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Materiales del motor; colectores
Imagen 11.22
Los colectores de admisión y escape están sometidos a diferentes solicitaciones mecánicas y térmicas.
El de admisión trabaja a bastante menor temperatura y presiones, estas se incrementan con sobrealimentación y también la temperatura de funcionamiento, pero será en cualquier caso bastante inferior a la del colector de escape.
En este colector las presiones son mucho más elevadas, así como la temperatura, evacua gases quemados, requiriendo ser de hierro o materiales que soporten sus condiciones de funcionamiento.
Con los elementos anticontaminantes se incrementa la temperatura de la línea de escape, aún más con sobrealimentación y se ha de tener en cuenta en el diseño del motor.
Resumiendo, las cargas mecánicas y térmicas son mucho más altas en el colector de escape que en el de admisión.
Se podrían diseñar los materiales de construcción de cada colector en función de sus requerimientos técnicos, pero entra en juego otro detalle, la transmisión de calor entre los colectores de admisión y escape, que depende de que la culata sea de flujo lateral o transversal.
Con flujo lateral están ambos colectores muy próximos en el mismo lado de la culata, y con flujo transversal separados pues están en lados opuestos de la culata.
En el primer caso, flujo lateral, las cargas térmicas en ambos colectores se aproximan por lo que los materiales serán parecidos o adaptados para pequeñas diferencias de temperatura.
Con flujo transversal se pueden diseñar los materiales de cada colector para sus solicitaciones, pudiendo ser los de admisión de aluminio e incluso de plásticos específicos, con la ventaja añadida de menor peso.
Estos son los materiales en los motores de las imágenes.
- Motor 1; culata de flujo transversal, colector de admisión de aluminio, colector de escape de fundición de hierro, culata de aluminio, bloque de fundición y cárter de chapa de acero.
- Motor 2; culata de flujo lateral, colectores de admisión y escape de fundición de hierro, culata y bloque de fundición y cárter de chapa de acero.
- Motor 3; culata de flujo transversal, colectores de admisión de plástico, colector de escape de fundición, culata, bloque y cárter de aluminio.
Cilindro y camisa
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Hay diferentes formas de integrar los cilindros en el bloque motor.
Mecanizados en el bloque
- Con el bloque de fundición de hierro, motor 4, se pueden mecanizar los cilindros en el bloque, con tratamientos específicos de dureza en su superficie de contacto con pistones y segmentos para lograr la duración prevista.
- Se suelen dar diámetros de sobremedida para cuando el desgaste ovaliza los cilindros, que se acompañan de los segmentos de reparación adecuados para asegurar la estanqueidad.
- Si se supera la sobremedida autorizada en la reparación, espesor del tratamiento de fricción, la dureza del material en contacto con los segmentos y pistones no será la adecuada.
- También se puede incorporar el conjunto de cilindros en el bloque quedando integrados y dejando la cámara de líquido de refrigeración alrededor, es el motor 5.
- La reparación por el desgaste de ovalización es como el anterior.
Camisas “secas”
- Cuando los cilindros son desmontables del bloque se denominan camisas.
- Una forma de montar las camisas en el bloque es en unos cilindros receptores sobre los que acoplan, es el motor 6 con bloque de aluminio.
- Como las camisas “secas” están tratadas en su superficie interna para las fricciones con los pistones y segmentos es un sistema adecuado para bloques de aluminio como el de este motor.
- Cuando se ovalizan las camisas se sustituyen por otras de las mismas medidas y sus pistones/segmentos.
- Las camisas no están en contacto directo con el líquido de refrigeración, por eso se identifican como camisas “secas”.
Camisas “húmedas”
- En este caso las camisas asientan directamente en la parte inferior de bloque que no tiene cilindros receptores, por lo que ha de ser el anclaje estanco, es el motor 7 con 6 cilindros en V y bloque de aluminio.
- Las camisas están en contacto directo con el líquido de refrigeración por eso se denominan “húmedas”.
- Al ovalizarse las camisas se sustituyen por otras nuevas así como pistones y segmentos., es el equipo motor.
Estas tecnologías de cilindros y camisas se pueden utilizar con bloques de motor de fundición de hierro o aluminio indistintamente, no han de ser necesariamente como los ejemplos de las explicaciones.
Implantaciones técnicas, ruedas motrices y número y disposición de los cilindros
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- 1. Saab 92; motor transversal delantero de 2 cilindros en línea 2L. Refrigerado por agua. Tracción (delantera).
- 2. Pegaso Z 102; motor longitudinal delantero de 8 cilindros en V 8V transaxle con el embrague al lado del motor. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 3. Lamborghini Miura; motor transversal central de 12 cilindros en V 12V. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 4. DeLorean DMC12; motor longitudinal trasero por detrás del eje de 6 cilindros en V. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 5. Volkswagen New Beetle 3.2; motor transversal delantero de 6 cilindros en V estrecha 6VE. Refrigerado por líquido. Tracción (delantera).
Imagen 11.25
- 6. Morris Mini; motor transversal delantero de 4 cilindros en línea 4L. Refrigerado por líquido. Tracción (delantera).
- 7. Citroën 2CV; motor longitudinal delantero por delante del eje de dos cilindros horizontales 2H. Refrigerado por aire y aceite. Tracción (delantera).
- 8. Bugatti Royale; motor longitudinal delantero transaxle de 8 cilindros en línea 8L, con el embrague entre el motor y la caja de cambios con dos árboles de transmisión. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 9. Sabb 93; motor longitudinal delantero por delante del eje de 3 cilindros en línea 3L. Refrigerado por líquido. Tracción (delantera).
- 10. Mazda 360; motor longitudinal trasero por detrás del eje de dos cilindros en V 2V. Refrigerado por aire y aceite. Propulsión (tracción trasera).
Imagen 11.26
- 11. Jaguar Type E; motor longitudinal delantero de 6 cilindros en línea 6L. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 12. Porsche 914; motor longitudinal central de 6 cilindros horizontales 6H. Refrigerado por aire y aceite. Propulsión (tracción trasera).
- 13. Cadillac Sixteen; motor longitudinal delantero de 16 cilindros en V 16V. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 14. Audi Coupé Quattro; motor longitudinal delantero por delante del eje de 5 cilindros en línea 5L. Refrigerado por líquido. 4×4.
- -5. Volkswagen Touareg 5.0 TDI; motor longitudinal delantero de 10 cilindros en V 10V. Refrigerado por líquido. 4×4.
Imagen 11.27
- 16. Subaru XV; motor longitudinal delantero por delante del eje de 4 cilindros horizontales 4H. Refrigerado por líquido. 4×4.
- 17. Mitsubishi Outlander; motor transversal delantero de 4 cilindros en línea 4L. Refrigeración por líquido. 4×4.
- 18. Ferrari Testarossa; motor longitudinal central de 12 cilindros horizontales 12H. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 19. Lancia Lambda; motor longitudinal delantero de 4 cilindros en V estrecha 4VE. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 20. Porsche 917; motor longitudinal central de 8 cilindros horizontales 8H. Refrigeración por aire y aceite. Propulsión (tracción trasera).
Imagen 11.28
- 21. Volkswagen Beetle; motor longitudinal trasero por detrás del eje de 4 cilindros horizontales 4H. Refrigerado aire y aceite. Propulsión (tracción trasera).
- 22. Citroën DS21; motor longitudinal delantero por detrás del eje de 4 cilindros en línea. Refrigerado por líquido. Tracción (delantera).
- 23. Lancia Dilambda; motor longitudinal delantero de 8 cilindros en V estrecha 8VE. Refrigerado por líquido. Propulsión (tracción trasera).
- 24. Sabb 96; motor longitudinal delantero por delante del eje de 4 cilindros en V 4V. Refrigerado por líquido. Tracción (delantera).
- 25. Volkswagen New Beetle 2.7; motor transversal delantero de 5 cilindros en V estrecha 5VE. Refrigerado por líquido. Tracción (delantera).
Árboles de equilibrado del motor
Con el volante de inercia se reducen las vibraciones del motor, pero los resultados pueden ser insuficientes para los objetivos.
Para disminuir más las vibraciones sin incrementar el peso del volante de inercia del motor, que afecta a su respuesta, se recurre a árboles de equilibrado, como se ve en las imágenes 11.29.
Son ejes o árboles paralelos al cigüeñal que pueden girar en su mismo sentido o el opuesto, entonces son contra rotantes.
Se pueden ubicar a la altura del cigüeñal, por encima o por debajo, uno o más y contienen masas de inercia que se oponen a las vibraciones de funcionamiento del motor.
Esta tecnología permite reducir las vibraciones de los motores “down size” con menor número de cilindros para que no afecte al confort de marcha.
