrigiendo. También la "cubierta del árbol" tendremos que alargarla un milímetro.

Respecto al CALADO DE LA DISTRIBUCIÓN, tendré que estudiar un poco más la solución más adecuada. Ten en cuenta que el cigüeñal es provisional, los agujeros para el equilibrado habrá que agrandarlos y es casi seguro que tengamos que hacer una escotadura a ambos lados del muñón al estilo de monocilindrico (ver fotos  1C-10-VAL), con lo cual no podemos hacer las tres marcas a 120º en la periferia. Estoy en ello y con la ayuda de vuestras propuestas encontraremos la solución adecuada.

Si señor, el motor tiene un aspecto fantástico.

Tengo que dejaros, sigo en otro momento. Saludos

[COCISFRAN]

f3checa, respondiéndote a tu respuesta 174.

El sistema que propones para el CALADO DE LA DISTRIBUCIÓN es válido si supiéramos con certeza cuando es el momento del encendido en este tipo de motores y también si conociéramos la posición exacta que ocupa el distribuidor en ese momento respecto al Punto Muerto Superior (PMS)del embolo , en todo caso haríamos un cálculo teórico pero no real.

Creo que tenemos otra forma de hacerlo con total certeza. Hay que colocar el distribuidor en la posición de cruce, es decir en al principio y final del ciclo (lo podemos ver y fijar), puesto que los grados de RCE y AAA son los mismos (7º) significa que el émbolo también deberá estar en el PMS cuando se dé esa condición. Ambas pequeñas aberturas que deja el distribuidor, serán exactamente iguales observandolo por las lumbreras de escape y admisión (con los colectores desmontados). Se puede incluso bloquear el distribuidor en esa posición con unas galgas blandas y colocar el cigüeñal de forma que el émbolo este en el PMS, o a la inversa. Este es el procedimiento que yo utilizo,con éxito, cuando hago el calado en los motores de válvulas, me baso en el cruce de válvulas y no en el momento del supuesto encendido.

Aflojar el tornillo guia y girar 120º en sentido de marcha y bloquear en piston nº 2. repetir para que el inicio de la lumbrera del distribuidor esté posicionado tal como como dije antes con el roscado del asentamiento de la bujía y bloquear el piñón cónico 2.

Lo primero que tenemos que hacer es fijar un criterio para numerar los cilindros. Lo normal en los motores de estrella de todos los tipos es numerarlos de forma correlativa en el sentido horario, viendo el motor desde atrás y empezando por el cilindro superior  (o en sentido antihorario visto el motor de frente). Ese será el sistema que nosotros emplearemos.
 
Otra consideración importante en los motores en estrella es la referente al orden de encendido. Se hace de forma que primero se encienden los cilindros impares y luego los pares. Así, el orden de encendido de un motor de 5 cilindros sería 1-3-5-2-4 , uno de 7 cilindros sería 1-3-5-7-2-4-6, y uno de tres cilindros, aplicando el mismo criterio seria 1-3-2 . Esto es así porque el reparto de expansiones es más regular y se hace siempre a los mismos grados de giro del cigüeñal.

Dicho esto, significa que una vez calado el cilindro nº1  el siguiente sería el nº 3 (240º despues del nº1), el segundo seria el nº 2  (240º despues del nº3) y finalmente vuelta a empezar con el nº 1 (240º despues) . De este modo, cada dos vueltas del cigüeñal se habrían completado las cuatro fases en los tres cilindros de forma regular (240º x 3 = 720º). En los otros motores del ejemplo ocurre lo mismo solo que a los grados de separación entre dos cilindros.