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En un motor de combustión interna , el bloque motor es la estructura que contiene los cilindros y demás componentes. En los primeros motores de automóviles, el bloque motor consistía únicamente en el bloque de cilindros, al que se acoplaba un cárter independiente . Los bloques motores modernos suelen tener el cárter integrado con el bloque de cilindros como una sola pieza. Además, a menudo incluyen elementos como conductos de refrigerante y galerías de aceite .
El término "bloque de cilindros" se usa a menudo indistintamente con "bloque del motor". Sin embargo, técnicamente, el bloque de un motor moderno (es decir, varios cilindros integrados con otro componente) se clasificaría como un monobloque .
Construcción
La estructura principal de un motor suele constar de los cilindros , los conductos de refrigeración, los conductos de aceite, el cárter y la(s) culata(s) . Los primeros motores de producción, de las décadas de 1880 a 1920, generalmente utilizaban componentes separados para cada elemento, que se atornillaban durante el montaje. Sin embargo, los motores modernos suelen combinar muchos elementos en un solo componente para reducir los costos de producción.
La evolución desde componentes separados hasta bloques de motor monobloque ha progresado gradualmente desde principios del siglo XX. La integración de elementos se ha basado en el desarrollo de técnicas de fundición y mecanizado . Por ejemplo, un motor V8 práctico y de bajo costo no fue factible hasta que Ford desarrolló los métodos utilizados para construir su motor V8 de culata plana . Posteriormente, otros fabricantes aplicaron esas técnicas a sus motores.
Bloque de cilindros
Un bloque de cilindros es una estructura que contiene el cilindro , además de las camisas y los conductos de refrigerante. En las primeras décadas del desarrollo de los motores de combustión interna, la construcción de cilindros monobloque era poco común; los cilindros generalmente se fundían individualmente, y se producían bloques de cilindros separados para cada uno. Posteriormente, los motores comenzaron a combinar dos o tres cilindros en bloques de cilindros combinados, y algunos incluso combinaron varios de estos.
En los primeros motores con múltiples bancadas de cilindros , como los V6 , V8 o los de seis cilindros opuestos , cada bancada solía estar compuesta por uno o varios bloques de cilindros independientes. Desde la década de 1930, se han desarrollado métodos de producción en masa que permiten integrar ambas bancadas de cilindros (así como el cárter) en un mismo bloque de cilindros.
Camisas de cilindro
Los bloques de cilindros con camisas húmedas utilizan paredes de cilindro completamente desmontables que se ajustan al bloque mediante juntas especiales. Se denominan "camisas húmedas" porque sus caras exteriores están en contacto directo con el refrigerante del motor. En otras palabras, la camisa es la pared completa del cilindro, en lugar de ser simplemente un manguito.
Las ventajas de los motores con camisas húmedas son su menor masa y volumen, y gracias a que el refrigerante se calienta más rápido desde el arranque en frío, un motor con camisas húmedas tiene un menor consumo de combustible al arrancar y puede comenzar a calentar el habitáculo antes. Los diseños con camisas húmedas son populares entre los fabricantes europeos, especialmente Renault y Peugeot , que continúan utilizándolos en la actualidad.
Los bloques de cilindros con camisas secas utilizan el material del bloque o una camisa independiente insertada en él para formar la estructura principal de la pared del cilindro. En su interior se insertan camisas adicionales, que permanecen "secas" en el exterior, rodeadas por el material del bloque.
Tanto en los diseños con camisas húmedas como secas, las camisas (o manguitos) se pueden reemplazar, lo que potencialmente permite una revisión o reconstrucción del motor sin necesidad de cambiar el bloque. Sin embargo, en la práctica, son difíciles de quitar e instalar, y en la mayoría de los casos (como en la mayoría de los automóviles y camiones modernos), un motor nunca se someterá a este procedimiento durante su vida útil. Lo más probable es que se deseche y se reemplace por un motor nuevo o un vehículo completo.
Conductos de refrigerante y aceite
Caja del cigüeñal
El cárter es la estructura que aloja el cigüeñal . Al igual que los bloques de cilindros, en los motores modernos se trata principalmente de un componente integrado.
Materiales
Los bloques de motor suelen estar fabricados de hierro fundido o de una aleación de aluminio . Los bloques de aluminio son mucho más ligeros y transfieren el calor al refrigerante de forma más eficaz, pero los bloques de hierro conservan algunas ventajas, como la durabilidad y una menor dilatación térmica .
Reducción de peso mediante la selección de materiales . Actualmente, la mayoría de los bloques de motor en producción en masa son de fundición gris. La reducción de peso ha propiciado un uso más frecuente de aleaciones de aluminio-silicio en los bloques de motor de motores de baja cilindrada. Los bloques de motor de diseño comparable, pero fabricados con aleaciones de Al-Si, no son más ligeros que los bloques de hierro fundido en la misma proporción que la de los pesos específicos de los materiales.
En los bloques de motor de hierro fundido gris, el peso se puede reducir optimizando la estructura y mediante la fundición de paredes delgadas. Con esta técnica de fundición, generalmente se puede lograr un espesor de pared de tan solo 3 mm. En comparación, las paredes de los bloques de motor de hierro fundido suelen tener un espesor de entre 4,0 y 5,5 mm.
El uso de hierro fundido con grafito vermicular (GGV), un material de fundición de gran resistencia, permite reducciones de peso de aproximadamente un 30 % en comparación con materiales de fundición convencionales como el GG 25. Esta reducción de peso requiere un diseño específico del bloque del motor, teniendo en cuenta las necesidades particulares del material. [ 1 ]
Monobloques
Un motor en el que todos los cilindros comparten un bloque común se denomina motor monobloque . La mayoría de los motores modernos utilizan un diseño monobloque, y pocos tienen un bloque independiente para cada cilindro. Esto ha dado lugar al término «bloque del motor», que generalmente implica un diseño monobloque, mientras que el término «monobloque» se usa con poca frecuencia.
En los primeros años del motor de combustión interna, la tecnología de fundición no permitía producir piezas grandes con núcleos internos complejos (para camisas de agua, etc.). La mayoría de los primeros motores, sobre todo los de más de cuatro cilindros, tenían los cilindros fundidos en pares o tríos, que luego se atornillaban a un cárter independiente.
Con la mejora de las técnicas de fundición, se pudo fabricar un bloque de cilindros completo de 4, 6 u 8 cilindros en una sola pieza. Esta construcción monobloque resultó más sencilla y económica. Todos los cilindros y el cárter podían fabricarse en un solo componente para configuraciones de cilindros en línea . Uno de los primeros motores fabricados con este método fue el motor de 4 cilindros del Ford Modelo T , presentado en 1908. La técnica se extendió a los motores de seis cilindros en línea y se utilizó comúnmente a mediados de la década de 1920.
Hasta la década de 1930, la mayoría de los motores V conservaban un bloque de fundición separado para cada bancada de cilindros, ambos atornillados a un cárter común (que a su vez era una fundición separada). Para ahorrar costes, algunos motores se diseñaron para usar fundiciones idénticas para cada bancada, izquierda y derecha. [ 3 ] : 120 Una rara excepción fue el Lancia V12 de ángulo estrecho de 22½° de 1919, que utilizaba un único bloque de fundición que combinaba ambas bancadas. [ 3 ] : 50–53 El Ford V8 de cabeza plana , introducido en 1932 , representó un desarrollo significativo en la producción de motores V asequibles. Fue el primer motor V8 con un único bloque de fundición, lo que permitió por primera vez la instalación de un V8 en un automóvil asequible. [ 4 ]
La camisa de agua común de los diseños monobloque permitía una menor separación entre los cilindros. Este enfoque de diseño monobloque también mejoraba la rigidez torsional de los motores a medida que aumentaban el número de cilindros, la longitud del motor y la potencia.
Bloque de cilindros y cárter integrados
La mayoría de los bloques de motor actuales, a excepción de algunos motores radiales o en V poco comunes y los grandes motores marinos, utilizan un diseño monobloque con un solo bloque para todos los cilindros más un cárter integrado. En estos casos, las faldas de las bancadas de cilindros forman una especie de cárter, que todavía se denomina cárter a pesar de que ya no es una pieza independiente.
El uso de camisas de cilindro y cojinetes de acero minimiza el efecto de la relativa blandura del aluminio. Algunos diseños de motor utilizan proyección térmica por arco de alambre transferido por plasma , en lugar de camisas de cilindro, para reducir aún más el peso. Este tipo de motores también pueden fabricarse con hierro fundido grafitado compactado , como en algunos motores diésel. [ 5 ]
Bloque de cilindros y culata integrados
Algunos motores pequeños modernos de uso doméstico utilizan un diseño monobloque, donde la culata, el bloque y la mitad del cárter comparten la misma pieza fundida. Además del costo, una de las razones es lograr una menor altura total del motor. La principal desventaja es que las reparaciones se vuelven más laboriosas y poco prácticas.
Un ejemplo de motores con culatas integradas son los motores de las series GC y GXV de Honda, que a veces Honda denomina "Uniblock". [ 6 ]
Cárter y transmisión integrados
Varios automóviles con motores transversales han utilizado un bloque motor que consta de una transmisión y un cárter integrados. Entre los automóviles que han utilizado esta configuración se incluyen el Lamborghini Miura de 1966-1973 [ 7 ] y automóviles que utilizan los motores BMC de las series A y E. [ 8 ] [ 9 ] Este diseño a menudo implica que el motor y la transmisión compartan el mismo aceite.
Motocicletas como la Honda CB750 utilizan una disposición similar, con el bloque de cilindros y el cárter integrados con parte de la transmisión.
Muchos diseños de tractores agrícolas integran el bloque de cilindros, el cárter, la transmisión y el eje trasero en una sola unidad. Un ejemplo antiguo es el tractor Fordson .
Véase también
Referencias
- ↑ "Minimización de la masa del bloque del motor" . studedu.org . Consultado el 14 de mayo de 2024 .
- ↑ Kennedy, Rankin (1912). El motor y los automóviles De Dion-Bouton . El libro de los motores y generadores de energía modernos. Londres: Caxton. págs. 78–89 .
- 1 2 Ludvigsen, Karl (2005). El motor V12 . Haynes Publishing. ISBN 1-84425-004-0.
- ↑ Sorensen, Charles E.; Williamson, Samuel T. (1956). Mis cuarenta años con Ford . Nueva York: Norton. págs. 225–231 . ISBN 9780814332795.
{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda ) - ↑ Brooks, Robert (25 de enero de 2012). "Navistar ahora produce bloques de motor y culatas en CGI" . Foundry Management & Technology . Recuperado el 2 de mayo de 2017 .
- ↑ "Motores Honda de uso general: Serie GC - Monocilíndricos" . Archivado del original el 27/11/2010.Incluye dibujos seccionados
- ↑ "Lamborghini Miura SV (1971)" . www.netcarshow.com . Consultado el 12 de diciembre de 2018 .
- ↑ "Prototipos de las series H y K: el primer intento de BL de reemplazar la serie A" . www.aronline.co.uk . 22 de julio de 2017. Consultado el 12 de diciembre de 2018 .
- ↑ "Pequeño y triunfante: El Morris / Austin Mini" . www.ateupwithmotor.com . 1 de mayo de 2010. Consultado el 12 de diciembre de 2018 .
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