La mayoría, si no todas, las culatas son un bloque grande. ¿Por qué algunos fabricantes de automóviles no usan una sola culata para cada cilindro? ¿Cuáles son algunos de los mayores inconvenientes de este tipo de método?
Esto puede ser para cualquier ICE.
Hay algunos factores a considerar.
Facilidad y costo de producción en masa. Los barriles individuales requieren un ensamblaje individual, mientras que una pieza de metal fundido tiene muchas cosas integradas y el ensamblaje se puede automatizar mucho más fácilmente.
Durabilidad. Los motores hacen vibraciones, eso no se puede evitar. Una pieza sólida de metal puede manejar y canalizar esto mejor que las piezas individuales.
Enfriamiento. Los motores emiten MUCHO calor. Una pieza sólida de metal puede eliminar esto muy fácil y rápidamente, pero más concretamente, el sistema de enfriamiento tiene "conductos" moldeados directamente en el motor. Estas no son mangueras que pueden agrietarse y tener fugas, son "canales" que están excavados en el bloque de metal sólido.
Sí, los barriles individuales le permitirían cambiar un barril alabeado individual en lugar de mecanizar todo el bloque, y una mejora de la combustión sería tan simple como cambiar todos sus barriles individuales por unos más grandes en lugar de taladrar su bloque, pero ninguno de estos alto rango en la lista de prioridades de un fabricante. Bajo costo de fabricación y durabilidad son.
La mayoría de los motores de automóviles modernos tienen árboles de levas en cabeza. Los árboles de levas en cabeza prácticamente obligan al uso de una culata de una sola pieza. Imagine las dificultades de alinear el árbol de levas si cada cilindro tuviera una culata separada.
Es más fácil sellar los conductos de refrigeración y aceite de un motor refrigerado por agua si hay menos juntas. Menos componentes también significa un montaje más rápido.
En el pasado, las fundiciones grandes tenían estadísticamente mayores posibilidades de defectos que las más pequeñas. Esto llevó a los fabricantes a diseñar bloques de cilindros y culatas en grupos de no más de 2 o 3 cilindros. A medida que la tecnología ha mejorado, esto se ha convertido en un problema menor.
A pesar de estas ventajas, las culatas de cilindro separadas todavía encuentran uso en motores de aviación y motocicletas enfriados por aire.
Las culatas de cilindros separadas son bastante comunes en motores de camiones, marinos y de plantas. Hay algunas razones, pero las razones principales son:
Diseño modular, un fabricante puede simplemente extender el bloque y agregar una o más culatas y pistones. Esto ahorra la necesidad de diferentes herramientas, existencias y líneas de producción. Ahorrar dinero en herramientas y producción es una preocupación importante, ya que estos motores se fabrican en cantidades relativamente pequeñas en comparación con los motores de automóviles, dado que las herramientas para un motor pueden ser de cientos de miles, si no millones, de £/$, la cantidad por motor es considerable. .
Facilidad de servicio y reparación. Se espera que estos motores recorran millones de millas u horas y resistan el abuso del conductor y el operador, así como también las duras condiciones de operación. Las cosas se romperán, como la caída de las válvulas, el daño del anillo/revestimiento del pistón y la falla del cojinete. El tiempo es dinero, por lo que es vital poder quitar solo una cabeza y cambiar el pistón y el revestimiento o reemplazar la cabeza.
Sin embargo, existen inconvenientes y estos son los motivos por los que los motores producidos en grandes volúmenes y los motores de alto rendimiento no usan cabezales separados:
Realmente solo funcionan en motores de varilla de empuje, ya que un motor de seis cilindros requeriría 24 sellos de aceite del árbol de levas si usara árboles de levas en la cabeza y también requeriría quitar todas las cubiertas de los balancines y requeriría configurar todo el extremo superior para quitar una cabeza.
Costaría más en la producción de gran volumen, llega un punto en el que la lista de piezas agregadas agrega más costos que el ahorro de herramientas.
No hay necesidad, los automóviles y los comerciales pequeños rara vez presentan problemas internos, como daños en la junta de la cabeza y el pistón, por lo que el costo adicional no se justifica, ya que probablemente solo generarán una octava parte del millaje de un camión grande.
Las culatas de cilindro individuales son la norma para los motores radiales utilizados en la aviación, ya que no hay ninguna ventaja en fundirlas o mecanizarlas juntas. Por lo general, el rendimiento de la relación potencia-peso es primordial sobre el costo en estas aplicaciones. Además, estos cabezales suelen estar refrigerados por aire y, por lo tanto, son más simples, ya que no tienen tuberías de refrigeración.
Para los automóviles, el costo es un factor importante. Hasta hace poco, el peso no lo era. Uno de los factores de mayor costo es el tiempo de máquina. Un factor de diseño es la necesidad de refrigeración líquida, ahora prácticamente obligatoria para cumplir con los objetivos de emisiones.
Una culata multicilíndrica permite realizar repetidamente la misma operación de mecanizado en cada cilindro, moviendo la culata una distancia fija cada vez entre operaciones de mecanizado. La combinación de cilindros en una cabeza también permite que los conductos de refrigerante se moldeen en bloque, lo que evita los accesorios y la plomería, junto con el tiempo de mecanizado asociado con acomodar los accesorios.
Fred Larson