Son las piezas más grandes y pesadas del motor, fabricadas mediante fundición y posterior mecanizado. En un motor refrigerado por líquido, los conductos de refrigerante están ubicados alrededor de los cilindros para formar una camisa de agua.
Arroz. Bloque de cilindros de aluminio de un motor V8 con camisas secas prensadas.
Los cilindros de los motores refrigerados por aire suelen fabricarse por separado y tienen aletas para aumentar la superficie de refrigeración.
La parte inferior del bloque de cilindros generalmente está mecanizada para colocar los cojinetes principales del cigüeñal en el bloque y para sujetar el cárter de aceite. La distancia entre cilindros adyacentes es de gran importancia. Aumentar la distancia permite aumentar la rigidez del bloque y brinda la posibilidad de aumentar aún más la [[Cilindrada del motor |cilindrada del motor]] aumentando el diámetro de los cilindros (la forma más sencilla de obtener modificaciones para motores de diversas potencias). Por otro lado, esto conduce a un aumento de las dimensiones totales del motor y de su peso. Recientemente, algunos fabricantes de motores de automóviles fabrican bloques de cilindros en los que los cilindros adyacentes tocan las paredes (los llamados bloques siameses). Este método permite obtener una estructura bastante rígida con un tamaño relativamente pequeño. La rigidez del bloque de cilindros determina en gran medida las características de ruido del motor.
Arroz. Cilindro y pistón de motor de dos tiempos refrigerado por aire.
Durante mucho tiempo, el único material para fabricar bloques de cilindros fue el hierro fundido. Este material es económico, tiene alta resistencia y rigidez con buenas propiedades de fundición. Además, las superficies internas pulidas de los cilindros de hierro fundido tienen excelentes propiedades antifricción y una alta resistencia al desgaste. Las desventajas importantes del hierro fundido son su gran masa y su baja conductividad térmica. El deseo de los diseñadores de crear motores más ligeros llevó al desarrollo de diseños de bloques de cilindros fabricados con aleaciones de aluminio. El aluminio es significativamente inferior al hierro fundido en rigidez y resistencia al desgaste, por lo que un bloque de aluminio debe tener una gran cantidad de refuerzos, y los cilindros suelen ser las mismas camisas de hierro fundido que se insertan en el bloque de aluminio durante el proceso de ensamblaje, se vierten o presionado en él durante la fabricación. Si la camisa del cilindro se lava directamente con refrigerante, se llama "húmedo", Y si no - "seco". Las camisas húmedas deben tener un sellado confiable con la cavidad de enfriamiento del bloque de cilindros.
Arroz. Bloque de cilindros con camisa “seca”. La sección muestra claramente cómo se insertan camisas "secas" en el bloque de cilindros y se hacen ranuras en la parte inferior del pistón que protegen las válvulas para que no toquen el pistón.
El uso de una gran cantidad de refuerzos y camisas de hierro fundido anula en gran medida las ventajas del uso de bloques de cilindros hechos de aleaciones de aluminio. El uso de tecnologías modernas en la producción permite fabricar motores livianos de "aluminio" en los que el bloque de cilindros no tiene camisas de hierro fundido. En las superficies de trabajo de los cilindros en bloques de aluminio, se crea electrolíticamente un mayor contenido de silicio y luego los cilindros se graban químicamente para crear una película porosa de silicio puro resistente al desgaste en la superficie de trabajo de los cilindros, que retiene bien el lubricante. Además, especialmente en los motores de dos tiempos, se aplica una capa de cromo o una aleación de silicio y níquel al cilindro de aluminio ( Nikasil).
Arroz. Motor con bloque de aluminio. El bloque de cilindros de este compacto motor bicilíndrico en V de seis cilindros y 24 válvulas, diseñado para su instalación transversal en un vehículo, está fabricado íntegramente en una aleación de aluminio.
La rigidez de un bloque de cilindros de aluminio se puede aumentar no sólo mediante el uso de una gran cantidad de refuerzos, sino también mediante el uso de elementos especiales. espaciadores tipo escalera en el bloque. Dichos espaciadores conectados al bloque, además de aumentar significativamente la rigidez del propio bloque, sirven como una base sólida para instalar los cojinetes principales del cigüeñal, lo que aumenta su durabilidad. Este diseño del bloque de cilindros se está convirtiendo en la norma en la producción de motores de gasolina en los turismos modernos. En la producción de motores diésel, que requieren una gran rigidez del bloque debido a las elevadas cargas y al ruido, se suelen utilizar bloques de cilindros de hierro fundido.
Arroz. Bastidor tipo escalera en bloque. Los bastidores tipo escalera reemplazan las habituales tapas de los cojinetes principales del cigüeñal en el diseño de los motores de combustión interna modernos, confieren una gran rigidez al bloque de cilindros y prolongan la vida útil del cigüeñal.
Cualquier motor tiene una estructura compleja, cada elemento del cual es necesario para realizar una tarea específica. Uno de estos elementos es la culata.
La culata es el componente principal de cualquier coche o moto. El dispositivo es necesario para controlar la salida de gases en un motor de combustión interna. Por su naturaleza, la culata es una tapa que cubre el propio bloque. La tapa de la culata está hecha de aleaciones de aluminio, también puede ser de hierro fundido. Durante la producción, la culata se somete a un proceso de envejecimiento artificial. El número de culatas depende directamente del tipo de motor de combustión interna, si tiene forma de V, se utiliza una culata separada para cada fila.
El funcionamiento de la culata depende en gran medida del grado de sellado de la culata con el bloque de cilindros. Esto explica el hecho de que la parte superior de esta parte sea ligeramente más estrecha en comparación con la inferior. La junta está ubicada entre la culata y el propio bloque de cilindros.
La instalación y fijación de la culata se realiza mediante pasadores, que están diseñados para fijar la pieza. Una instalación correcta influye en gran medida en el funcionamiento posterior de la culata. Para cada vehículo, las instrucciones indican su propia normativa. Por esta razón, no debe tomar prestado un diagrama de instalación del cabezal de un automóvil extranjero para un automóvil nacional. No olvide que los pasadores tienen un orden de apriete determinado y se indica el par de apriete requerido. Para instalar correctamente la culata, se utiliza una herramienta especial: una llave dinamométrica.
Al instalar y apretar la culata, debe confiar principalmente en las instrucciones de instalación y no en la fuerza física bruta. Si aprieta demasiado la culata, puede dañar la junta de sellado, el canal de aceite de la culata y otros componentes igualmente importantes de este sistema. Por ejemplo, una culata de cilindro puede agrietarse o cambiar de tamaño; del funcionamiento de este elemento depende todo el funcionamiento del motor y, en consecuencia, del vehículo en su conjunto.
Caracteristicas de diseño
El diseño de la culata no es tan sencillo como parece a primera vista. Todos los componentes de esta parte se describirán a continuación.
Actualmente, todos los elementos de la culata están hechos de aleaciones de aluminio, anteriormente se utilizaba aleación de hierro fundido para el mismo propósito. Algunos vehículos todavía están equipados con una culata de hierro fundido. Esto se explica por el hecho de que el hierro fundido es más adecuado para temperaturas muy altas o muy bajas. Las aleaciones de aluminio son más susceptibles a deformarse debido a los cambios de temperatura. Las dimensiones de la culata cambian durante el funcionamiento del motor debido al aumento de temperatura.
La culata consta de los siguientes elementos.
- Junta de sellado.
- Mecanismo de distribución de gas.
- La carcasa de la culata es donde se ubican todos los mecanismos y tuberías del sistema de refrigeración, cables de aceite y cámara de combustión.
- Compartimentos en los que posteriormente se montan las bujías.
- Accionamiento del mecanismo de distribución de gas.
- La cámara de combustión donde tiene lugar el proceso de combustión del combustible.
- También hay aviones de aterrizaje que permiten liberar gases procesados.
Cada uno de estos elementos debe describirse con más detalle. Las válvulas de culata están ubicadas en la fila 1, cada una de las cuales está inclinada veinte grados con respecto a los cilindros. Los coches de última generación pueden utilizar un principio de diseño de culatas ligeramente diferente, pero en general todo es más o menos igual.
Vale la pena hablar con más detalle sobre la junta de sellado, cuya base es el amianto reforzado. La fabricación de este elemento precisamente con este material se explica por las altas temperaturas durante el funcionamiento del motor de combustión interna, además de que se ejerce mucha presión sobre la junta. Una junta de amianto reforzada puede garantizar la estanqueidad de todos los canales y sistemas del motor.
Si desmontas la parte delantera de este dispositivo, podrás ver que aquí se encuentra el accionamiento del mecanismo de distribución de gas junto con el tensor de cadena. Las cámaras de combustión están en estrecho contacto con el bloque, por eso se procesan mecánicamente. Los volúmenes de las cámaras de compresión son algo más pequeños que los tamaños de los pistones. Esto se explica por el hecho de que durante el funcionamiento del motor de combustión interna, en el momento en que se levantan los pistones, este diseño permite que las mezclas de aire se arremolinen. Como resultado, mejora el propio proceso de combustión.
En el lado izquierdo de la culata hay orificios para las bujías, aquí también se montan sistemas de soporte de la palanca y arandelas de soporte. En la parte superior de la culata hay una tapa que se fija al resto de la carrocería mediante tornillos.
La culata contiene elementos no extraíbles. Los asientos de válvula, necesarios para la estanqueidad del mecanismo de distribución de gas, también contienen casquillos guía. Tenga en cuenta que estos elementos se instalaron mediante prensado. Es decir, es imposible reemplazarlos en casa, deberá comunicarse con un centro de servicio o utilizar un equipo especial.
Algunos propietarios de automóviles intentan realizar trabajos de reparación de culatas por su cuenta, pero esto no se recomienda, de lo contrario puede haber consecuencias negativas.
- La culata puede cambiar de forma, comprometiendo el sellado de las válvulas y de la cámara de combustión.
- Debido a un calentamiento inadecuado, la culata quedará inutilizable.
- Es posible la formación de grietas y microfisuras, lo que hará imposible el funcionamiento correcto del motor.
Los trabajos de reparación de elementos no extraíbles en el hogar pueden llevar a la necesidad de adquirir una culata nueva. Nadie dice que un especialista competente no pueda reparar una de estas piezas, pero esto no siempre es posible.
Diagnóstico y mantenimiento.
Tarde o temprano, cualquier mecanismo de un vehículo requerirá diagnóstico y mantenimiento; la culata no es una excepción a la regla. En esta materia, la principal tarea del propietario del vehículo es diagnosticar periódicamente aquellos elementos que fallan con mayor frecuencia.
- Válvulas y sus sellos.
- Junta de sellado.
Se debe prestar especial atención a la junta; si está desgastada, los fluidos de trabajo pueden mezclarse, lo que provocará una falla del motor. Si el refrigerante entra en contacto con el aceite de trabajo, formará burbujas. Con el tiempo, esto hará que sea imposible arrancar el motor. En este caso, la señal principal será el sensor de temperatura, que indicará la ebullición del motor de combustión interna. También puedes evaluar la situación quitando las bujías. ¿Por qué son necesarias las reparaciones? En la mayoría de los casos, no se puede evitar el desmontaje de la culata en los siguientes casos.
- La altura de la culata ha cambiado.
- Era necesario presionar las válvulas y los asientos.
- Una o más válvulas han dejado de funcionar y necesitan ser reemplazadas.
- La funda necesita lijado.
- Es necesario reemplazar la junta de sellado.
- Es necesario deshacerse de las microfisuras.
Si comprende a qué conducirá cada paso y tiene las herramientas necesarias, puede realizar trabajos de reparación de culatas en casa, pero incluso el equipo de más alta tecnología en manos de un propietario inexperto no ayudará a solucionar el problema.
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El término motor de "bloque corto" se utiliza con mayor frecuencia cuando las cosas van realmente mal y con menos frecuencia cuando se quiere algo nuevo. Expliquemos: un bloque corto de motor es un conjunto de un bloque de cilindros de motor y una serie de componentes del motor, que se requiere con mayor frecuencia cuando el pistón está desgastado como motivo de reparaciones costosas. Es el bloque corto una excelente alternativa a comprar un motor completo, ya que cuando el grupo de pistones se desgasta, muchas piezas del motor en realidad no se desgastan y no requieren reemplazo, por lo que para muchos no tiene sentido comprar un conjunto completo del motor y el bloque corto está especialmente diseñado para incluir solo los componentes de reemplazo esenciales. El segundo caso (cuando se quiere algo nuevo) es cuando un bloque corto no es solo una alternativa al conjunto del motor, sino un medio para mejorar la dinámica del automóvil; un bloque tan corto puede tener cilindros con pistones de mayor diámetro.
Un motor de bloque corto suele incluir pistones con aros (ya presionados en el bloque de cilindros), bielas y un cigüeñal. Los bloques cortos siempre requieren la instalación de piezas internas adicionales, que incluyen (entre otras):
- bomba de aceite,
- colector de aceite,
- un colector de escape,
- culata (culata),
- juntas
Sin embargo, el bloque corto es diferente del bloque corto y el conjunto de ciertos componentes depende del modelo de motor y del automóvil. Hay muchos bloques cortos disponibles con árboles de levas y muchas piezas adicionales (incluidas juntas, una pequeña cantidad de sensores).
Bloque corto de un motor de 4 cilindros con un juego de pistones, bielas y cigüeñal.
Pero también existe el llamado bloque largo: es un bloque corto mejorado y más completo, que incluye, además de lo que está equipado el bloque corto, una culata, un cárter de aceite, un colector de escape y una tapa de válvulas. y una serie de otras partes. De hecho, el bloque largo es casi un motor completo.
La construcción de motores civiles es una industria muy conservadora. El mismo cigüeñal, pistones, cilindros y válvulas que hace 100 años. No quieren implementar asombrosos esquemas sin manivela, axiales y de otro tipo, lo que demuestra su impracticabilidad. Incluso el motor Wankel, el gran avance de los años sesenta, es esencialmente cosa del pasado.
Todas las “innovaciones” modernas, si se mira de cerca, son sólo la introducción de tecnologías de carreras de hace cincuenta años, aderezadas con electrónica barata de producir para un control más preciso del hardware. El progreso en la construcción de motores de combustión interna es más probable gracias a la sinergia de pequeños cambios que a avances globales.
Y parece pecado quejarse. Esta vez no hablaremos de fiabilidad y mantenibilidad, pero la potencia, la limpieza y la eficiencia de los motores modernos le parecerían un verdadero milagro a una persona de los años setenta. ¿Qué pasa si retrocedemos unas cuantas décadas más?
Hace cien años, los motores todavía eran de carburador, con encendido por magneto, generalmente de válvula baja o incluso con válvula de admisión "automática"... Y ni siquiera pensaban en la sobrealimentación. Y los motores muy, muy antiguos no tenían la pieza que ahora es su componente principal: el bloque de cilindros.
Antes de implementar el bloqueo
Los primeros motores tenían cárter y un cilindro (o varios cilindros), pero no tenían bloque. Se sorprenderá, pero la base de la estructura, el cárter, a menudo tenía fugas, los pistones y las bielas estaban abiertos a todos los vientos y se lubricaban con una lata de aceite mediante el método de goteo. Y la palabra "cárter" en sí misma es difícil de aplicar a un diseño que preserva la posición relativa del cigüeñal y el cilindro en forma de soportes calados.
Para los motores estacionarios y marinos, un esquema similar se mantiene hasta el día de hoy, pero los motores de combustión interna de los automóviles aún necesitaban una mayor estanqueidad. Las carreteras siempre han sido una fuente de polvo, que daña enormemente la maquinaria.
Se considera pionera en el campo del "sellado" la empresa De Dion-Bouton, que en 1896 lanzó al mercado un motor con un cárter cilíndrico cerrado, en cuyo interior se encontraba un mecanismo de manivela.
Es cierto que el mecanismo de distribución de gas con sus levas y empujadores todavía estaba ubicado abiertamente; esto se hizo para mejorar el enfriamiento y la reparación. Por cierto, en 1900 esta empresa francesa era el mayor fabricante de automóviles y motores de combustión interna del mundo, fabricando 3200 motores y 400 automóviles, por lo que el diseño tuvo una fuerte influencia en el desarrollo de la construcción de motores.
...y entonces aparece Henry Ford
El primer diseño producido en serie con un bloque de cilindros macizo sigue siendo uno de los coches más producidos en serie de la historia. El Ford modelo T, presentado en 1908, tenía un motor de cuatro cilindros, con culata de hierro fundido, válvulas de pie, pistones de hierro fundido y un bloque de cilindros, también de hierro fundido. El volumen del motor era bastante "adulto" para aquella época, 2,9 litros, y la potencia era de 20 CV. Con. Durante mucho tiempo se consideró un indicador bastante valioso.
Los diseños más caros y complejos de aquellos años lucían cilindros separados y un cárter al que estaban unidos. Las culatas eran a menudo individuales y toda la estructura de la culata y el propio cilindro estaban unidas al cárter mediante pernos. Después del surgimiento de una tendencia hacia componentes más grandes, el cárter a menudo seguía siendo una pieza separada, pero los bloques de dos o tres cilindros todavía eran extraíbles.
¿Cuál es el punto de separar los cilindros?
El diseño con cilindros individuales extraíbles parece un poco inusual ahora, pero antes de la Segunda Guerra Mundial, a pesar de las innovaciones de Henry Ford, era uno de los esquemas más comunes. En motores de aviones y motores refrigerados por aire, se conserva hasta el día de hoy. Y el Porsche 911 serie 993 “boxer air” no tuvo ningún bloque de cilindros hasta 1998. Entonces, ¿por qué separar los cilindros?
Un cilindro en forma de pieza separada es bastante conveniente. Puede estar fabricado en acero o en cualquier otro material adecuado, como bronce o hierro fundido. La superficie interior se puede recubrir con una capa de cromo o aleaciones que contengan níquel, lo que la hace muy dura si es necesario. Y en el exterior, construya una chaqueta desarrollada para enfriar el aire. El procesamiento mecánico de un conjunto relativamente compacto será preciso incluso en máquinas bastante simples y, con buenos cálculos de sujeción, las deformaciones térmicas serán mínimas. Se puede realizar un tratamiento superficial galvánico, ya que la pieza es pequeña. Si dicho cilindro presenta desgaste u otros daños, se puede retirar del cárter del motor e instalar uno nuevo.
También hay muchas desventajas. Además del precio más elevado y los altos requisitos de calidad de construcción de los motores con cilindros separados, un grave inconveniente es la baja rigidez de dicho diseño. Esto significa mayores cargas y desgaste del grupo de pistones. Y combinar el "principio de separación" con refrigeración por agua no es muy conveniente.
Los motores con cilindros separados abandonaron la corriente principal hace mucho tiempo: las desventajas los superaban. A mediados de los años treinta, estos diseños casi nunca se veían en la industria automotriz. Una variedad de diseños combinados, por ejemplo, con bloques de varios cilindros, un cárter común y una culata, aparecieron en automóviles de lujo de pequeña escala con motores de cilindrada (se puede recordar la marca Delage medio olvidada), pero al final A partir de los años 30 todo se extinguió.
Victoria de la construcción totalmente de hierro
El diseño que conocemos hoy ha triunfado gracias a su sencillez y bajo coste de fabricación. Una pieza fundida grande hecha de un material económico y duradero después de un mecanizado preciso sigue siendo más barata y confiable que los cilindros individuales y un ensamblaje cuidadoso de toda la estructura. Y en los motores con válvulas inferiores, las válvulas y el árbol de levas están ubicados allí mismo en el bloque, lo que simplifica aún más el diseño.
La camisa del sistema de refrigeración se moldeó en forma de cavidades en el bloque. En casos especiales se podían utilizar camisas de cilindro separadas, pero el motor del Ford T no ofrecía tales delicias. Los pistones de hierro fundido con anillos de compresión de acero trabajaban directamente contra el cilindro de hierro fundido. Y, por cierto, el anillo raspador de aceite en nuestra forma habitual no estaba allí; su papel lo desempeñaba el tercer anillo de compresión inferior, ubicado debajo del bulón del pistón.
Este diseño "totalmente de hierro fundido" ha demostrado su confiabilidad y capacidad de fabricación durante muchos años de producción. Y fue adoptado de Ford por productores en masa como GM durante muchos años.
Es cierto que fundir bloques con una gran cantidad de cilindros resultó ser una tarea tecnológicamente difícil y muchos motores tenían dos o tres medios bloques con varios cilindros en cada uno. Así, los "seis" en línea de los años treinta a veces tenían dos semibloques de tres cilindros, y los "ochos" en línea se fabricaban aún más según este diseño. Por ejemplo, el motor Duesenberg Modelo J más potente se fabricó exactamente de esta manera: se cubrieron dos medios bloques con un solo cabezal.
Sin embargo, a principios de los años cuarenta, los avances permitieron crear bloques sólidos de esta longitud. Por ejemplo, el bloque Chevrolet Straight-8 “Flathead” ya era macizo, lo que reducía la carga sobre el cigüeñal.
Los manguitos de hierro fundido en un bloque de hierro fundido también fueron una solución bastante buena. El hierro fundido de aleación de alta resistencia resistente a productos químicos era más caro de lo habitual y no tenía sentido fundir un bloque grande entero con él. Pero una funda relativamente pequeña, “húmeda” o “seca”, resultó ser una buena opción.
El diseño fundamental de los motores, dominado en los años anteriores a la guerra, no ha cambiado durante muchas décadas seguidas. Los bloques de cilindros de muchos motores modernos están hechos de hierro fundido gris, a veces con inserciones de alta resistencia en el área del punto muerto superior. Por ejemplo, el bloque de hierro fundido lo tiene un Renault Kaptur completamente moderno con motor F4R, de cuyo mantenimiento estamos hablando. El hierro fundido es bueno, en particular, porque un bloque fabricado con él se puede reacondicionar fácilmente taladrando cilindros de mayor diámetro. A menos, por supuesto, que el fabricante produzca pistones del tamaño de "reparación".
Es cierto que con el paso de los años los bloques se vuelven cada vez más "calados" y menos masivos. Es difícil encontrar cifras para los primeros bloques, pero tomemos dos familias de motores con una diferencia de poco más de 10 años. Para el bloque de la serie GM Gen II de mediados de los 90, el espesor de pared de los motores oscilaba entre 5 y 9 mm. El moderno VW EA888 de finales de los años 2000 ya tiene de 3 a 5. Pero claramente nos estamos adelantando...
Hacer el bloque más ligero
Adelgazar las paredes, que los diseñadores han estado haciendo con todas sus fuerzas en los últimos años, no es, como comprenderá, la única forma de reducir el peso del bloque. En los años 20-30 se pensaba mucho menos en ahorrar peso y combustible que ahora, pero se hicieron los primeros intentos de aligerarlo. E incluso entonces pensaron en utilizar aluminio.
En los coches de carreras y deportivos de aquella época se podía encontrar una simbiosis entre un cárter y una culata de aluminio y bloques de cilindros de hierro fundido. Luego, los avances en el trabajo de los metales permitieron crear una versión más conveniente de tal simbiosis. El bloque de cilindros se mantuvo sólido, pero fue fundido en aluminio, lo que redujo su peso de tres a cuatro veces, incluso debido a las mejores propiedades de fundición del metal. Los cilindros en sí estaban hechos en forma de manguitos de hierro fundido, que se presionaban en el bloque.
Los cartuchos se dividieron en "secos" y "húmedos", la diferencia generalmente se desprende del nombre. En bloques con revestimiento seco, se insertaba en un cilindro de aluminio (o se fundía un bloque a su alrededor) con un ajuste de interferencia, y simplemente se fijaba un revestimiento "húmedo" en el bloque con su extremo inferior, y al instalar el cilindro cabeza, la cavidad a su alrededor se convirtió en una camisa de enfriamiento. La segunda opción resultó ser más prometedora en ese momento, ya que simplificó la fundición y redujo el peso de las piezas. Pero más tarde, los crecientes requisitos de rigidez estructural, así como la complejidad del montaje de dichos motores, dejaron esta tecnología "por la borda" del progreso.
Los manguitos secos en un bloque de aluminio siguen siendo la opción más común para fabricar piezas. Y uno de los más exitosos, porque el manguito de hierro fundido está hecho de una aleación de hierro fundido de alta calidad, el bloque de aluminio es rígido y liviano. Además, en teoría, esta estructura también es reparable, como los bloques de hierro fundido. Después de todo, una funda desgastada se puede “quitar” y presionar una nueva.
¿Que sigue?
La única tecnología fundamentalmente nueva de los últimos años son los bloques aún más ligeros con la pulverización de una capa ultrarresistente y ultrafina sobre la superficie interior de los cilindros. Ya he escrito en detalle sobre estructuras similares, e incluso sobre ellas; no tiene sentido repetirme. Conceptualmente, tenemos el mismo motor de combustión interna de los años 30. Y hay muchas razones para creer que hasta el final de la “era de la combustión interna”, cuando los vehículos eléctricos lleguen a buen término, los motores que funcionan con hidrocarburos líquidos seguirán siendo aproximadamente los mismos.
Bloque cilíndrico
El bloque de cilindros o cárter es el núcleo del motor. En él y en su interior se encuentran los principales mecanismos y partes de los sistemas del motor. El bloque de cilindros puede ser de fundición gris (motores de automóviles ZIL-130, MA3-5335, KamAE-5320) o de aleación de aluminio (motores de GAZ-24 Volga, GAE-53A, etc.). Una partición horizontal divide el bloque de cilindros en partes superior e inferior. En el plano superior del bloque y en la partición horizontal se perforan orificios para la instalación de camisas de cilindro. En el cilindro, que guía el movimiento del pistón, se produce el ciclo de trabajo del motor. Las mangas pueden estar mojadas o secas. Una camisa de cilindro se llama húmeda si es lavada por el líquido refrigerante y seca si no está en contacto directo con el refrigerante.
Arroz. 1. Bloque de cilindros y culata de un motor en forma de V: 1 - bloque de cilindros; 2 - junta de culata; 3 - cámara de combustión; 4 - cabeza de bloque; 5 - camisa de cilindro; 6 - junta tórica; 7 - montantes
Los cilindros se pueden fabricar de hierro fundido gris junto con las paredes de la camisa de agua en forma de un bloque o en forma de manguitos separados instalados en el bloque. Los motores con cilindros fabricados en forma de camisas húmedas reemplazables son más fáciles de reparar y operar (motores GAZ-24 Volga, GAE-53A, ZIL-130, MA3-5335, KamAZ-5320, etc.).
La superficie interior del cilindro, dentro de la cual se mueve el pistón, se llama espejo del cilindro. Se trata cuidadosamente para reducir la fricción a medida que se mueve en el cilindro del pistón y los anillos y, a menudo, se endurece para mejorar la resistencia al desgaste y la durabilidad. Las camisas de los cilindros se instalan de manera que el refrigerante no penetre en ellas ni en el cárter y que los gases no escapen del cilindro. También es necesario prever la posibilidad de cambiar la longitud de las camisas en función de la temperatura del motor. Para fijar la posición vertical de las camisas, éstas cuentan con un collar especial que se apoya contra el bloque de cilindros y las correas de instalación. Las camisas húmedas en la parte inferior se sellan con anillos de goma colocados en las ranuras del bloque de cilindros (motores del automóvil KamaE-5320), en las ranuras de las camisas (motores de los automóviles MA3-5335, ZIL-130, etc. ), o juntas de anillos de cobre instaladas entre el bloque y la superficie de soporte de la correa inferior del revestimiento (motores GAZ -24 Volga, GAE -53A, etc.). El extremo superior de la camisa sobresale por encima del plano del bloque de cilindros entre 0,02 y 0,16 mm, lo que contribuye a una mejor compresión de la junta de culata y a un sellado confiable de la camisa, el bloque y la culata.
Arroz. 2. Diagramas de cilindros del motor: a - sin camisas, pero con un inserto corto (automóviles ZIL -157 K, GAZ -52-04); b y c - con funda "húmeda" (diésel YAMZ-2E6 y KamAZ-5320); g - con una funda "húmeda" en la que se presiona un inserto corto (en GAZ -24 Volga, GAZ -5EA, ZIL -130, etc.); 1 - bloque de cilindros 2 g - camisa de agua; 3 - insertar; 4, 5 a 6 - camisas de cilindros; 7 - anillos de sellado (caucho o cobre, instalados debajo del collar)
Durante el funcionamiento del motor, la mezcla de trabajo se quema en la parte superior de los cilindros. La combustión va acompañada de la liberación de productos de oxidación, que provocan la corrosión de los cilindros. Para aumentar la resistencia al desgaste de los cilindros, algunos motores utilizan inserciones de hierro fundido anticorrosión. Se presionan en el bloque de cilindros (motores de automóviles ZIL-130K, GAZ-52-04) o en camisas de cilindros (motores de GAZ-24 Volga, GAZ-bZA, ZIL-130, etc.). Esto complica la tecnología de fabricación de motores. En el futuro, los diseñadores planean utilizar metales especiales, lo que eliminará el uso de inserciones en los cilindros.
Las particiones verticales transversales dentro del bloque de cilindros, junto con las paredes delantera y trasera, proporcionan la resistencia y rigidez necesarias. En estas particiones, así como en las paredes delantera y trasera del bloque, se perforan casquillos para las mitades superiores de los cojinetes principales del cigüeñal. Las mitades inferiores de los cojinetes principales están alojadas en tapas unidas al bloque con espárragos o pernos.
En los motores en forma de V, una de las filas del bloque de cilindros está ligeramente desplazada con respecto a la otra, lo que se debe a la ubicación de dos bielas en la muñequilla del cigüeñal: una para el bloque derecho y otra para el izquierdo. . Así, en los motores en forma de V de los automóviles GAZ -53A, el bloque de cilindros izquierdo se desplaza hacia adelante (a lo largo del recorrido del vehículo) 24 mm, y en los automóviles ZIL -130, 29 mm con respecto al bloque derecho. La numeración de los cilindros se indica primero para el bloque derecho (en la dirección del coche), y luego para el izquierdo: el cilindro más cercano al ventilador es el número uno, etc.
El cilindro con la culata sirve como espacio donde tiene lugar el proceso de trabajo del motor; Las paredes del cilindro dirigen el movimiento del pistón.
El bloque de cilindros es la pieza fundida general en la que se encuentran los cilindros. Los motores en línea tienen una sección del bloque de cilindros, mientras que los motores en V tienen dos secciones (derecha e izquierda), unidas por un cárter común. El bloque de cilindros se fabrica junto con el cárter. Esta pieza fundida, denominada cárter, sirve para fijar y montar todos los mecanismos y dispositivos del motor.
El cárter está fabricado en hierro fundido o aleación de aluminio.
En los motores en línea, al fabricar un bloque de hierro fundido, los cilindros se funden junto con el bloque. La superficie de trabajo interior de los cilindros 6, cuidadosamente procesada y pulida, se llama espejo del cilindro. Entre las paredes del cilindro y las paredes exteriores del bloque hay una cavidad 8, que está llena de agua que enfría el motor y se llama camisa de agua.
En el caso de fundición del cárter de una aleación de aluminio, así como con un bloque de hierro fundido para motores en forma de V, los cilindros se fabrican en forma de camisas de hierro fundido separadas instaladas en los orificios de las particiones superior e inferior del bloquear. En el bloque, el manguito se fija mediante un collar superior o inferior que encaja en los huecos de las particiones del bloque y se sujeta mediante una cabeza montada en la parte superior del bloque sobre una junta.
La manga está en contacto directo con el agua que circula en la camisa de agua y se denomina “húmeda”. En este caso, el manguito se sella de forma segura en la partición inferior del bloque mediante un anillo de cobre o caucho o varios anillos de goma instalados debajo en las ranuras del manguito.
Para aumentar la vida útil del motor, generalmente se presionan camisas cortas hechas de hierro fundido especial anticorrosión resistente al desgaste en la parte superior del bloque de cilindros o camisas, que están más expuestas a las altas temperaturas y a los efectos corrosivos de los gases de escape. cilindros.
Con una disposición de válvulas inferior, un lado del bloque del motor en línea tiene puertos de entrada y salida y asientos en los que se instalan las válvulas. En el mismo lado del bloque hay una cámara, una caja de válvulas, en la que se encuentran las partes del mecanismo de distribución de gas. La caja de válvulas se cierra con una o dos tapas.
En el caso de una disposición de válvulas en cabeza, los empujadores y las varillas del mecanismo de distribución de gas están ubicados en la cámara lateral del bloque o en ambas secciones en forma de V.
Una tapa del engranaje de distribución, fundida en hierro fundido o aleación de aluminio, está unida a la parte delantera del cárter. Una carcasa de volante de hierro fundido está unida a la parte trasera del cárter. Los soportes del cigüeñal y del árbol de levas están ubicados en las paredes delantera y trasera del cárter y sus tabiques internos.
El plano superior del bloque de cilindros o cada una de sus secciones en forma de V se procesa cuidadosamente y se instala sobre él una cabeza común que cubre los cilindros desde arriba. En la culata encima de los cilindros hay huecos que forman las cámaras de combustión, y también hay una camisa de agua que comunica con la camisa de agua del bloque. Con una disposición de válvulas en cabeza, la culata también contiene asientos de válvula y puertos de admisión y escape de fundición. La cabeza tiene orificios roscados para atornillar las bujías.
La culata de los motores con carburador está fabricada en aleación de aluminio. Una cabeza de este tipo tiene una alta conductividad térmica, como resultado de lo cual disminuye la temperatura de la mezcla de trabajo en los cilindros del motor al final de las carreras de compresión. Esto permite aumentar la relación de compresión del motor sin que se produzca una combustión por detonación del combustible durante el funcionamiento del motor.
Arroz. 3. Formas de las cámaras de combustión de los motores.
La culata se fija al bloque con tuercas sobre espárragos o pernos. Se instala una junta de sellado entre el bloque y la culata, eliminando el paso de gases de los cilindros y la fuga de agua de la camisa de agua en la unión de la culata y el bloque. La junta está hecha de cartón de amianto revestido con una fina chapa de acero, o de cartón de amianto impregnado de grafito con ribetes metálicos en los bordes y orificios. Desde abajo se atornilla una bandeja de acero estampada a la brida del cárter del motor sobre una junta de estanqueidad. El plano del conector del cárter coincide con el eje del cigüeñal o se encuentra debajo de él.
Con una disposición vertical unidireccional inferior de válvulas, la cámara de combustión de un motor con carburador se desplaza hacia un lado
valvulas Esta cámara de combustión desplazada proporciona una buena turbulencia de la mezcla durante la compresión y las mejores condiciones para su combustión. Para reducir la longitud I de la cámara de combustión y mejorar las condiciones de combustión de la mezcla de trabajo, así como para reducir la resistencia al flujo de la mezcla en la entrada al cilindro con dicha cámara, la disposición de las válvulas inferiores es Generalmente se utiliza, inclinado respecto al eje del cilindro.
Con una disposición superior de válvulas de una sola fila, la cámara de combustión en los motores de carburador suele tener forma de semicuña, lo que proporciona las mejores condiciones para la combustión de la mezcla de trabajo. La cámara de combustión en semicuña, debido a la sencillez de su forma, puede mecanizarse íntegramente. Esto permite garantizar un cumplimiento preciso del volumen de las cámaras de combustión en todos los cilindros y aumentar la uniformidad del funcionamiento del motor.
En ambas formas de cámara de combustión, parte de su superficie (desplazador) se ubica cerca de la parte inferior del pistón cuando se coloca en el c. m.t. Dichos desplazadores contribuyen a una mejor distribución del volumen de la mezcla de trabajo comprimida y reducen la posibilidad de detonación durante la combustión de la mezcla.
Al fabricar el cárter, la culata y otras piezas (tapas de engranajes del árbol de levas, etc.) con aleaciones de aluminio, el peso total del motor se reduce significativamente. Si se utilizan camisas removibles, es más fácil fabricar cárteres y más conveniente reparar los cilindros cuando están desgastados.
En los motores diésel, la presión del gas durante la combustión es mucho mayor que en los motores con carburador, es decir, las piezas diésel experimentan mayores cargas, por lo que se hacen más duraderas y rígidas.
El bloque de cilindros está fabricado en hierro fundido, que es especialmente resistente y rígido. Esto se logra mediante el importante espesor de las paredes del cilindro y del cárter, la presencia de un mayor número de nervaduras dentro del cárter y el desplazamiento del plano de separación del cárter significativamente por debajo del eje del cigüeñal. Los cilindros del motor están equipados con camisas secas (es decir, que no están en contacto directo con el agua), que se insertan en los cilindros perforados del bloque, o se utilizan camisas húmedas hechas de hierro fundido especial. Las culatas diésel están hechas de hierro fundido, lo que también las hace más resistentes y rígidas que las de los motores con carburador.
Con un alto grado de compresión, para obtener el menor volumen posible de la cámara de combustión en los motores diésel, solo se utiliza la disposición superior de válvulas. En los motores con inyección directa de combustible (motores diésel YaMZ), la culata no tiene huecos sobre los cilindros y la cámara de combustión está formada por un hueco correspondiente en la parte inferior del pistón.
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