EL VESPINO.   CILINDROS  Y  PISTONES

   

 

En este artículo veremos y aprenderemos a distinguir los diferentes tipos de cilindros, pistones y aros o segmentos que podemos encontrar en un Vespino.

El llamado cilindro en un motor de 2 tiempos, cumple con una gran parte activa del trabajo y es uno de los máximos responsables del rendimiento del motor.

El motor de ciclo de 2 tiempos se caracteriza por carecer o minimizar los órganos mecánicos que controlan el flujo de gases en el interior. Se le llama de 2 tiempos porque realiza un ciclo de trabajo por cada dos. Entendemos por "ciclo" el intervalo de 180º (media vuelta) del giro del motor. Esto es entre un "Punto Muerto" y el otro opuesto (superior e inferior). O sea, un trabajo por cada vuelta completa del motor.

Para conseguir esto, el 2T trabaja tanto a nivel de cárter inferior como de cámara de combustión. El primero oficia como una bomba y pide o "aspira" la mezcla gaseosa del carburador. La zona alta o Culata es la que se encarga de comprimirla y hacerla explotar, realizando la fase de expansión, que es la de trabajo.

A diferencia de un 4 Tiempos, en el cual el flujo de los gases está controlado por válvulas mecánicas, el 2 tiempos usa el mismo pistón y unas ventanas que comunican el interior del cilindro con el cárter y con el exterior para la salida de los gases quemados.

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Lo que distingue un cilindro de Vespino de otras motos de la época es que la mayoría de los motores 2T comerciales usaban el mismo pistón para controlar la entrada de gases del carburador al cárter e incorporaban un conducto de entrada en el mismo cilindro. Es la conocida "Admisión por falda de pistón" y su principal problema es que, al igual que el resto de la distribución, es simétrica. Aunque algunos fabricantes ingeniaron trucos para paliar en parte este defecto, la popularización de la válvula de láminas (en su inicio todavía incorporada al cilindro y después directa al cárter) y la válvula rotativa (principalmente para Vespas y Vespinos y para competición usando el disco rotativo), acabaron eliminándola de los motores modernos.

Para saber mas sobre el 2T se aconseja buscar información detallada sobre el mismo en Internet.
Nosotros nos centraremos, no obstante, en los transferts, que son los conductos que unen el cárter con el cilindro. En parte son los principales protagonistas de la evolución de estos cilindros.
Conociendo un poco el funcionamiento de este ciclo de 2T, empezaremos en la cámara de combustión, donde se encuentra una mezcla de aire y gasolina comprimida a la espera de una chispa para la ignición.
Cuando esto ocurre, el pistón baja con fuerza por la expansión que se produce en la cámara. Los gases buscan una salida y empujan hacia la única salida (hacia abajo). De la misma forma, en el cárter (que ya tenemos lleno de mezcla fresca), aumenta la presión porque se reduce su volumen al bajar el pistón.
Sigamos con la cámara de combustión. La primera salida que encuentran los gases en expansión es la lumbrera de escape, que se abre primero. En este punto (llamado escape espontáneo) es importantísimo que la presión baje, ya que a continuación se abrirán las lumbreras que comunican con el cárter (transferts de carga) y la presión de cárter ha de ser mayor que la del cilindro, para evitar que bajen gases quemados al cárter y entorpezcan el llenado. Hacemos un inciso aquí para explicar que si hay restos de gases quemados en transferts y cárter suelen indicar que el tubo de escape no respira bien y posiblemente esté tapado.
Nos quedamos en el momento de la apertura de los transferts y el final del escape espontáneo. Es en este punto cuando los gases frescos provenientes del cárter entran en el cilindro y se produce uno de los fenómenos mas típicos de los 2T : El Barrido. El lazo o bucle Schnürle (imagen siguiente).

 

Vespino


Su misión es limpiar de gases quemados todo el cilindro y empujarlos hacia la salida.
Es aquí cuando entra en juego la orientación y el numero de conductos transferts. Si los segmentamos y dividimos, podemos hacer que cada uno barra en una dirección diferente y no dejen rincón sin limpiar. También la orientación es diferente según las revoluciones a las que va a conseguir potencia el motor, ya que mas revoluciones significan menos tiempo para "barrer" en un ciclo.
Hay que comentar esto para poder entender mejor a evolución de los cilindros a lo largo de la fabricación del Vespino.
En la siguiente foto podemos ver un cilindro actual (Airsal/Barikit) de 6 conductos transfert. Podemos observar la diferente orientación de cada uno de ellos.
 

 

Vespino. Cilindro de 6 transferts

 

 

El la siguiente foto podemos ver las diferencias entre cilindros de 2 y 6 Transferts  vistos desde el cilindro.

 

Vespino. Cilindros de 2 y 6 transferts

 

 

EVOLUCIÓN

Mucho han evolucionado los motores desde aquella época. El primer modelo disponía de solo 2 transferts laterales (Foto siguiente). Era lo habitual en aquel tiempo, aunque mas bien porqué en los cilindros convencionales, la situación de la toma del carburador dificultaba el siguiente eslabón de la evolución: El tercer tranfert.

Vespino. Cilindros de 2 transferts

 

 

Tal como comentamos, la ausencia de la toma de carburador en el cilindro, facilita a este tipo de motores la aparición de un tercer transfert en la parte opuesta al escape. Tanto la Vespa como el Vespino lo reciben y dan lugar a una revisión de estos motores que el fabricante vende como T3. El primer Vespino que lo adopta es un renovado NL (Nueva Línea) al que se le añade la coletilla de T3. Esta configuración se mantendrá hasta el siguiente modelo, el SC, último modelo con motor rotativo. Siguiente foto.

 

 

 

La nueva generación de motores de admisión por láminas (AL) adopta unos nuevos cárteres mucho mas generosos en la base de los transferts, pero, curiosamente, el cilindro es aparentemente el mismo de 3 transferts. Lo cierto es que es mucha mejor base para instalar cilindros con mas conductos, aunque los fabricantes de kits alternativos son prudentes en este aspecto, para conservar la compatibilidad con los cárteres del T3 y no dejar ningún transfert comunicando con el exterior. En la siguiente foto, como el cilindro es usado, podemos ver mas oscura la parte desaprovechada.

 

 

Hemos dicho que el cilindro era el mismo que el T3, pero en realidad cambia la orientación de la fijación del tubo de escape, para dar cabida a las láminas, y de paso se aprovecha para aumentar unos 3 mm. la separación entre los espárragos de fijación del escape. En la foto siguiente podemos ver los 2 tipos que tenemos. Esto causa problemas  a los fabricantes alternativos de cilindros y escapes que optan por la solución de la tercera imagen de la foto: Las 2 orientaciones en un mismo cilindro. Los fabricantes de escapes, por su parte, acaban manufacturándolos con el collarín giratorio y, al igual que la junta, con el agujero coliso.

 

 

Finalmente el el nuevo motor que se monta a partir del F9, se adopta una base algo mas generosa todavia y un cilindro, ahora si, de 6 tranferts con un pistón algo mas plano. Esto se mantendrá hasta el final. Incluso en el velofax y F18, aunque estos ya no hacen uso del taladro de alivio del descompresor. Foto Siguiente.

 

 

Sobre lo que comentábamos de los espárragos del escape, comentar que hay fabricantes que suministran tornillos para fijar el tubo al cilindro. Esto no es recomendable, ya que si se afloja, la vibraciones y movimientos dañarán la rosca del cilindro. Es mas recomendable montar espárragos y tuercas. Si se dañan, el esparrago es mucho mas barato, siempre que no se rompa al ras del cilindro.
En caso de sustituirlo, la parte de rosca mas larga suele ir dentro del cilindro. Para extraer y montar, se recomienda hacer contratuerca con 2 tuercas de 6 mm para poderlo manipular con una llave de 10. Este truco suele funcionar para cualquier espárrago. Foto siguiente.
 

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Vespino. Desmontar y montar espárrago de escape.

 

 

La medida nominal de un 50 de Vespino parte de 38,40. Esta medida es el diámetro del cilindro. Los cilindros de serie suelen ser de hierro fundido y se pueden recuperar rectificado (aumentando el diámetro) y montando un pistón mayor. Hay disponibles pistones de sobremedida en incrementos de 2 décimas : 38,60 / 38,80 / 39,00 / etc.
En algunos casos, cilindros y pistones se aparejan según su tolerancia de fabricación. Para distinguirlos, se marcan por "familias" con letras o colores.
La fabricación no siempre es exacta y, por tanto, se aparejan los pistones mas pequeños con los cilindros mas pequeños.

Los de 65 se suelen encontrar en medidas:
40,00 : Gilardoni 50
43,00 : Autisa, Polini.
43,50 : MetraKit, Barikit, Airsal, etc.
44,00 : Gilardoni 65

Los fabricantes alternativos suelen hacerlos en los siguientes materiales:

 

EL PISTÓN

Sin lugar a dudas, la mas sufrida pieza del motor, aguantando presiones brutales en cada pistonazo varios miles de veces por minuto, velocidades de vértigo con aceleraciones y deceleraciones brutales cada vez que cambia de sentido. Un infierno con temperaturas enormes en la cabeza y relativamente frescas debajo. Sin duda ha de estar bien diseñado y construido para resistir todo esto. Se trata de un cilindro con un pasador que lo une a la biela. El el siguiente gráfico del fabricante Barikit podemos ver las principales medidas del pistón.

 

 

Lo primero es saber la medida del diámetro del pistón. Se toma a la altura del centro del bulón, de atrás hacia delante (ver foto siguiente). El motivo es que el pistón no es un cilindro exacto. Por razones de dilatación y temperaturas, la parte mas próxima a la cámara de combustión tiene un diámetro algo menor, con el fin de buscar la forma cilíndrica mas perfecta posible una vez que el pistón alcance su temperatura de trabajo.

Debe medirse con un Pié de Rey (Calibre Vernier) o un Palmer de la medida apropiada. Mediremos a la décima. Siempre tenemos que contar que el pistón ha de ser algunas centésimas mas pequeño que el cilindro, en función a la tolerancia entre ambos. Los cilindros de Aluminio-Nikasil suelen ir mas ajustados y debe tenerse en cuenta a la hora de escoger un pistón, ya que si montamos un pistón para Nikasil en un cilindro de hierro, puede quedar demasiado justo.

 

 

Tal como hemos comentado, la medida nominal de un 50 de Vespino parte de 38,40 y hay disponibles pistones de sobremedida en incrementos de 2 décimas : 38,60 / 38,80 / 39,00 / etc.

 

En cada motor, por características, deben respetarse las medidas que le ha dado el fabricante. Aparte de ellas, debemos tener en cuenta detalles como la existencia y dimensiones de ventanas que el pistón pueda tener en la falda contraria al escape. Sirven para dirigir al flujo de carga de los gases hacia los transferts posteriores y debe respetarse la configuración del pistón correspondiente al cilindro. En la foto inferior podemos ver diversos ejemplos de pistones de vespino.

 

El otro detalle a tener en cuenta, es la posición de los fijos que impiden girar al segmento o aro. Recordemos que los motores de 4 tiempos dejan girar los segmentos libremente, pero los de 2 tiempos lo evitan mecánicamente para evitar que coincidan las uniones con las ventanas típicas del cilindro de este sistema. Si  coincidiera la unión con una ventana, el segmento tendería a salir y su destrucción seria inminente. Por lo general, se busca situar esta unión en un área tranquila y mas bien con tendencia a colocarlos en la parte contraria al escape, para facilitar la refrigeración de esa zona del segmento.

Si tenemos dudas, podemos hacer la comprobación de las fotos siguientes. En la primera, marcamos con lápiz la posición relativa del fijo en la cabeza del pistón.

 

 

A continuación introducimos el pistón en posición correcta y centrado. Podemos ver que queda exactamente entre las ventanas.
Si quedara justo dentro de una, el motor correría un gran peligro.

 

 

 

El pistón, evidentemente tiene una orientación, ya que no es simétrico. La posición correcta es orientar la flecha que suele ir dibujada en la cabeza apuntando hacia el escape. Si tiene ventana, esta irá al lado contrario del escape. Puede ir también marcada la posición del escape con la inscripción ESC o SC (Scarico).

 

Otra medida importante es el espacio interior del bulón. Si tenemos jaula de agujas en el pié de biela, es recomendable poner una de medida que vaya mas ajustada sobretodo si vamos a colocar un pistón diferente o de cilindrada mayor. Hay que tener en cuenta que en el vespino puede haber bielas con pié de 15 o de 17 mm si queremos seleccionar la jaula correcta.
Lo que se busca es cubrir toda la pista del pié de la biela con las agujas, sin depender de la posición de la jaula.
 Ver foto siguiente. Aquí hemos usado una jaula de 15 de ancho en lugar de la original de 13, para cubrir un pistón mayor.
Los modelos mas antiguos llevan un casquillo de bronce y el cambio es mas complicado, pues se requieren extractores para quitar el viejo, colocar el nuevo y después mecanizar el taladro de engrase y escariar el casquillo una vez montado en su sitio.

 

 

BULON Y CIRCLIPS

El bulón no es mas que el eje que conecta el pistón con el pié de biela. Un eje del tren alternativo que no tiene otra función. Es un cilindro hueco de acero con un tratamiento superficial de cementado para endurecerlo. No tiene mas que 2 medidas: El diámetro, que en los Vespinos es siempre de 12 mm y el largo, que depende del pistón. Es el mismo tanto para bielas con casquillo de agujas como las de bronce.

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Vespino. El bulón.

 

 

El circlip es un elemento elástico que tiene la función de evitar que el bulón salga de su alojamiento. Podemos encontrar 3 tipos según la foto siguiente:

 

En cualquier caso es recomendable sustituirlo cada vez que se desmonta y montarlos según las instrucciones que veremos mas abajo.

 

AROS  O  SEGMENTOS

Los aros se encargan del sellado efectivo de la cámara de combustión. Son los que mas sufren del grupo termodinámico. El superior, llamado "de fuego", recibe toda la explosión directamente y se encarga de sellar el cilindro para aprovechar el trabajo. Normalmente, se encuentran en estos motores en número de 2 y pueden encontrarse de 1 solo en casos de competición en los que se busca el mínimo rozamiento y las pérdidas a pocas revoluciones no son importantes. Han de girar libres en sus gargantas para poder sellar bien. Suele pasar en los casos de gripajes, que estos quedan enganchados y sellan muy mal. Esta suele ser la principal causa del bajo rendimiento después de un gripaje momentáneo. El gripaje es una interferencia en el juego entre el pistón y cilindro causada por un defecto de engrase, exceso de temperatura, motor no calentado debidamente, etc. Todas estas causas provocan una dilatación excesiva del pistón que, literalmente no cabe en el cilindro. Esto genera mas calor y por tanto, mas dilatación y termina en un circulo vicioso que llega a agarrar el pistón contra el cilindro, llegando a arrancarse material. Una vez frio puede recuperarse, o no, pero el daño es inevitable.   Podemos ver un ejemplo en la siguiente foto.

ELECCIÓN  DEL  ARO

1 - Lo primero a determinar es el diámetro del cilindro. Ya hemos visto mas arriba como hacerlo, tomando la medida del pistón.

2 - Seguidamente debemos determinar el tipo de aro . Atendiendo a su forma pueden ser:



 

3 - Como seguramente se trata de aros de sección rectangular, la siguiente medida a conocer es el grueso. Suele ser de 1,5 o 2 mm, pero algunos fabricantes suministran aros de 1 mm. En los aros en L esta medida suele ser fija, sobre 1,9 mm y no hay que tenerla en cuenta.
En la foto siguiente tenemos la medida que hay que tomar para determinar el grueso.

 

 

4 - Ya finalmente, veremos el tipo de fijo de aro, dependiendo del tipo de pasador para evitar el giro que lleven. En esta foto podemos ver los dos tipos y en las siguientes, cada uno en detalle. Fresado Lateral (FL) y Fresado Interior (FI). Ambos tipos son totalmente incompatibles.

 

 

En el Fresado Lateral, el pivote queda a la vista cuando está el aro montado, a un lado. Es el mas frecuente en los Vespinos de serie. Foto siguiente:

 

 

En el Fresado Interior, el pivote queda oculto. Foto siguiente.





 

Después ya nos queda el tipo de material, que puede ser de fundición normal perlítica, que es el mas usado. Un aro relativamente frágil.
Con mas calidad encontramos el aro de fundición nodular, que es mas noble. Cuando sobrepasa su elasticidad, se dobla en lugar de romper.
Los podemos encontrar sin recubrimiento o con uno de cromado duro, que se muestra muy superior, pero que no puede usarse nunca en cilindros antiguos con superficie del mismo cromo duro.

En cualquier caso se trata de  unas piezas muy delicadas que deben montarse con cuidado. Un error lo puede dejar inservible.

Siempre es mejor desmontar el motor para elegir los aros, ya que no sabemos ni el diámetro ni los aros que nos encontraremos.
Como orientación, parece ser que los motores de válvula rotativa usaban aros FL de 2 mm y en su etapa final, se montaron aros de L arriba.
En los motores de láminas se montaron FL de 1,5 mm y a partir del motor del F9, se montan pistones algo mas planos.

 

VERIFICAR  EL  ARO

Para determinar el desgaste del conjunto aro-cilindro, lo colocaremos recto dentro del mismo cerca del plano de la culata y tomaremos la medida resultante entre las puntas del segmento, según la foto siguiente: 

 

 

La separación la podemos medir con un juego de galgas clásico.
En un conjunto nuevo, la medida normal está entre 0,10 a 0,30 mm.
Con el uso, se puede tolerar un desgaste de hasta 1,5 mm.

Hay que tener en cuenta lo siguiente:
- Un cambio de segmentos no suele traer una mejora hasta que no se han adaptado al cilindro.
- Si los cambiamos, posiblemente tengamos que quitar la carbonilla de dentro de la garganta del aro. En caso extremo, el aro no cabrá dentro de su alojamiento y se romperá al montarlo. Se puede usar un aro viejo roto y afilado a modo de rascador a medida.
- El cilindro, si es de hierro, puede estar desgastado. El desgaste normalmente se acentúa en la parte superior y puede llegar a dejar un escalón en el límite de desplazamiento del segmento que no siente muy bien al segmento o pistón  nuevos. Este desgaste recibe el nombre de ovalización. En la foto siguiente podemos ver hasta "la sombra" de los extremos del aro.

Vespino. Cilindros y pistones

- Un exceso de desgaste y ovalización, pueden aconsejar un rectificado, que no es mas que una recuperación del cilindro perfecto eliminando material y colocando un pistón mayor. Solo puede hacerse en los cilindros y camisas de hierro.
- Los de Aluminio-Nikasil, no se desgastan casi en condiciones normales y con un cambio de pistón y segmentos dejan el motor en buenas condiciones. Los daños suelen venir por la entrada de polvo o agua que causan el arranque del recubrimiento superficial. En este caso se regeneran o la sustitución suele ser mas económica. Es una práctica frecuente montar pistones de una familia ligeramente superior de tamaño si el cilindro tiene un cierto uso.

 

MONTAJE

Montar un pistón y un cilindro son operaciones muy delicadas que requieren práctica para no causar daños irreversibles en el motor.

Se aconseja seguir los siguientes pasos:

 

Fotos y Texto: Kiqu Garí. 2012.
La foto del pistón gripado, procede del Foro de Vespinos.
La tabla con las medidas del pistón es de la página web de Barikit ( www.barikit.com )

 

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Cualquier corrección, aclaración, rectificación o que sirva para mejorar este artículo será agradecido.

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Kiqu Garí

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