En un motor de combustión interna , el bloque motor es la estructura que contiene los cilindros y otros componentes. El bloque de motor de uno de los primeros motores de automóvil consistía únicamente en el bloque de cilindros, al que se adjuntaba un cárter separado. Los bloques de motor modernos suelen tener el cárter integrado con el bloque de cilindros como un solo componente. Los bloques de motor suelen incluir también 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, de múltiples cilindros integrados con otro componente) se clasificaría como monobloque .
La estructura principal de un motor generalmente consta de cilindros , conductos de refrigerante, galerías de aceite, cárter y culatas . Los primeros motores de producción de las décadas de 1880 a 1920 generalmente usaban componentes separados para cada elemento, que se atornillaban durante el ensamblaje del motor. Sin embargo, los motores modernos suelen combinar muchos elementos en un solo componente para reducir los costes de producción.
La evolución de componentes separados a bloques de motor monobloque ha progresado 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 cabeza plana . Luego, otros fabricantes aplicaron esas técnicas a sus motores.
Un bloque de cilindros es una estructura que contiene el cilindro , además de las camisas del cilindro y los conductos de refrigerante. En las primeras décadas del desarrollo de los motores de combustión interna, los cilindros generalmente se fundían individualmente, por lo que los bloques de cilindros generalmente se producían por separado para cada cilindro. Después de eso, los motores comenzaron a combinar dos o tres cilindros en un bloque de un solo cilindro, y el motor combinaba varios de estos bloques de cilindros.
En los primeros motores con múltiples bancos de cilindros, como los motores V6 , V8 o de seis cilindros planos , cada banco normalmente estaba hecho de uno o varios bloques de cilindros separados. Desde la década de 1930, se han desarrollado métodos de producción en masa para permitir que ambos bancos de cilindros se integren en el mismo bloque de cilindros.
Los bloques de cilindros con camisa húmeda utilizan paredes de cilindro que son completamente desmontables y encajan en el bloque mediante juntas especiales. Se denominan "revestimientos húmedos" porque sus lados exteriores entran en contacto directo con el refrigerante del motor. En otras palabras, la camisa es toda la pared del cilindro, en lugar de simplemente una camisa.
Las ventajas de los revestimientos húmedos son una menor masa, menores requisitos de espacio y un calentamiento más rápido del refrigerante desde un arranque en frío, lo que reduce el consumo de combustible en el arranque y calienta antes el habitáculo del vehículo.
Los bloques de cilindros con camisa seca utilizan el material del bloque o un revestimiento discreto insertado en el bloque para formar la columna vertebral de la pared del cilindro. En el interior se insertan casquillos adicionales que permanecen "secos" en el exterior, rodeados por el material del bloque.
Ya sea para diseños de revestimiento húmedo o 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 ocurre con los bloques de cilindros, este es principalmente un componente integrado en los motores modernos.
Los bloques de motor suelen estar hechos de hierro fundido o de una aleación de aluminio . Los bloques de aluminio son mucho más livianos y transfieren el calor de manera más efectiva al refrigerante, pero los bloques de hierro conservan algunas ventajas, como la durabilidad y la expansión térmica reducida .
Reducciones de peso mediante selección de materiales . Actualmente, la mayoría de los bloques de motor que se producen en masa son piezas fundidas grises. La reducción de peso ha dado lugar a que se utilicen con mayor frecuencia aleaciones de aluminio y silicio para el bloque motor de los motores de pequeña cilindrada. Los bloques de motor de diseño comparable, pero que utilizan aleaciones de Al-Si, no son más ligeros que los bloques de motor de hierro fundido en la misma proporción que para los pesos específicos de los materiales.
En los bloques de motor de fundición gris se puede reducir el peso optimizando la estructura y la fundición de paredes delgadas. Con esta técnica de fundición generalmente es posible un espesor de pared de tan sólo unos 3 mm. En comparación, las paredes de los bloques de motor de fundición suelen tener un espesor de 4,0 a 5,5 mm.
El uso de fundición vermicular de grafito (GGV), un material de fundición con gran resistencia, permite reducir el peso en aproximadamente un 30% en comparación con los 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 donde todos los cilindros comparten un bloque común se llama motor monobloque . La mayoría de los motores modernos utilizan un diseño monobloque y pocos tienen un bloque separado para cada cilindro. Esto ha llevado al término "bloque de motor", que generalmente implica un diseño monobloque, aunque rara vez se utiliza "monobloque".
En los primeros años del motor de combustión interna, la tecnología de fundición no podía producir piezas grandes con núcleos internos complejos (para camisas de agua, etc.). La mayoría de los primeros motores, particularmente aquellos con más de cuatro cilindros, tenían sus cilindros moldeados como pares o triples de cilindros y luego atornillados a un cárter separado.
A medida que mejoraron las técnicas de fundición, se pudo producir en una sola pieza un bloque de cilindros completo de 4, 6 u 8 cilindros. Esta construcción monobloque fue más sencilla y rentable de producir. Todos los cilindros y el cárter se podrían fabricar en un solo componente para diseños de cilindros de motores rectos . Uno de los primeros motores producidos con este método es el motor de 4 cilindros del Ford Modelo T , introducido en 1908. La técnica se extendió a los motores de seis cilindros en línea y se usaba comúnmente a mediados de la década de 1920.
Hasta la década de 1930, la mayoría de los motores V conservaban un bloque de fundición separado para cada banco de cilindros, con ambos atornillados a un cárter común (en sí mismo, una fundición separada). Por economía, algunos motores fueron diseñados para usar piezas fundidas idénticas para cada banco, izquierdo y derecho. [3] : 120 Una rara excepción fue el Lancia V12 de ángulo estrecho de 22½° de 1919, que utilizaba un solo bloque de fundición que combinaba ambos bancos. [3] : 50–53 El Ford V8 de cabeza plana , introducido en 1932, representó un avance significativo en la producción de motores V asequibles. Fue el primer motor V8 con un bloque monomotor, lo que colocó un V8 en un automóvil asequible por primera vez. [4]
La camisa de agua comunitaria de los diseños monobloque permitía un menor espacio entre los cilindros. El enfoque de diseño monobloque también mejoró la rigidez torsional de los motores a medida que aumentaba el número de cilindros, la longitud del motor y la potencia nominal.
La mayoría de los bloques de motores actuales, excepto algunos motores V o radiales inusuales y motores marinos grandes, 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 zona del cárter, que a menudo todavía se denomina cárter a pesar de que ya no es una pieza discreta.
El uso de camisas de cilindro y semicojinetes de acero minimiza el efecto de la relativa suavidad 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. Este tipo de motores también pueden estar fabricados de hierro grafito compactado , como en algunos motores diésel. [5]
Algunos motores pequeños modernos de consumo utilizan un diseño monobloque en el que la culata, el bloque y la mitad del cárter comparten la misma pieza fundida. Aparte del coste, una razón para esto es producir una altura general más baja del motor. [ cita necesaria ] La principal desventaja puede ser que las reparaciones requieren más tiempo y son menos prácticas.
Un ejemplo de motores con culatas integradas son los motores Honda de las series GC y GXV, que Honda a veces denomina "Uniblock". [6]
Varios automóviles con motores transversales han utilizado un bloque motor compuesto por una transmisión integrada y un cárter. Los coches que han utilizado esta disposición incluyen el Lamborghini Miura de 1966-1973 [7] y los coches que utilizan los motores BMC de las series A y E. [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 .