PARTES FIJAS DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
BLOQUE DE CILINDROS
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 agua de enfriamiento, 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).
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.
Resistiendo peor al roce de los pistones, los bloques de aluminio tienen los cilindros normalmente revestidos con camisas de acero.
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.
Hay dos formas de hacer la parte interior del cilindro, por donde corre el pistón. Una es dar un tratamiento superficial al propio metal del bloque, que consiste en recubrirlo de un capa muy resistente de otro material distinto del que tiene el bloque. Por ejemplo, los recubrimientos a base níquel y silicio son de este tipo.
La otra es colocar dentro del cilindro una pieza aparte, que es la que se denomina «camisa». Una ventaja de la camisa es que, en caso de desgaste o deformación, se puede cambiar. Un inconveniente es que hacen que el motor ocupe más espacio.
Las camisas de cilindros deben reunir las condiciones siguientes:
- Suficiente solidez para aguantar la fuerza de los gases.
- Buena resistencia al desgaste del espejo del cilindro durante un largo plazo de funcionamiento del motor.
- Altas propiedades anti fricción y anticorrosivos.
- Empaquetadura firme.
- Posibilidad de dilatarse en sentido longitudinal (para las camisas húmedas)
Hay camisas secas y camisas húmedas. Las camisas bañadas directamente por el líquido de refrigeración se llaman húmedas , y las camisas cuya superficie externa está en contacto con la superficie interna del cilindro reciben el nombre de camisas secas .
Camisas húmedas
Las camisas húmedas extraen mejor el calor y se usan en los motores forzados. Los bloques-cárter de camisas húmedas son menos rígidos que los de camisas secas.
Para aumentar la rigidez de las camisas húmedas su superficie externa se hace algunas veces con tendones circulares.
Las camisas húmedas se refrigeran mejor y se pueden sustituir con facilidad cuando se deterioran, sin necesidad de quitar el motor del chasis. En este caso se montan camisas, émbolos y segmentos nuevos por lo que se encarece el costo a diferencia de las camisas secas.
Para que conserve su forma geométrica, la camisa tiene dos resaltes anulares guiadores (uno arriba y otro abajo), siendo el diámetro del inferior algo más pequeño que el del superior. Las superficies de apoyo de las camisas húmedas se colocan en unos salientes anulares que tiene el bloque de cilindros cuya rigidez debe ser suficiente para que al apretar los espárragos se altere lo menos posible la forma geométrica de la camisa.
Camisas secas
El empleo de camisas secas postizas da la posibilidad de conseguir superficies altamente resistentes al desgaste con pequeños gastos de materiales de aleación caros.
Las camisas secas se colocan a todo lo largo del cilindro (fig. 1, a) o solamente en su parte superior (fig. 1, b), donde se observa el mayor desgaste. A veces las camisas secas se colocan en el cilindro libremente en toda su longitud, dejando un pequeño huelgo. Así, en algunos motores el huelgo entre la camisa y el cilindro llega a 0,05 mm. Cuando el motor funciona esta holgura desaparece, debido a que la [[temperatura]Τ de las camisas no es igual a la de las paredes del bloque. Las camisas secas ajustadas a presión que se colocan a todo lo largo del cilindro pueden carecer de rebordes anulares de apoyo.
A diferencia de las camisas húmedas este tipo de camisas permite ser maquinada, aumentando el diámetro interior, hasta un número de veces especificados por el fabricante para lo cual se disponen de émbolos y segmentos nuevos que se ajusten a las nuevas medidas y cuando no admite reparación puede ser sustituida por una nueva de medida original.
Estructura
El bloque-cárter de los motores de automóvil se hace frecuentemente con camisas postizas. La rigidez del bloque de cilindros depende del tipo de camisa y de su ajuste.
Para evitar que la camisa se desplace axialmente si se agarrota el émbolo se deben utilizar anillos de apoyo de seguridad 1 (fig. 2). La holgura s permite que la camisa se desplace libremente al deformarse termicamente.
Los salientes anulares en que descansan los planos de apoyo de las camisas se pueden hallar junto a la superficie del bloque (fig. 3, a), o a una distancia de dicha superficie igual a 1/3 - 1/2 del diámetro del cilindro (fig. 3, b), o en la parte inferior del bloque (fig. 3, c).
Con la posición más baja del plano de apoyo de la camisa con respecto a la culata de los cilindros, mejoran las condiciones de refrigeración de la parte superior de la camisa y desciende la temperatura de los segmentos del émbolo.
La junta de la camisa con la culata de los cilindros se puede empaquetar haciendo una ranura circular 1 (fig. 3, b) en la culata de los cilindros, lo que da la posibilidad de disminuir el espesor de la parte superior de la camisa y, de esta forma, conseguir que se caliente un poco menos. El área de la superficie anular de apoyo de la camisa húmeda de fundición no excede del 15% del área del émbolo (fig. 4, a). Los salientes de apoyo pueden ser de formas diversas (fig. 4, a y b). A pesar de las ventajas que hemos indicado, el uso de las camisas cambiables complica la construcción del motor y aumenta su masa y costo.
Materiales
En la mayoría de los casos las camisas se hacen de fundición ácido-resistente de alta aleación con estructura austenítica, a veces se hacen de acero 38XM1OA. El desgaste de las camisas, que depende de la dureza de la superficie del espejo del cilindro, aumenta al disminuir la dureza. Así, por ejemplo, las camisas cuya dureza es HB 140 - 160 se desgastan 2 veces antes que las que tienen la dureza HB 220 - 250 (siendo la dureza de los segmentos de los émbolos HB 230 -260).
Para elevar su resistencia, el espejo de los cilindros se recubre de una capa delgada de cromo poroso (de 0,05 -0,08 mm de espesor). Cuando el diámetro del cilindro no es mayor de 250 mm el recubrimiento antedicho es seguro.
Las camisas de acero se colocan solamente en los motores de gran potencia. El espejo de estos cilindros se distingue por su elevada resistencia al desgaste, ya que la superficie interna de la camisa se nitrura. La dura capa nitrurada resiste bien el desgaste y posee una considerable resistencia a la corrosión a alta temperatura. Al mismo tiempo aumenta la duración de los segmentos de fundición de los émbolos, porque el coeficiente de rozamiento de éstos con la superficie nitrurada es pequeño.
En el desgaste de las camisas y de los segmentos de los émbolos ejerce gran influencia el acabado de sus superficies (0,35 - 0,45 µ). El recubrimiento con una capa de cromo poroso del segmento superior del émbolo y el acabado antedicho de la superficie interna de la camisa contribuyen a elevar la resistencia al desgaste de las camisas y los segmentos.
Dimensiones estructurales
El espesor de las paredes de las camisas secas se hace igual a 3 - 5 mm, y el de las húmedas se determina por la correlación S=(0,06 - 0,10) D, teniendo en cuenta la posibilidad de mandrilar las camisas al hacer la reparación. El espesor de la pared de la camisa en las secciones de las ranuras de empaquetamiento no debe ser menor de 5 mm, y en las secciones de los resaltes anulares guiadores, 2 -3 mm mayor que el espesor mínimo.
Modos de aumentar la durabilidad
La duración de las camisas se puede aumentar de los modos siguientes:
Instalando un termostato en el sistema de refrigeración, en cuyo caso el desgaste de la camisa disminuye en 2 veces por término medio.
Utilizando ventilación en el cárter para desalojar los gases que llegan a él desde los cilindros.
Empleando filtros de papel de depuración fina.
Depurando el aire en dos etapas.
Colocando delante del radiador persianas mandadas por un termostato independiente.
