Cada motor de combustión interna contiene una culata (culata), una parte importante que, junto con la cabeza del pistón, forma una cámara de combustión y juega un papel importante en el funcionamiento de los sistemas individuales de la unidad de potencia.Lea todo sobre culatas, sus tipos, diseño, aplicabilidad, mantenimiento y reparación en este artículo.
¿Qué es una culata?
La culata (culata) es una unidad de motor de combustión interna montada en la parte superior del bloque de cilindros.
La culata es una de las partes principales del motor de combustión interna, asegura su funcionamiento y determina sus principales características de rendimiento.Pero al director se le confían una serie de funciones:
• Formación de las cámaras de combustión: en la parte inferior de la culata, ubicada directamente encima del cilindro, se realiza (parcial o completamente) la cámara de combustión, cuyo volumen total se forma cuando se alcanza el pistón PMS;
• Suministro de aire o mezcla de combustible y aire a la cámara de combustión: los canales correspondientes (admisión) están hechos en la culata;
• Eliminación de los gases de escape de las cámaras de combustión: los canales correspondientes (escape) están hechos en la culata;
• Refrigeración de la unidad de potencia: en la culata hay canales de la camisa de agua a través de los cuales circula el refrigerante;
• Asegurar el funcionamiento del mecanismo de distribución de gas (sincronización): en la cabeza están ubicadas las válvulas (con todas las partes relacionadas: casquillos, asientos) que abren y cierran los canales de admisión y escape de acuerdo con la carrera del motor.Además, toda la sincronización se puede ubicar en la cabeza: el árbol de levas (ejes) con sus cojinetes y engranajes, el accionamiento de la válvula, los resortes de las válvulas y otras partes relacionadas;
• Lubricación de las piezas de distribución: en el cabezal se fabrican canales y recipientes a través de los cuales fluye el aceite hacia las superficies de las piezas en fricción;
• Asegurar el funcionamiento del sistema de inyección de combustible (en motores diésel y de inyección) y/o del sistema de encendido (en motores de gasolina): los inyectores de combustible y/o las bujías con sus piezas relacionadas (así como las bujías incandescentes diésel) están montados en el cabeza;
• Actuar como parte del cuerpo para montar varios componentes: colectores de admisión y escape, sensores, tuberías, soportes, rodillos, cubiertas y otros.
Debido a una gama tan amplia de funciones, se imponen requisitos estrictos a la culata y su diseño puede ser bastante complejo.Además, hoy en día existen muchos tipos de cabezales en los que la funcionalidad descrita se implementa de una forma u otra.
Tipos de culatas
Las culatas se diferencian por el diseño, el tipo y la ubicación de la cámara de combustión, la presencia y tipo de sincronización, así como la finalidad y algunas características.
Las culatas pueden tener uno de cuatro diseños:
• Culata común para todos los cilindros en motores en línea;
• Culatas comunes para una fila de cilindros en motores en V;
• Culatas separadas para varios cilindros en motores multicilíndricos en línea;
• Culatas individuales en motores monocilíndricos, bicilíndricos y multicilíndricos en línea, en V y otros.
Los principales tipos de cámaras de combustión de motores de combustión interna.
En los motores en línea convencionales de 2 a 6 cilindros, las culatas comunes se utilizan con mayor frecuencia para cubrir todos los cilindros.En los motores en forma de V, se utilizan tanto culatas comunes para una fila de cilindros como culatas individuales para cada cilindro (por ejemplo, los motores KAMAZ 740 de ocho cilindros utilizan culatas separadas para cada cilindro).Las culatas de cilindros separadas de los motores en línea se utilizan con mucha menos frecuencia; generalmente una culata cubre 2 o 3 cilindros (por ejemplo, en los motores diésel de seis cilindros MMZ D-260 se instalan dos culatas, una para 3 cilindros).Las culatas individuales se utilizan en potentes motores diésel en línea (por ejemplo, en motores diésel Altai A-01), así como en unidades de potencia de diseño especial (boxer de dos cilindros, estrella, etc.).Y, por supuesto, en los motores monocilíndricos sólo se pueden utilizar culatas individuales, que también realizan la función de un radiador refrigerado por aire.
Según la ubicación de la cámara de combustión, existen tres tipos de cabezales:
• Con cámara de combustión en la culata; en este caso se utiliza un pistón con fondo plano o con un desplazador;
• Con una cámara de combustión en la culata y en el pistón; en este caso, parte de la cámara de combustión se realiza en la culata del pistón;
• Con una cámara de combustión en el pistón: en este caso, la superficie inferior de la culata es plana (pero puede haber huecos para instalar válvulas en posición inclinada).
Al mismo tiempo, las cámaras de combustión pueden tener diferentes formas y configuraciones: esféricas y semiesféricas, a cuatro aguas, en cuña y semicuña, plana-ovaladas, cilíndricas, complejas (combinadas).
Según la presencia de piezas de distribución, los jefes de unidad son:
• Sin sincronización: cabezas de motores multicilíndricos de válvulas bajas y monocilíndricos de dos tiempos sin válvulas;
• Con válvulas, balancines y componentes relacionados: culatas de motor con árbol de levas inferior, todas las piezas están ubicadas en la parte superior de la culata;
• Con sincronización completa: árbol de levas, accionamiento de válvulas y válvulas con piezas relacionadas, todas las piezas están ubicadas en la parte superior de la culata.
Finalmente, los cabezales se pueden dividir según su finalidad en muchos tipos: para unidades de potencia diésel, gasolina y gas, para motores forzados y de baja velocidad, para motores de combustión interna refrigerados por agua y por aire, etc. , las culatas tienen ciertas características de diseño: dimensiones, presencia de canales de refrigeración o de aletas, la forma de las cámaras de combustión, etc. Pero, en general, el diseño de todas estas culatas es fundamentalmente el mismo.
diseño de culata
Sección de la culata
Estructuralmente, la culata es una pieza sólida de fundición hecha de un material con alta conductividad térmica; hoy en día se utilizan con mayor frecuencia aleaciones de aluminio, hierro fundido blanco y algunas otras aleaciones.Todas las partes de los sistemas ubicados en él están formadas en la cabeza: canales de admisión y escape, orificios de válvulas (los casquillos de guía de válvulas se presionan en ellos), cámaras de combustión, asientos de válvulas (pueden estar hechos de aleaciones más duras), superficies de soporte para el montaje. piezas de sincronización, pozos y orificios roscados de montaje para instalar velas y / o boquillas, canales del sistema de enfriamiento, canales del sistema de lubricación. Si el cabezal está diseñado para un motor con árbol de levas en cabeza, entonces se forma un lecho en su superficie superior para colocar el eje. (a través de los revestimientos).
En las superficies laterales de la culata de cilindros, se forman superficies de relleno para montar los colectores de admisión y escape.La instalación de estas piezas se realiza mediante juntas de sellado que excluyen fugas de aire y fugas de escape.En los motores modernos, la instalación de estos y otros componentes en la culata se realiza mediante espárragos y tuercas.
En la superficie inferior de la culata, se hace una superficie de relleno para el montaje en el bloque.Para garantizar la estanqueidad de las cámaras de combustión y los canales del sistema de refrigeración, se coloca una junta entre la culata y el centro de negocios.El sellado se puede realizar mediante juntas convencionales hechas de paronita, materiales a base de caucho, etc., pero en los últimos años se han utilizado cada vez más los llamados paquetes metálicos: juntas compuestas a base de cobre con inserciones sintéticas.
La parte superior del cabezal se cierra con una tapa (de metal o plástico estampada) con una boca de llenado de aceite y un tapón.La instalación de la tapa se realiza a través de la junta.La cubierta protege las piezas de distribución, válvulas y resortes de la suciedad y los daños, y también evita derrames de aceite mientras el automóvil está en movimiento.
Diseño de culata
La instalación de la culata en el bloque se realiza mediante espárragos o pernos.Los pernos son más preferibles para los bloques de aluminio, ya que proporcionan una sujeción confiable en la cabeza y distribuyen uniformemente las cargas en el cuerpo del bloque.
Las culatas de los motores refrigerados por aire (motocicletas, scooters y otros) tienen aletas en la superficie exterior; la presencia de aletas aumenta considerablemente la superficie de la culata, asegurando su refrigeración efectiva por el flujo de aire entrante.
Cuestiones de mantenimiento, reparación y sustitución de culata.
La culata y los componentes montados en ella están sometidos a cargas importantes, lo que provoca un intenso desgaste y averías.Como regla general, las fallas del cabezal en sí son poco frecuentes: se trata de diversas deformaciones, grietas, daños debido a la corrosión, etc. Para reemplazarlo, debe seleccionar un cabezal del mismo tipo y número de catálogo; de lo contrario, la pieza simplemente no encajará. lugar (sin modificaciones).
La mayoría de las veces, las averías de la culata se producen en los sistemas instalados en ella: sincronización, lubricación, etc. Por lo general, se trata del desgaste de los asientos y casquillos de las válvulas, las propias válvulas, las piezas de transmisión, el árbol de levas, etc. o reparado.Sin embargo, en un garaje, algunos tipos de reparaciones son difíciles de realizar, por ejemplo, presionar y presionar los casquillos de guía de válvulas, lapear los asientos de las válvulas y otros trabajos solo son posibles con una herramienta especial.
Se debe prestar especial atención a la correcta instalación de la culata.Es importante recordar que la junta de culata es desechable, debe cambiarse si se desmonta la culata, la reinstalación de esta pieza es inaceptable.Al instalar la culata, se debe observar el orden correcto de apriete de los sujetadores (pernos o pernos): generalmente el trabajo comienza desde el centro de la culata con movimiento hacia los bordes.Con este apriete se distribuye uniformemente la carga sobre la cabeza y se evitan deformaciones inaceptables.
Durante el funcionamiento del vehículo, el mantenimiento del cabezal y de los sistemas ubicados en él debe realizarse de acuerdo con las instrucciones y recomendaciones del fabricante.Con un mantenimiento y reparación oportunos, la culata y todo el motor funcionarán de manera confiable y eficiente.
Hora de publicación: 21-ago-2023