UNIDAD 4

ELEMENTOS FIJOS DEL MOTOR

ESTUDIO DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS.

• En un principio vamos ha estudiar todos y cada uno de los elementos que constituyen los motores tanto de explosión (Otto) como los de combustión (Diesel). Vamos ha estudiar conjuntamente las partes o elementos comunes de estos dos tipos de motores y posteriormente los elementos que diferencian su constitución.

ELEMENTOS COMUNES:
Dentro de los elementos comunes a los dos tipos de motores podemos clasificarlos como elementos fijos o soporte y elementos móviles o dinámicos.
ELEMENTOS FIJOS:
-BLOQUE MOTOR: Es el elemento que constituye el soporte estructural de todo el motor. Es el elemento más voluminoso y pesado del motor en el cual van alojados o acoplados el resto de la gran parte de elementos que componen el motor.
Formado por una serie de orificios los cuales constituyen los denominados cilindros en los cuales se alojaran los pistones. Dependiendo de la forma, disposición y características del bloque así podremos disponer de motores con cilindros en Línea, Horizontales opuestos y en “V”. La disposición en línea es la más clásica y común para la mayoría de los motores actuales. Ya que son motores de cilindradas relativamente medianas-bajas. No ocupan demasiado espacio debido a su pequeña cilindrada. El problema se plantea cuando tratamos de construir motores de elevadas cilindradas y un número elevado de cilindros. En estos casos se nos plantean varios problemas, básicamente constructivos; el primero es que si tratamos de construir un motor con un número de cilindros superior a 4 ó 5, el bloque motor adquiere unas dimensiones exageradamente grandes, dificultando su posterior montaje en el vehículo y la limitación en cuanto al diseño del mismo.

CULATA: Es la pieza que sirve, entre otras cosas, de cierre a los cilindros por su parte superior. En ella van alojadas, en la mayoría de los casos, las válvulas de admisión y escape. También conforma la cámara de combustión en aquellos motores en los que no posean pistones con cámara incorporada. Sirve como soporte y alojamiento, para los distintos elementos de encendido o inyección según el tipo de motor que se trate.
En motores con árbol de levas en cabeza es decir, con dicho árbol situado en la parte superior de la culata, la culata dispone de una serie de apoyos para albergar al árbol de levas. EN caso de que el motor tenga árbol de levas lateral o en bloque, en la culata s albergará el eje de balancines.
Al igual que el bloque la culata posee una serie de orificios por los cuales circula el agua del circuito de refrigeración y que están comunicados a su vez con los orificios del bloque.
Debido a las condiciones de trabajo que soportan, tienen que ser resistentes a las altas temperaturas y ser buenas conductoras del calor. Para ello se fabrican de aleación ligera; antiguamente se fabricaban del mismo material que el bloque para evitar dificultades en la sujeción debido al coeficiente de dilatación de los materiales.
En culatas con cámara de combustión, éstas pueden ser de diferentes formas según la disposición y forma de los distintos elementos; eligiendo la forma que mejor se adapte al tipo de motor. Así pues podremos diferenciar los siguientes tipos:
.- Cámara alargada: Se emplea en motores con válvulas laterales. Presenta una gran superficie interior con zonas separadas del punto de ignición, formando rincones que dan lugar a depósitos de carbonilla que da lugar al autoencendido. Pero tienen la gran ventaja de ser de construcción económica.
.- Cámara de bañera y en cuña: Se emplea en culatas con bujías laterales. Posee la gran ventaja de que el recorrido de la chispa es muy corto y limita el exceso de turbulencias en el gas.
.- Cámara cilíndrica: Una de las más utilizadas en la actualidad debido a su sencillez de diseño y fácil realización.
.- Cámara hemiesférica: Es de todas, la que más se aproxima a la forma ideal. Las válvulas se disponen una a cada lado de la cámara y la bujía en el centro. Tiene la enorme desventaja de que necesita doble sistema de distribución, un árbol de levas por cada fila de válvulas.

Para motores diesel existen dos tipos de cámaras; las cuales se clasifican según el tipo de inyección empleada (inyección directa o inyección indirecta).
- Cámara de inyección indirecta o precámara de combustión: Este tipo de cámaras se divide en dos partes; una que es la cámara propiamente dicha que la conforma la culata o bien en el propio cilindro, y una cámara de precombustión alojada en la misma culata. Estas dos cámaras están comunicadas entre sí por medio de unos orificios denominados difusores. Cuando la válvula de admisión se abre parte del aire aspirado entra dentro de la precámara en la cual cuando se comprime lo suficiente se abre el inyector que debido a la elevada temperatura y presión del aire, ésta comienza a combustionar, siguiendo dicha combustión hasta la cámara de combustión principal, donde termina de combustionar por completo toda la mezcla.
Este tipo de cámaras poseen la ventaja de ser más silenciosas y conseguir una combustión más suave y progresiva castigando menos a los elementos como el pistón. Aunque también posee el inconveniente del arranque en frío ya que la cámara debe alcanzar una temperatura de entre 500 y 1000 ºC para poder combustionar la mezcla. Para evitar este problema se emplean resistencias eléctricas denominadas “calentadores” que a la hora de poner el motor en marcha calienta la precámara, permitiendo un óptimo arranque. Existen, en cuanto a tipos de cámaras, una serie de variantes cuyo funcionamiento y disposición es prácticamente el mismo que el citado anteriormente, como por ejemplo; Cámara de turbulencia y Cámara de reserva de aire.

Cámara de inyección directa: Este tipo de cámaras son la base de casi todos los motores diesel que se fabrican en la actualidad. Consta de una única cámara de combustión en la cual se inyecta el combustible a alta presión por medio del inyector el cual, a diferencia de los inyectores utilizados en el otro tipo de inyección, posee varios orificios de salida de combustible. Este sistema posee la ventaja de tener un mejor arranque en frío, y un menor consumo de combustible aportando para características constructivas iguales una mayor potencia. El inconveniente de este tipo de motores es su excesivo ruido. En la actualidad este tipo de motores gracias a las nuevas tecnologías y al descubrimiento de nuevos materiales más resistentes y ligeros, han conseguido suprimir parte de sus inconvenientes; como por ejemplo el elevado ruido, el tiempo de respuesta (reprise), etc...
un principio este tipo de motores no utilizaba calentadores, pero en la actualidad se incorporan para mejorar el arranque en frío, haciéndose éste casi perfecto.

JUNTA DE LA CULATA: Tanto la culata como el bloque motor van separados entre sí por medio de una junta denominada Junta de la Culata la cual permite una perfecta unión entre ambos elementos y una estanqueidad casi perfecta entre las cavidades de los dos elementos. Construida a base de amianto y metal que la hacen resistente a la temperatura y a los esfuerzos mecánicos.
  
TAPA DE BALANCINES Y CARTER: Son los dos elementos que cierran al motor uno por la parte de arriba y el otro por la parte de abajo.
CARTER: Es la pieza que cierra al motor por la parte posterior. Cumple varias misiones; una de ellas es la de proteger a los elementos móviles (cigüeñal), también sirve de recipiente para el aceite de engrase y cumple el cometido de refrigerar dicho aceite. Se construye de chapa embutida y en su parte más baja lleva practicado un orificio de vaciado del aceite de engrase. Existen modelos en los cuales se les practica una serie de orejas o laminaciones que sirven para la mejor refrigeración del aceite del engrase.
Unido al bloque por medio de unos tornillos y una junta de corcho para evitar fugas de aceite.
TAPA DE BALANCINES: Al igual que el cárter esta tapa sirve de cierre al motor por su parte superior. Construida de chapa embutida cuya misión es la de proteger a los elementos móviles. Unida a la culata por medio de unos tornillos que roscan en unos agujeros ciegos practicados en la culata y una junta de corcho que evita pérdidas de aceite.

 COLECTORES DE ADMISIÓN Y ESCAPE:
COLECTOR DE ADMISIÓN: Es el elemento encargado de hacer llegar lo mejor posible la mezcla aire-gasolina para motores Otto, y el aire para motores diesel y gasolina de inyección directa, al interior de los cilindros. Suele estar construido de aluminio ya que es un elemento que no está sometido a grandes temperaturas ya que los gases que entran son gases frescos. El número de orificios del colector dependerá del número de cilindros del motor, así pues si el motor tiene 4 cilindros, el colector tendrá cuatro orificios.
COLECTOR DE ESCAPE: Sirve de camino de salida de los gases quemados en la combustión hacia el exterior. Soportan grandes temperaturas por ello que se fabriquen de hierro fundido con estructura perlítica para darle una buena resistencia a las altas temperaturas.
Existen varios tipos de colectores como los de tubos múltiples los cuales se utilizan en motores rápidos.
En ocasiones se disponen los colectores de admisión y escape entrelazados entre sí. Este sistema hace que el motor cuando está frío nos caliente los gases de admisión y evite una excesiva condensación en el arranque en frío.
Ambos colectores van unidos a la culata por medio de un sistema de espárrago y tuerca. Y en medio de los dos se coloca una junta de papel parafinado para el colector de admisión y otra de amianto para el de escape.