Culata (motor)
La culata és la peça que assegura el tancament dels cilindres per la seua banda superior, i agrupa certes funcions en un motor de pistón alternatiu. En molts tipos de motors, les vàlvules d'admissió i d'escape s'estagen ací. La seua forma i característiques sempre han estat íntimament lligades a l'evolució dels motors i, més particularment, estan vinculades al tipo de cicle del motor (4 temps o 2 temps), al tipo de distribució i a la forma de la cámara.[1] Excepcionalment, alguns tipos de motors d'explosió no convencionals carixen de culata, com el motor de pistones oposts.
Història
[editar | editar còdic]
.jpg){kind=link}
Al començament de el XX, els primers motors d'automòvils dels principals fabricants estaven equipats en una culata que formava part del bloc del motor.[2] Esta solució permetia obtindre un conjunt més resistent i reduïa els problemes de estanqueidad, pero complicava la seua mecanisació. En conseqüència, la pràctica totalitat dels fabricants va preferir l'estructura en la que la culata és una peça independent i desmontable entornellada al bloc de cilindres, l'unió dels quals es fa estanca per mig de la denominada junta de culata.
Un dels primers propulsors fabricats en massa a partir de 1908, el robust motor tetracilíndrico del Ford T, incorporava un sistema de vàlvules laterals montades sobre el bloc, de manera que la culata desmontable tenia una forma relativament senzilla, que contenia els orificis per a les bugies.[3] L'adopció generalisada de la culata plana en les vàlvules laterals en el bloc va permetre estudiar en major precisió la forma de la cámara per a millorar l'eficiència del combustible.[4] Aixina, la culata dissenyada per l'ingenier britànic Harry Ricardo en els anys 1920 va ser fonamental per al disseny de la majoria dels motors de l'época. La seua configuració va ser capaç de mantindre la senzilla disposició de les vàlvules laterals, pero al mateix temps era capaç de proporcionar una relació de compressió relativament alta i una adequada turbulència per a favorir l'adequada combustió del carburant.[5]
La tendència a partir dels anys 1930 d'obtindre majors potències de propulsors econòmics de tamany reduït, es va traduir en el disseny de motors en relacions de compressió cada volta més altes, una circumstància potenciada despuix de la Segona Guerra Mundial per la disponibilitat de gasolina en majors octanajes. Açò a la seua volta va propiciar que s'adoptara de forma massiva el disseny de culatas en vàlvules en cap (OHV), una tecnologia en la que ya contava el prototip del primer motor diésel de 1894 que usava vàlvules d'assent en cap accionadas per un arbre de levas, varetes d'espente i balancines,[6][7] i que en 1896 havia segut objecte d'una palesa presentada per William F. Davis en Estats Units que no va aplegar a posar-se en pràctica.[8][9]
La generalisació dels motors en culatas OHV a partir de 1950 va ser seguida per la progressiva introducció d'arbres de levas en cap (denominats en anglés «OHC»: primer senzills «SOHC» i després dobles «DOHC») que varen permetre multiplicar l'eficiència dels propulsors, generalisant-se l'increment del número de vàlvules per cilindre de dos a quatre en aplicacions d'alt rendiment.[10] En este tipo de solucions, el tren de vàlvules colocat en la culata queda expost a l'aire, per lo que es beneficia d'una bona refrigeració i es facilita el seu manteniment.[1]
Descripció
[editar | editar còdic]
La culata és una peça complexa, generalment construïda utilisant ferro fos o alguna aleació d'alumini. Les culatas se solen fabricar per mig de molege del material fos. En el cas d'un motor de quatre temps la seua estructura s'inclouen els elements següents:
- Els conductes d'admissió
- Els conductes d'escape
- Els conductes per a la circulació del refrigerante en els motors refrigerats per aigua o les aletes en els motors refrigerats per aire.
Per un atre costat, depenent dels tipos de motors i les tecnologies seleccionades, servix de soport als següents dispositius:
- Les vàlvules i el seu sistema de control (distribució) i el subsistema de lubricació associat
- Els dispositius d'injecció i/o encés
- Els dispositius de montage de la culata sobre el bloc del motor
En un motor de dos temps i en tots els demés motors sense vàlvules, la culata sol ser una peça molt simple, en un sol orifici perforat per a la bugia.
La culata tanca la part superior dels cilindres per a formar les cámara. Generalment, es ensambla al bloc de cilindres per mig de tornells o espárragos. Entre la culata i el bloc de cilindres es coloca la junta de culata. En els motors equipats en cilindres cegos, la culata està fixada permanentment al cilindre (motors de pistón d'avions llaugers, com els motors Lycoming i Continental) o inclús fosa en una sola peça en els cilindres (com en el cas d'alguns antics motors Bugatti).
En els motors d'automòvil moderns, una sola culata per banc de cilindres forma la part superior del motor. Per un atre costat, en els motors aeronàutics refrigerats per aire i en els grans motors diésel estacionaris i marins de servici pesat, sempre que la sincronisació estiga ubicada lateralment en el bloc de cilindres i no en la culata, cada cilindre té la seua pròpia culata (com en el cas dels Citroën 2 CV), lo que les fa menys sensibles a la deformació del pla d'unió i facilita el seu manteniment.
Les culatas estan subjectes a grans esforços mecànics, químics i tèrmics. Estan cuidadosadament refrigerades per grans cambres d'aigua (o aletes si el motor està refrigerat per aire) que rodegen les cámara i els conductes d'escape. Passages en el pla d'unió conecten estes cambres d'aigua en les del bloc de cilindres i el circuit general de refrigeració del motor. L'oli aplega a la distribució baix pressió a través de canonades de lubricació que a sovint creuen la junta de culata.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 Motorlegend, Technique : La culasse, p1
- ↑ Manuela Rivas Sánchez (2017). UF1215 - Manteniment de sistemes de refrigeració i lubricación dels motors tèrmics, Editorial Elearning, S.L., pp. 64 de 336.
- ↑ Lindsay Brooke (2008). Ford Model T: The Car That Put the World on Wheels, Motorbooks, pp. 23 de 208. ISBN 9781610584609.
- ↑ «Automotive History: The Curious F-Head Engine».
- ↑ Motorlegend, Technique : La culasse, p2
- ↑ Die Entstehung dones Dieselmotors., Berlin: Springer, p. 17. ISBN 978-3-642-64940-0.
- ↑ Theorie und Konstruktion eines rationellen Wärmemotors zoom Ersatz der Dampfmaschinen und der heute bekannten Verbrennungsmotoren, Berlin: Springer Berlin Heidelberg, pp. 5,62. ISBN 978-3-642-64949-3.
- ↑ «U.S. patent 563140».
- ↑ «Patent Images».
- ↑ Goodnight, Kirk T. VanGelder (2017). Automotive Engine Repair, Jones & Bartlett Learning, pp. 451 de 694. ISBN 9781284101980.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Culata (motor)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.