Bloque del motor
Bloque de aluminio de un motor de cuatro cilindros.
El bloque del motor, bloque motor, bloque de cilindros o monoblock es una pieza fundida en hierro o aluminio que aloja los cilindros de un motor de combustión interna así como los soportes de apoyo del cigüeñal. El diámetro de los cilindros, junto con la carrera del pistón, determina la cilindrada del motor.
Funciones
La función del bloque es alojar el tren alternativo, formado por el cigüeñal, las bielas y los pistones. En el caso de un motor por refrigeración líquida, la más frecuente, en el interior del bloque existen también cavidades formadas en el molde a través de las cuales circula el líquido anticongelante, así como otras tubulares para el aceite de lubricación cuyo filtro también está generalmente fijo a la estructura del bloque.
Cuando el árbol de levas no va montado en la culata (como es el caso del motor OHV) existe un alojamiento con apoyos para el árbol de levas de las válvulas.
El bloque tiene conexiones y aperturas a través de las cuales varios dispositivos adicionales son controlados a través de la rotación del cigüeñal, como puede ser la bomba de agua, bomba de combustible, bomba de aceite y distribuidor (en los vehículos que los poseen).
Material
Los materiales más usados son el hierro fundido y el aluminio, este último más ligero y con mejores propiedades disipadoras, pero de precio más elevado.
El material del que son construidos los bloques tiene que permitir el moldeado de todas las aperturas y pasajes indispensables, así como también soportar los elevados esfuerzos de tracción de la culata durante la combustión, y alojar a las camisas de cilindro por donde se deslizan los pistones. Asimismo van sujetas al bloque las tapas de los apoyos del cigüeñal, también llamadas apoyos de bancada. Además, tiene que tener apoyos del cigüeñal reforzados.
Culata (motor)
Culata de un motor Ford.
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 (Fig. 4 culata Morini de un scooter) 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.
Los motores antiguos refrigerados por agua pero con válvulas en el bloque, son también sencillamente la tapa de los cilindros conformando la cámara de combustión, presentando la diferencia de ser una pieza de fundición hueca que en su interior conduce el elemento refrigerante que es el agua. las cabezas de los motores son muy diferentes en cuanto a material a comparación del monobloque.
Posteriormente, para aumentar la eficiencia del motor, los diseñadores fueron ubicando en la culata las válvulas y el tren de balancines que las accionan para permitir la entrada y salida de gases a la cámara de combustión y en consecuencia también los orificios o lumbreras de conducción de dichos gases. Más recientemente se desplazaron los ejes de levas desde el bloque para configurar el componente complejo de hoy en día.
Si el motor de combustión interna es de encendido provocado (motor Otto), lleva orificios roscados donde se sitúan las bujías. En caso de ser de encendido por compresión (motor diésel) en su lugar lleva los orificios para los inyectores.
La culata se construye en hierro fundido, aluminio o en aleación ligera y se une al bloque motor mediante tornillos y una junta: la junta de culata. Se construye con estos elementos porque el sistema de enfriamiento debe ser rápido, y estos elementos se enfrían rápidamente.
Cuando la culata está dañada emite un sonido parecido a un golpeteo ligero y un poco fuerte en la cabeza. No son los busos ni las punterías. Cuando el motor está con los niveles correctos de aceite, los busos y punterías emiten un sonido parecido a un golpeteo continuo pero muy ligero y silencioso.
Cámara de combustión
Cámaras de combustión de una turborreactor de avión GE J79.
Cámara hemisférica en la culata de un motor de gasolina de cuatro tiempos.
La cámara de combustión es el lugar donde se realiza la combustión del combustible con el comburente, generalmente aire, en el motor de combustión interna.
Sus aplicaciones principales son:
- Motores de combustión interna alternativos
- Motor Wankel
- Turbinas de gas, por ejemplo el motor de reacción
- Motor cohete.
En un motor alternativo a ciclo Otto (gasolina), la cámara de combustión es el espacio remanente entre la parte superior del pistón cuando éste se encuentra en el punto muerto superior (PMS) y la culata o tapa de cilindros. En un ciclo Diésel (gas oil), de inyección directa, la cámara de combustión principal se encuentra mecanizada en la cabeza del pistón. En los de inyección indirecta, hay una precámara de combustión o una cámara de turbulencia.
La relación entre el volumen máximo y mínimo se denomina relación de compresión. Para simplificar, en los motores de ciclo Otto se denomina así al volumen del espacio en la culata.
Hay varios tipos de cámaras de combustión, por ejemplo según sea un ciclo de cuatro tiempos o un motor de dos tiempos, o diésel o gasolina.
Cárter
Motor de aviación antiguo, se aprecia el cárter en negro y el bloque motor y culata en rojo
El cárter es una de las partes de las que se compone un motor, habitualmente tiene forma de caja metálica que aloja elementos de mecanismos operativos del motor como el cigüeñal. Es el elemento que cierra el bloque, de forma estanca, por la parte inferior, protegiéndolo, y que cumple adicionalmente con la función de actuar como depósito para el aceite del motor. Simultáneamente, este aceite se refrigera al ceder calor al exterior.
Normalmente el cárter se fabrica por estampación a partir de chapa de acero. su forma cóncava aporta la capacidad de almacenaje de aceite necesaria para cada motor, cantidad que se comprueba verificando el nivel mediante una varilla o sonda con sus correspondientes marcas. Con el objeto de evitar el alojamiento del aceite, que suelen disponer en el cárter de chapas que frenan el desplazamiento del mismo, especialmente en el sentido de la marcha.
El cárter también se fabrica con aleaciones ligeras de aluminio que sin aportar demasiado peso, y debido a su buena conductibilidad térmica, disipan una gran cantidad de calor, a lo que contribuye en muchos casos la presencia de aletas de refrigeración. El empleo de este material presenta la ventaja añadida de que disminuye el nivel acústico del motor.
El cárter está fijado al bloque motor mediante tornillos con interposición de una junta de estanqueidad, y en el parte inferior del mismo está situado el tapón roscado que permite su drenaje. Las juntas de estanqueidad se fabrican de corcho o materiales sintéticos, pero existe una tendencia a la aplicación de juntas líquidas o masillas sellantes que polimerizan en poco tiempo en contacto con el aire. Este tipo de juntas exigen una adecuada limpieza antes de su aplicación. En ocasiones, el cárter se atornilla conjuntamente al bloque motor y al cambio de marchas, lo que aporta una rigidez suplementaria al conjunto cambio-motor.
Origen
La idea de utilizar un compartimento metálico conteniendo aceite para lubricar permanentemente un mecanismo, fue desarrollada por el británico J. Harrison Carter (de dónde procede el nombre del dispositivo). El sistema fue aplicado por primera vez al mecanismo de las bicicletas de la marca Sunbeam en la década de 1890.
Motor Alternativo
En este caso la palabra cárter se usa para diferenciarlo del bloque del motor , que es el elemento esencial del motor. El cárter aloja el cigüeñal, pistón, y biela, cierra al bloque por la parte del cigüeñal, la opuesta a la culata, y tradicionalmente su función es, además de cerrar el bloque y aislarlo del exterior (aunque teóricamente podría funcionar sin él), cumplir con la importantísima misión de albergar el aceite de lubricación del motor.
En ciertos diseños, con objeto de aumentar la rigidez del motor, evitando vibraciones (diésel potentes o motores con el bloque de aleación de aluminio ) y a la vez reducir el peso del mismo, la fabricación del cárter se realiza con aleaciones de aluminio o magnesio. En tal caso los apoyos del cigueñal van integrados en él. En este caso el cárter de aceite como lo hemos visto en el párrafo anterior se fija a este "cárter de bancada".
Cárter estructural de aleación, de una Benelli "Sei"
De tal modo que el cárter en este tipo constructivo, puede estar formado por 2 partes diferentes:
- Cárter superior, cárter intermedio o cárter del cigüeñal: parte del cárter, que es estructural con el bloque , y que está en contacto directo con el mismo , y más concretamente con el conjunto cilindros - cigüeñal. . A esta pieza se une el bloque de los cilindros, y lleva integrados los cojinetes de bancada o apoyos del cigueñal que son de acero integrados en el aluminio, sobre los que gira el cigüeñal, que queda sujeto más rígidamente que en el caso anterior.
Esta pieza recibe por tanto toda la fuerza de los cilindros y a su vez, la fuerza del cigüeñal, que transforma el movimiento rectilíneo de los cilindros en giratorio. De la rigidez del cárter superior, depende la eficacia del motor. Para garantizar esta rigidez, los nuevos diseños tienden a considerar una sola pieza estructural el bloque de cilindros, apoyos del cigueñal y cárter de aceite.
Cárter (en negro, abajo) y bloque motor seccionado (en gris) de un motor antiguo de automóvil
- Cárter inferior o cárter de aceite: parte no estructural, y como su propio nombre indica, es la parte inferior de la carcasa del cárter, y se encuentra fijada mediante tornillos especiales al cárter superior. Actúa a modo de bandeja donde cae el aceite. Y es que el cárter inferior tiene una función primordial: contener el aceite para la lubricación del motor, y conseguir su óptimo funcionamiento. El lubricante se deposita en el cárter inferior, y desde allí es aspirado por la bomba de lubricación, para ser directamente bombeado de nuevo a todas las piezas del motor que requieren engrase a presión,especialmente los apoyos del cigueñal . En otros casos el cárter es mucho más reducido , y el aceite se recoge mediante succión a un pequeño depósito independiente, desde donde se bombea igualmente al motor. Esta última modalidad se denomina cárter seco, evitando en los casos de fuerzas de inercia elevadas (motores de competición, motores de aviación) que la bomba de lubricación se quede descebada, poniendo en peligro la lubricación.
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