Culata del motor de combustió interna

El terme "culata" no va sorgir per casualitat. Com en el cap humà, les accions més complexes i importants d'un motor de combustió interna tenen lloc a la culata. La culata forma part, doncs, del motor de combustió interna, situat a la seva part superior (superior). S'entrellaça amb els conductes d'aire de les vies d'admissió i d'escapament, conté parts del mecanisme de la vàlvula, injectors i bugies o bugies incandescents. La culata cobreix la part superior del bloc de cilindres. El capçal pot ser un per a tot el motor, per separat per a cada cilindre o per separat per a una fila de cilindres separada (motor en forma de V). Fixat al bloc de cilindres amb cargols o cargols.

Funcions del capçal de cilindre

• Forma l'espai de combustió: forma l'espai de compressió o part d'aquest.
• Proporciona la substitució de la càrrega del cilindre (motor de 4 temps).
• Proporciona refrigeració per a la cambra de combustió, les bugies i les vàlvules.
• Tanca la cambra de combustió hermètica i impermeable.
• Preveu la col·locació de la bugia o injector.
• Capta i dirigeix ​​la pressió de combustió - alta tensió.

Divisió de culates

• Culates per a motors de dos i quatre temps.
• Cilindres per a motors d’encesa per guspira i d’encesa per compressió.
• Caps refrigerats per aire o aigua.
• Capçals separats per a un cilindre, capçalera per a motors en línia o en forma de V.
• Temporització de culata i vàlvula.

Junta de culata

Hi ha un segellat entre la culata i el bloc de cilindres que segella hermèticament la cambra de combustió i evita que s’escapi oli i refrigerant (barrejant). Dividim els segells en l’anomenat metall i combinats.

Els segells de metall, és a dir, de coure o d'alumini, s'utilitzen en motors petits, d'alta velocitat i refrigerats per aire (scooters, motos de dos temps de fins a 250 cc). Els motors refrigerats per aigua utilitzen un segell que consisteix en fibres orgàniques riques en grafit unides sobre una base de plàstic recolzada sobre un suport metàl·lic.

Coberta de culata

Una part important de la culata és també una tapa que cobreix el tren de les vàlvules i evita que fuig d’oli a l’entorn del motor.

Característiques principals de la culata d’un motor de dos temps

La culata dels motors de dos temps sol ser simple, refrigerada per aire (aletes a la superfície) o líquida. La cambra de combustió pot ser simètrica, biconvexa o circular, sovint amb un buit anti-cop. El fil de la bugia es troba a l’eix del cilindre. Es pot fer de ferro colat gris (dissenys antics de motors) o d'aliatge d'alumini (actualment utilitzat). La connexió del capçal d’un motor de dos temps amb el bloc de cilindres pot ser roscada, brida, junt amb cargols de tensió o fins i tot un capçal sòlid.

Característiques principals de la culata d’un motor de quatre temps

El disseny del capçal per a motors de quatre temps també ha de proporcionar un canvi en la cilindrada dels cilindres del motor. Conté canals d'entrada i sortida, parts del mecanisme de distribució de gas que controlen les vàlvules, les pròpies vàlvules, juntament amb els seus seients i guies, rosques per a la fixació de la bugia i broquets, canals per al flux de mitjans lubricants i refrigerants. També forma part de la cambra de combustió. Per tant, és desproporcionadament més complex en disseny i forma en comparació amb la culata d'un motor de dos temps. La culata d'un motor de quatre temps està feta de ferro colat de gra fi gris, o de ferro colat aliat, o d'acer forjat, l'anomenat acer fos o aliatges d'alumini per a motors refrigerats per líquid. Els motors refrigerats per aire utilitzen aliatges d'alumini o ferro colat. El ferro colat gairebé mai no s'utilitza com a material de capçal i s'ha substituït per un aliatge d'alumini. L'aspecte decisiu de la producció de metalls lleugers no és tant el baix pes com l'excel·lent conductivitat tèrmica. Atès que el procés de combustió té lloc a la culata del cilindre, donant lloc a una calor intensa en aquesta part del motor, la calor s'ha de transferir al refrigerant el més aviat possible. I després l'aliatge d'alumini és un material molt adequat.

La cambra de combustió

La cambra de combustió també és una part molt important de la culata. Ha de tenir la forma correcta. Els requisits principals per a una cambra de combustió són:

• Compacitat que limita la pèrdua de calor.
• Permetre l’ús del nombre màxim de vàlvules o d’una mida de vàlvula suficient.
• Obertura òptima del farciment del cilindre.
• Col·loqueu l’espelma al lloc més ric al final de la pressió.
• Prevenció de l’encesa de detonació.
• Supressió dels punts calents.

Aquests requisits són molt importants perquè la cambra de combustió influeix en la formació d’hidrocarburs, determina el curs de la combustió, el consum de combustible, el soroll de la combustió i el parell. La cambra de combustió també determina la relació de compressió màxima i influeix en la pèrdua de calor.

Formes de cambra de combustió

a - bany, b - hemisfèric, c - falca, d - Hemisfèric asimètric, e - Garses al pistó

Entrada i sortida

Tant els orificis d'admissió com els d'escapament acaben amb un seient de vàlvula directament a la culata o amb un seient inserit. Un seient de vàlvula recte es forma directament al material del cap o es pot anomenar així. sella en línia feta de materials d'aliatge d'alta qualitat. Les superfícies de contacte estan precisament sòlides a mida. L’angle de bisell del seient de la vàlvula és més sovint de 45 °, ja que aquest valor aconsegueix una bona estanquitat quan la vàlvula està tancada i el seient s’autoneteja. Les vàlvules d'aspiració de vegades s'inclinen a 30 ° per a un millor flux a la zona del seient.

Guies de vàlvules

Les vàlvules es mouen a les guies de les vàlvules. Les guies de les vàlvules es poden fer de ferro colat, aliatge d'alumini-bronze o fer-les directament al material de la culata.

Vàlvules a la culata del motor

Es mouen en guies i les mateixes vàlvules descansen sobre els seients. La vàlvula que forma part de la vàlvula de control per a motors alternatius de combustió interna està sotmesa a tensions mecàniques i tèrmiques durant el funcionament. Des del punt de vista mecànic, sobretot es carrega amb la pressió dels gasos de combustió a la cambra de combustió, així com amb la força de control dirigida des de la lleva (cric), la força inercial durant el moviment alternatiu, així com fricció mecànica. jo mateix. L'estrès tèrmic és igualment important, ja que la vàlvula es veu influenciada principalment per la temperatura de la cambra de combustió i per la temperatura al voltant dels gasos de combustió calents que flueixen (vàlvules d'escapament). Són les vàlvules d’escapament, especialment en motors sobrealimentats, les que estan exposades a càrregues tèrmiques extremes i la temperatura local pot arribar als 900 ° C. La calor es pot transferir al seient amb la vàlvula tancada i a la tija de la vàlvula. La transferència de calor del cap a la tija es pot augmentar omplint la cavitat de l’interior de la vàlvula amb un material adequat. Molt sovint s’utilitza gas sodi liquat, que omple la cavitat de la tija només la meitat, de manera que, quan es mou la vàlvula, l’interior es renta intensament amb líquid. La cavitat de la tija en motors més petits (de passatgers) es fa perforant un forat; en el cas de motors més grans, una part del capçal de la vàlvula també pot ser buida. La tija de la vàlvula sol estar cromada. Per tant, la càrrega de calor no és la mateixa per a diferents vàlvules, també depèn del propi procés de combustió i provoca tensions tèrmiques a la vàlvula.

Els capçals de les vàlvules d'entrada solen ser més grans de diàmetre que les vàlvules d'escapament. Amb un nombre imparell de vàlvules (3, 5), hi ha més vàlvules d'admissió per cilindre que vàlvules d'escapament. Això es deu a l'exigència d'aconseguir la màxima potència específica possible - òptima i, per tant, el millor ompliment possible del cilindre amb una barreja combustible de combustible i aire.

Per a la producció de vàlvules d’aspiració s’utilitzen principalment acers amb estructura de perlita, aliats amb silici, níquel, tungstè, etc. De vegades s’utilitza un aliatge de titani. Les vàlvules d’escapament exposades a tensions tèrmiques es fabriquen amb acers d’aliatge alt (crom-níquel) amb estructura austenítica. L’acer d’eines endurit o un altre material especial es solda al seient del seient. estel·lit (aliatge mal·leable de cobalt amb crom, carboni, tungstè o altres elements).

Culata de dues vàlvules

Culata de tres vàlvules

Culata de quatre vàlvules

Culata de cinc vàlvules