Motor monobloque - Monobloc engine
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Un motor monobloque o en bloque es un motor de pistón de combustión interna en el que algunos de los componentes principales (como la culata , el bloque de cilindros o el cárter ) se forman, generalmente por fundición , como una sola unidad integral, en lugar de ensamblarse más tarde. Esto tiene las ventajas de mejorar la rigidez mecánica y mejorar la fiabilidad del sellado entre ellos.
Las técnicas monobloque se remontan a los inicios del motor de combustión interna . El uso del término ha cambiado con el tiempo, generalmente para abordar el problema mecánico más urgente que afecta a los motores de su época. Ha habido tres usos distintos de la técnica:
- Culata y cilindro
- Bloque cilíndrico
- Bloque de cilindros y cárter
En la mayoría de los casos, cualquier uso del término describe la construcción de una sola unidad, en oposición a la práctica contemporánea más común. Donde la técnica monobloque se convirtió más tarde en la norma, el término específico cayó en desgracia. Ahora es una práctica habitual utilizar cilindros y cárteres monobloque, pero una cabeza monobloque (al menos para un motor en línea refrigerado por agua) se consideraría peculiar y obsoleta.
Cabeza de cilindro
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La junta de culata es el sello estático de mayor esfuerzo en un motor y fue una fuente de problemas considerables en los primeros años. La culata monobloque forma cilindro y culata en una sola unidad, evitando así la necesidad de un sello.
Junto con la falla de la junta de la culata, una de las partes menos confiables del primer motor de gasolina era la válvula de escape, que tendía a fallar por sobrecalentamiento. Una cabeza monobloque podría proporcionar una buena refrigeración por agua, reduciendo así el desgaste de la válvula, ya que podría extender la camisa de agua ininterrumpidamente alrededor de la cabeza y el cilindro. Los motores con juntas requerían una cara de contacto de metal con metal aquí, interrumpiendo el flujo de agua.
El inconveniente del cabezal monobloque es que el acceso al interior de la cámara de combustión (el volumen superior del cilindro) es difícil. El acceso a través del orificio del cilindro está restringido para mecanizar los asientos de las válvulas o para insertar válvulas en ángulo. Una restricción aún más seria es la decoquización y rectificado de los asientos de las válvulas, una tarea habitual en los motores más antiguos. En lugar de quitar la culata desde arriba, el mecánico debe quitar los pistones, las bielas y el cigüeñal desde abajo.
Una solución a esto para los motores de válvulas laterales fue colocar un tapón roscado directamente encima de cada válvula y acceder a las válvulas a través de esta (ilustrada). Las roscas cónicas del tapón roscado proporcionaron un sello confiable. Para los motores de baja potencia, esta fue una solución popular durante algunos años, pero fue difícil enfriar este enchufe, ya que la camisa de agua no se extendía hasta el interior del enchufe. A medida que aumentaba el rendimiento, también se volvió importante tener mejores diseños de cámaras de combustión con menos "espacio muerto". Una solución fue colocar la bujía en el centro de esta bujía, que al menos aprovechaba el espacio. Esto colocó la bujía más lejos de la cámara de combustión, lo que condujo a largos trayectos de llama y un encendido más lento.
Durante la Primera Guerra Mundial , el desarrollo del motor de combustión interna progresó enormemente. Después de la guerra, cuando se reanudó la producción de automóviles civiles, la culata monobloque se requirió con menos frecuencia. Solo los autos de alto rendimiento como el Leyland Eight de 1920 persistieron en él. Bentley y Bugatti fueron otras marcas de carreras que se adhirieron notablemente a ellas, durante la década de 1920 y hasta la década de 1930, siendo el más famoso el utilizado en los motores de carreras de cuatro cilindros en línea Offenhauser estadounidenses especialmente diseñados, diseñados y construidos por primera vez en la década de 1930.
Los motores de las aeronaves en este momento estaban comenzando a utilizar altas presiones de sobrealimentación , aumentando la tensión en sus juntas de culata. Motores como el Rolls-Royce Buzzard usaban cabezales monobloque para mayor confiabilidad.
Los últimos motores que hicieron un uso generalizado de las culatas monobloque fueron los grandes motores radiales de aviones refrigerados por aire , como el Wasp Major . Estos tienen cilindros individuales, por lo que el acceso es menos restringido que en un motor en línea con un cárter y cilindros monobloque, como la mayoría de los motores modernos. Como tienen una alta potencia específica y requieren una gran fiabilidad, las ventajas del monobloque siguen siendo atractivas.
Los motores de aviación general como Franklin , Continental y Lycoming todavía se fabrican nuevos y continúan usando cilindros individuales monobloque, aunque Franklin usa una manga extraíble. En su construcción se utiliza una combinación de materiales, como acero para los cilindros de los cilindros y aleaciones de aluminio para las culatas para ahorrar peso. Las técnicas de reconstrucción comunes incluyen cromado del interior de los cilindros de los cilindros en un acabado "agrietado" que imita el acabado " rayado " que normalmente se crea con el bruñido de cilindros típico. Los motores más antiguos que funcionan con gasolina automotriz sin plomo, según lo permiten los certificados de tipo suplementarios aprobados por la FAA, pueden requerir el reemplazo de válvulas y asientos por mecanizado más frecuente. Se utilizan herramientas especiales para mantener los asientos de las válvulas en estos cilindros. Se deben realizar pruebas no destructivas para buscar fallas que puedan haber surgido durante el uso extremo, daños al motor por una parada repentina de la hélice o una operación prolongada del motor en cada revisión o reconstrucción.
Históricamente, las dificultades del mecanizado y el mantenimiento de una culata monobloque fueron y siguen siendo un grave inconveniente. A medida que las juntas de culata se volvieron capaces de soportar un mayor calor y presión, la técnica dejó de utilizarse. Es casi desconocido hoy en día, pero ha encontrado algunos usos específicos, ya que la técnica de las culatas de cilindros monobloque fue adoptada por el fabricante de motores modelo japonés Saito Seisakusho para sus motores de cuatro tiempos de encendido por chispa y de combustión luminosa para las necesidades de propulsión de aviones RC .
Los cilindros monobloque también continúan utilizándose en motores pequeños de ciclo de 2 tiempos para equipos de potencia utilizados para el mantenimiento de céspedes y jardines, como podadoras de hilo, cultivadores y sopladores de hojas.
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Bloque cilíndrico
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La tecnología de fundición en los albores del motor de combustión interna podía fundir de forma fiable fundiciones grandes o fundiciones con núcleos internos complejos para permitir las camisas de agua, pero no ambas simultáneamente. La mayoría de los primeros motores, particularmente aquellos con más de cuatro cilindros, tenían sus cilindros fundidos como pares o triples de cilindros, luego atornillados a un solo cárter.
A medida que mejoraban las técnicas de fundición, todo el bloque de cilindros de cuatro, seis o incluso ocho cilindros se podía fundir como uno. Esta era una construcción más simple, por lo tanto menos costosa de fabricar, y la camisa de agua comunal permitía un espaciado más estrecho entre los cilindros. Esto también mejoró la rigidez mecánica del motor, contra la flexión y el giro torsional cada vez más importante, a medida que aumentaba el número de cilindros y la longitud del motor. En el contexto de los motores de avión, el precursor no monobloque de los cilindros monobloque fue una construcción en la que los cilindros (o al menos sus camisas) se fundieron individualmente y la camisa de agua exterior se aplicó más tarde a partir de una lámina de cobre o acero. Esta compleja construcción era cara, pero liviana, por lo que solo se usaba ampliamente para aviones.
Los motores en V permanecieron con un bloque de fundición separado para cada banco . Los complejos conductos necesarios para los colectores de entrada entre los bancos eran demasiado complicados para fundirlos de otro modo. Por economía, algunos motores, como el V12 Pierce-Arrow , fueron diseñados para usar fundiciones idénticas para cada banco, izquierda y derecha. Algunos motores raros, como el Lancia 22½ ° V12 de ángulo estrecho de 1919, utilizaron un solo bloque de fundición para ambos bancos.
Los cilindros modernos, a excepción de los motores refrigerados por aire y algunos motores en V , ahora se funden universalmente como un solo bloque de cilindros, y las culatas modernas casi siempre son componentes separados.
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Caja del cigüeñal
A medida que la fundición mejoró y los bloques de cilindros se convirtieron en un monobloque, también fue posible fundir los cilindros y el cárter como una sola unidad. La razón principal de esto fue mejorar la rigidez de la construcción del motor, reduciendo la vibración y permitiendo velocidades más altas.
La mayoría de los motores, excepto algunos motores en V, son ahora un monobloque de cárter y bloque de cilindros.
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Motores modernos: bloque, cabezal y cárter combinados
Los motores pequeños de la familia Honda GC de uso liviano y de grado de consumo utilizan un diseño monobloque en el que la culata, el bloque y la mitad del cárter comparten la misma fundición, denominada "uniblock" por Honda. Una razón para esto, además del costo, es producir una altura total del motor más baja. Al ser un diseño OHC refrigerado por aire , esto es posible gracias a las técnicas actuales de fundición de aluminio y la falta de espacios huecos complejos para la refrigeración líquida. Las válvulas son verticales para permitir el montaje en este espacio reducido. Por otro lado, realizar reparaciones básicas requiere tanto tiempo que el motor puede considerarse desechable. -Deber Comercial Honda GX motores -Familia (y sus muchos populares imitaciones ) tienen un diseño más convencional de una sola cárter y el cilindro de colada, con una cabeza de cilindro separado.
Honda produce muchos otros monobloques cabeza-bloque-cárter con una variedad de nombres diferentes, como la serie GXV. Todos ellos pueden identificarse externamente por una junta que biseca el cárter en un ángulo de aproximadamente 45 °.