Culata del motor de combustión interna

El término "culata" no surgió por accidente. Al igual que en la cabeza humana, las acciones más complejas e importantes de un motor de combustión interna tienen lugar en la culata. La culata es así parte del motor de combustión interna, ubicada en su parte superior (superior). Está entrelazado con los conductos de aire de los conductos de admisión y escape, contiene partes del mecanismo de válvulas, inyectores y bujías o bujías incandescentes. La culata cubre la parte superior del bloque de cilindros. La culata puede ser una para todo el motor, separada para cada cilindro o separada para una fila separada de cilindros (motor en forma de V). Fijado al bloque de cilindros con tornillos o pernos.

Funciones de la culata de cilindros

• Forma el espacio de combustión, forma el espacio de compresión o parte de él.
• Proporciona reemplazo de carga del cilindro (motor de 4 tiempos).
• Proporciona refrigeración para la cámara de combustión, bujías y válvulas.
• Cierra la cámara de combustión estanca al gas y al agua.
• Prevé la colocación de la bujía o el inyector.
• Captura y dirige la presión de combustión - alto voltaje.

División de culatas

• Culatas de cilindros para motores de dos y cuatro tiempos.
• Culatas de cilindros para motores de encendido por chispa y encendido por compresión.
• Cabezales refrigerados por aire o agua.
• Culatas separadas para un cilindro, culata para motor en línea o en forma de V.
• Culata de cilindros y sincronización de válvulas.

Junta de culata

Hay una junta entre la culata y el bloque de cilindros, que cierra herméticamente la cámara de combustión y evita que el aceite y el refrigerante se escapen (se mezclen). Dividimos los sellos en el llamado metal y los combinamos.

Los sellos metálicos, es decir, de cobre o aluminio, se utilizan en motores pequeños de alta velocidad refrigerados por aire (scooters, motocicletas de dos tiempos de hasta 250 cc). Los motores refrigerados por agua utilizan un sello que consta de fibras orgánicas ricas en grafito unidas a un soporte metálico a base de plástico.

Cubierta de tapa de cilindro

Una parte importante de la culata también es una cubierta que cubre el tren de válvulas y evita que el aceite se filtre al entorno del motor.

Características principales de la culata de un motor de dos tiempos.

La culata de cilindros para motores de dos tiempos suele ser simple, refrigerada por aire (tiene nervaduras en la superficie) o líquida. La cámara de combustión puede ser simétrica, biconvexa o redonda, a menudo con un espacio antidetonante. La rosca de la bujía se encuentra en el eje del cilindro. Puede estar hecho de hierro fundido gris (diseños de motores antiguos) o aleación de aluminio (utilizado actualmente). La conexión de la cabeza de un motor de dos tiempos al bloque de cilindros puede ser roscada, embridada, acoplada con tornillos de apriete o incluso una cabeza sólida.

Características principales de la culata de un motor de cuatro tiempos.

El diseño de la culata para motores de cuatro tiempos también debe contemplar un cambio en el desplazamiento de los cilindros del motor. Contiene canales de entrada y salida, partes del mecanismo de distribución de gas que controlan las válvulas, las propias válvulas, junto con sus asientos y guías, hilos para fijar la bujía y las boquillas, canales para el flujo de medios lubricantes y refrigerantes. También es parte de la cámara de combustión. Por lo tanto, es desproporcionadamente más complejo en diseño y forma en comparación con la culata de un motor de dos tiempos. La culata de un motor de cuatro tiempos está hecha de hierro fundido gris de grano fino, hierro fundido aleado o acero forjado, el llamado acero fundido o aleaciones de aluminio para motores refrigerados por líquido. Los motores enfriados por aire usan aleaciones de aluminio o hierro fundido. El hierro fundido casi nunca se usa como material de cabeza y ha sido reemplazado por aleación de aluminio. El aspecto decisivo de la producción de metales ligeros no es tanto el bajo peso como la excelente conductividad térmica. Dado que el proceso de combustión tiene lugar en la culata, lo que genera un calor intenso en esta parte del motor, el calor debe transferirse al refrigerante lo antes posible. Y luego la aleación de aluminio es un material muy adecuado.

La cámara de combustión

La cámara de combustión también es una parte muy importante de la culata. Debe tener la forma correcta. Los principales requisitos para una cámara de combustión son:

• Compacidad que limita la pérdida de calor.
• Permita el uso del número máximo de válvulas o un tamaño de válvula suficiente.
• Apertura óptima del llenado del cilindro.
• Coloque la vela en el lugar más rico al final del apretón.
• Prevención de la ignición por detonación.
• Supresión de hotspots.

Estos requisitos son muy importantes porque la cámara de combustión influye en la formación de hidrocarburos, determina el curso de la combustión, el consumo de combustible, el ruido de combustión y el par. La cámara de combustión también determina la relación de compresión máxima e influye en la pérdida de calor.

Formas de la cámara de combustión

a - baño, b - hemisférico, c – cuña, d – Hemisférica asimétrica, e - Heronov-v pieste

Entrada y salida

Ambos puertos de entrada y salida terminan con un asiento de válvula, ya sea directamente en la culata de cilindros o con un asiento insertado. Un asiento de válvula recto se forma directamente en el material de la cabeza o puede denominarse así. Sillín en línea fabricado con materiales de aleación de alta calidad. Las superficies de contacto se rectifican con precisión a medida. El ángulo de bisel del asiento de la válvula suele ser de 45 °, ya que este valor logra una buena estanqueidad cuando la válvula está cerrada y el asiento es autolimpiante. Las válvulas de succión a veces se inclinan 30 ° para un mejor flujo en el área del asiento.

Guías de válvulas

Las válvulas se mueven en las guías de válvulas. Las guías de válvula pueden estar hechas de hierro fundido, aleación de aluminio-bronce o directamente en el material de la culata.

Válvulas en la culata del motor.

Se mueven en guías y las propias válvulas descansan sobre los asientos. La válvula como parte de la válvula de control para motores alternativos de combustión interna está sujeta a esfuerzos mecánicos y térmicos durante el funcionamiento. Desde un punto de vista mecánico, se carga principalmente con la presión de los gases de combustión en la cámara de combustión, así como con la fuerza de control dirigida desde la leva (gato), la fuerza de inercia durante el movimiento alternativo, así como fricción mecánica. yo mismo. El estrés térmico es igualmente importante, ya que la válvula está influenciada principalmente por la temperatura en la cámara de combustión, así como por la temperatura alrededor de los gases de combustión calientes que fluyen (válvulas de escape). Son las válvulas de escape, especialmente en los motores sobrealimentados, las que están expuestas a cargas térmicas extremas, y la temperatura local puede alcanzar los 900 ° C. El calor se puede transferir al asiento con la válvula cerrada y al vástago de la válvula. La transferencia de calor desde la cabeza al vástago se puede aumentar llenando la cavidad dentro de la válvula con un material adecuado. La mayoría de las veces, se usa gas de sodio licuado, que llena la cavidad del vástago solo hasta la mitad, de modo que cuando la válvula se mueve, la parte interna se enjuaga intensamente con líquido. La cavidad del vástago en motores más pequeños (de pasajeros) se hace perforando un orificio; en el caso de motores más grandes, parte de la cabeza de la válvula también puede ser hueca. El vástago de la válvula suele estar cromado. Por tanto, la carga térmica no es la misma para distintas válvulas, también depende del proceso de combustión en sí y provoca tensiones térmicas en la válvula.

Las cabezas de las válvulas de entrada suelen tener un diámetro mayor que las válvulas de escape. Con un número impar de válvulas (3, 5), hay más válvulas de admisión por cilindro que válvulas de escape. Esto se debe al requisito de lograr la máxima potencia específica posible y, por lo tanto, el mejor llenado posible del cilindro con una mezcla combustible de combustible y aire.

Para la producción de válvulas de aspiración se utilizan principalmente aceros con estructura de perlita, aleados con silicio, níquel, tungsteno, etc. En ocasiones se utiliza una aleación de titanio. Las válvulas de escape expuestas a esfuerzos térmicos están fabricadas con aceros de alta aleación (cromo-níquel) con estructura austenítica. El acero endurecido para herramientas u otro material especial se suelda al asiento del asiento. estelita (aleación maleable de cobalto con cromo, carbono, tungsteno u otros elementos).

Culata de dos válvulas

Culata de tres válvulas

Culata de cuatro válvulas

Culata de cinco válvulas