En un motor de combustión interna , el bloque del motor es la estructura que contiene los cilindros y otros componentes. El bloque del motor en un motor de automóvil primitivo consistía únicamente en el bloque de cilindros, al que se adjuntaba un cárter independiente . Los bloques de motor modernos suelen tener el cárter integrado con el bloque de cilindros como un solo componente. Los bloques de motor a menudo también incluyen elementos como conductos de refrigerante y galerías de aceite .
El término "bloque de cilindros" se utiliza a menudo indistintamente con "bloque de motor". Sin embargo, técnicamente, el bloque de un motor moderno (es decir, varios cilindros integrados con otro componente) se clasificaría como un monobloque .
La estructura principal de un motor consta normalmente de los cilindros , los conductos de refrigerante, las galerías de aceite, el cárter y la(s) culata(s) . Los primeros motores de producción de la década de 1880 a 1920 solían utilizar componentes separados para cada elemento, que se atornillaban durante el montaje del motor. Sin embargo, los motores modernos suelen combinar muchos elementos en un solo componente para reducir los costes de producción.
La evolución de los componentes separados a los bloques de motor monobloque ha avanzado gradualmente desde principios del siglo XX. La integración de elementos se ha basado en el desarrollo de técnicas de fundición y mecanizado . Por ejemplo, un motor V8 práctico y de bajo costo no era factible hasta que Ford desarrolló los métodos utilizados para construir su motor V8 de cabezal plano . Luego, otros fabricantes aplicaron esas técnicas a sus motores.
Un bloque de cilindros es una estructura que contiene el cilindro , además de las camisas de cilindros y los conductos de refrigerante. En las primeras décadas del desarrollo de los motores de combustión interna, los cilindros se solían fundir individualmente, por lo que los bloques de cilindros se solían producir por separado para cada cilindro. A partir de entonces, los motores comenzaron a combinar dos o tres cilindros en un bloque de un solo cilindro, y los motores combinaban varios de estos bloques de cilindros.
En los primeros motores con varias bancadas de cilindros (como los motores V6 , V8 o bóxer de 6 cilindros ), cada bancada estaba formada normalmente por uno o varios bloques de cilindros independientes. Desde la década de 1930, se han desarrollado métodos de producción en masa que permiten integrar ambas bancadas de cilindros en el mismo bloque de cilindros.
Los bloques de cilindros con revestimiento húmedo utilizan paredes de cilindros que son completamente desmontables y se ajustan al bloque mediante juntas especiales. Se denominan "revestimientos húmedos" porque sus lados exteriores entran en contacto directo con el refrigerante del motor. En otras palabras, el revestimiento es toda la pared del cilindro, en lugar de ser simplemente una manga.
Las ventajas de los revestimientos húmedos son una masa menor, requisitos de espacio reducidos y un calentamiento más rápido del refrigerante desde un arranque en frío, lo que reduce el consumo de combustible en el arranque y calienta la cabina del automóvil antes.
Los bloques de cilindros con revestimiento seco utilizan el material del bloque o un revestimiento discreto insertado en el bloque para formar la columna vertebral de la pared del cilindro. Se insertan manguitos adicionales en el interior, que permanecen "secos" en el exterior, rodeados por el material del bloque.
Tanto en los diseños con revestimiento húmedo como seco, los revestimientos (o mangas) se pueden reemplazar, lo que potencialmente permite una revisión o reconstrucción del motor sin reemplazar el bloque en sí. Sin embargo, existen opciones de reparación más prácticas.
El cárter es la estructura que alberga el cigüeñal . Al igual que los bloques de cilindros, este es principalmente un componente integrado en los motores modernos.
Los bloques de motor suelen estar fabricados con hierro fundido o una aleación de aluminio . Los bloques de aluminio son mucho más ligeros y transfieren el calor al refrigerante de forma más eficaz, pero los bloques de hierro conservan algunas ventajas, como la durabilidad y la reducción de la expansión térmica .
Reducción de peso mediante la selección de materiales . En la actualidad, la mayoría de los bloques de motor que se fabrican en serie son de fundición gris. La reducción de peso ha dado lugar a que se utilicen con mayor frecuencia aleaciones de aluminio y silicio para el bloque de motor en motores de pequeña cilindrada. Los bloques de motor de diseño comparable, pero que utilizan aleaciones de aluminio y silicio, no son más ligeros que los bloques de motor de hierro fundido en la misma proporción que los pesos específicos de los materiales.
En los bloques de motor fabricados en fundición gris, el peso se puede reducir mediante la optimización de la estructura y la fundición de paredes delgadas. Con esta técnica de fundición, generalmente es posible un espesor de pared de tan solo unos 3 mm. En comparación, las paredes de los bloques de motor de fundición suelen tener un espesor de entre 4,0 y 5,5 mm.
El uso de fundición de grafito vermicular (GGV), un material de fundición con gran resistencia, permite reducciones de peso de aproximadamente un 30% en comparación con materiales de fundición convencionales como el GG 25. La reducción de peso, en esta medida, requiere ingeniería para el bloque del motor, teniendo en cuenta las necesidades particulares del material. [1]
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Un motor en el que todos los cilindros comparten un bloque común se denomina motor monobloque . La mayoría de los motores modernos utilizan un diseño monobloque y pocos tienen un bloque independiente para cada cilindro. Esto ha dado lugar al término "bloque de motor", que suele implicar un diseño monobloque, aunque rara vez se utiliza "monobloque".
En los primeros años del motor de combustión interna, la tecnología de fundición no permitía producir piezas de gran tamaño con núcleos internos complejos (para camisas de agua, etc.). La mayoría de los primeros motores, en particular los de más de cuatro cilindros, tenían sus cilindros fundidos en pares o tríos de cilindros, que luego se atornillaban a un cárter independiente.
A medida que las técnicas de fundición fueron mejorando, se pudo producir un bloque de cilindros completo de 4, 6 u 8 cilindros en una sola pieza. Esta construcción monobloque era más sencilla y rentable de producir. Todos los cilindros y el cárter se podían fabricar en un solo componente para diseños de cilindros de motor recto . Uno de los primeros motores producidos con este método es el motor de 4 cilindros del Ford Modelo T , presentado en 1908. La técnica se extendió a los motores de seis cilindros en línea y se utilizó comúnmente a mediados de la década de 1920.
Hasta la década de 1930, la mayoría de los motores en V conservaban una fundición de bloque separada para cada banco de cilindros, con ambos atornillados a un cárter común (en sí mismo una fundición separada). Para la economía, algunos motores fueron diseñados para utilizar fundiciones idénticas para cada banco, izquierdo y derecho. [3] : 120 Una rara excepción fue el Lancia V12 de ángulo estrecho de 22½° de 1919, que utilizó una fundición de bloque único que combinaba ambos bancos. [3] : 50–53 El Ford V8 de cabeza plana , presentado en 1932, representó un desarrollo significativo en la producción de motores en V asequibles. Fue el primer motor V8 con una fundición de bloque de motor único, colocando un V8 en un automóvil asequible por primera vez. [4]
La camisa de agua común de los diseños monobloque permitió un espaciamiento más cercano entre los cilindros. El enfoque del diseño monobloque también mejoró la rigidez torsional de los motores a medida que aumentaban el número de cilindros, la longitud del motor y las potencias nominales.
La mayoría de los bloques de motor actuales, excepto algunos motores radiales o en V poco comunes y grandes motores marinos, utilizan un diseño monobloque con un bloque para todos los cilindros más un cárter integrado. En tales casos, los faldones de las bancadas de cilindros forman una especie de área de cárter, que todavía se suele llamar cárter a pesar de que ya no es una parte discreta.
El uso de camisas de cilindro y casquillos de cojinetes de acero minimiza el efecto de la relativa blandura del aluminio. Algunos diseños de motores utilizan pulverización térmica por arco de alambre transferido por plasma , en lugar de camisas de cilindro, para reducir aún más el peso. Estos tipos de motores también pueden estar hechos de hierro grafito compactado , como en algunos motores diésel. [5]
Algunos motores pequeños modernos de consumo masivo utilizan un diseño monobloque en el que la culata, el bloque y la mitad del cárter comparten la misma fundición. Además del costo, una razón para esto es producir una altura general del motor más baja. [ cita requerida ] La principal desventaja puede ser que las reparaciones se vuelven más lentas y poco prácticas.
Un ejemplo de motores con culatas integradas son los motores Honda de las series GC y GXV, que a veces Honda denomina "Uniblock". [6]
Varios automóviles con motores transversales han utilizado un bloque de motor que consta de una transmisión y un cárter integrados. Entre los automóviles que han utilizado esta disposición se incluyen el Lamborghini Miura de 1966 a 1973 [7] y los automóviles que utilizan los motores de las series A y E de BMC . [8] [9] Este diseño a menudo da como resultado que el motor y la transmisión compartan el mismo aceite.
Motocicletas como la Honda CB750 utilizan un diseño similar, con el bloque de cilindros y el cárter integrados con parte de la transmisión.
Muchos diseños de tractores agrícolas integran el bloque de cilindros, el cárter, la transmisión y el eje trasero en una sola unidad. Un ejemplo temprano es el tractor Fordson .