La parte del motor en la que se desarrolla la potencia se llama cilindro. El cilindro proporciona una cámara de combustión donde se produce la combustión y expansión de los gases, y alberga el pistón y la biela. Hay cuatro factores principales que deben tenerse en cuenta en el diseño y la construcción del conjunto del cilindro. Debería:
1. Ser lo suficientemente fuerte para soportar las presiones internas desarrolladas durante el funcionamiento del motor.
2. Estar construido de un metal liviano para mantener bajo el peso del motor.
3. Tener buenas propiedades conductoras de calor para un enfriamiento eficiente.
4. Ser comparativamente fácil y económico de fabricar, inspeccionar y mantener.
La culata de un motor enfriado por aire generalmente está hecha de aleación de aluminio porque la aleación de aluminio es un buen conductor del calor y su peso liviano reduce el peso total del motor.
Las culatas están forjadas o fundidas a presión para una mayor resistencia. La forma interna de una culata es generalmente semiesférica. La forma semiesférica es más resistente que el diseño convencional y ayuda a una evacuación más rápida y completa de los gases de escape.
El cilindro utilizado en el motor enfriado por aire es del tipo de válvulas en cabeza. Cada cilindro es un conjunto de dos partes principales: la culata y el cilindro. En el montaje, la culata se expande mediante calentamiento y luego se atornilla sobre el cuerpo del cilindro, que se ha enfriado.
Cuando la cabeza se enfría y se contrae y el cilindro se calienta y se expande, se obtiene una junta hermética al gas. La mayoría de los cilindros utilizados se construyen de esta manera utilizando una cabeza de aluminio y un cilindro de acero.
Culatas - Cylinder Heads
El propósito de la culata es proporcionar un lugar para la combustión de la mezcla de aire y combustible y dar al cilindro más conductividad térmica para un enfriamiento adecuado.
La mezcla de aire/combustible se enciende con la chispa en la cámara de combustión y comienza a arder a medida que el pistón se desplaza hacia el punto muerto superior (parte superior de su recorrido) en la carrera de compresión.
La carga encendida se expande rápidamente en este momento y la presión aumenta de modo que, a medida que el pistón se desplaza a través de la posición del punto muerto superior, es impulsado hacia abajo en la carrera de potencia.
Los puertos de las válvulas de admisión y escape están ubicados en la culata junto con las bujías y los mecanismos de accionamiento de las válvulas de admisión y escape.
Después de fundir la culata, se instalan en la culata los casquillos de las bujías, las guías de las válvulas, los casquillos de los balancines y los asientos de las válvulas. Las aberturas de las bujías pueden equiparse con casquillos de bronce o acero que se encogen y se atornillan en las aberturas.
Los insertos de bujía Heli-Coil de acero inoxidable se utilizan en muchos motores que se fabrican actualmente. Las guías de válvula de bronce o acero generalmente se encogen o atornillan en aberturas perforadas en la culata para proporcionar guías para los vástagos de válvula.
Estos generalmente están ubicados en ángulo con respecto a la línea central del cilindro. Los asientos de las válvulas son anillos circulares de metal endurecido que protegen el metal relativamente blando de la culata del cilindro del martilleo de las válvulas (mientras se abren y cierran) y de los gases de escape.
Las culatas de cilindros de los motores enfriados por aire están sujetas a temperaturas extremas; por lo tanto, es necesario proporcionar un área de aleta de enfriamiento adecuada y usar metales que conduzcan el calor rápidamente. Las culatas de cilindros de los motores enfriados por aire suelen ser fundidas o forjadas.
La aleación de aluminio se utiliza en la construcción por varias razones. Se adapta bien a la fundición o al mecanizado de aletas profundas poco espaciadas, y es más resistente que la mayoría de los metales al ataque corrosivo del tetraetilo de plomo en la gasolina. La mayor mejora en la refrigeración por aire ha sido el resultado de reducir el grosor de las aletas y aumentar su profundidad.
De esta forma, se ha aumentado el área de la aleta en los motores modernos. Las aletas de refrigeración se estrechan desde 0,090" en la base hasta 0,060" en el extremo de la punta. Debido a la diferencia de temperatura en las distintas secciones de la culata, es necesario proporcionar más área de aletas de enfriamiento en algunas secciones que en otras.
La región de la válvula de escape es la parte más caliente de la superficie interna; por lo tanto, se proporciona más área de aletas alrededor del exterior del cilindro en esta sección.
Barriles de cilindro - Cylinder Barrels
El cuerpo del cilindro en el que opera el pistón debe estar hecho de un material de alta resistencia, generalmente acero. Debe ser lo más ligero posible pero tener las características adecuadas para operar a altas temperaturas. Debe estar hecho de un buen material de soporte y tener una alta resistencia a la tracción.
El cuerpo del cilindro está hecho de una aleación de acero forjado con la superficie interna endurecida para resistir el desgaste del pistón y los anillos del pistón que se apoyan contra él.
Este endurecimiento generalmente se realiza exponiendo el acero a amoníaco o gas cianuro mientras el acero está muy caliente. El acero absorbe nitrógeno del gas, que forma nitruros de hierro en la superficie expuesta.
Como resultado de este proceso, se dice que el metal está nitrurado. Esta nitruración solo penetra en la superficie del cilindro unos pocos miles de pulgadas. A medida que las camisas de los cilindros se desgastan debido al uso, se pueden reparar cromando. Este es un proceso que platea el cromo en la superficie del cuerpo del cilindro y lo devuelve a nuevas dimensiones estándar.
Los cilindros cromados deben usar anillos de hierro fundido. Pulir las paredes del cilindro es un proceso que lo lleva a las dimensiones correctas y proporciona un patrón de rayado para asentar los anillos del pistón durante el rodaje del motor.
Algunos barriles de cilindros del motor están obstruidos en la parte superior o tienen un diámetro más pequeño para permitir la expansión del calor y el desgaste.
En algunos casos, el barril tiene roscas en la superficie exterior en un extremo para que pueda atornillarse en la culata. Las aletas de refrigeración están mecanizadas como parte integral del cañón y tienen límites de reparación y servicio.
Numeración de cilindros
Ocasionalmente, es necesario referirse al lado izquierdo o derecho del motor oa un cilindro en particular. Por lo tanto, es necesario conocer las direcciones del motor y cómo se numeran los cilindros de un motor.
El extremo del eje de la hélice del motor es siempre el extremo delantero y el extremo accesorio es el extremo trasero, independientemente de cómo esté montado el motor en un avión.
Cuando se refiera al lado derecho o al lado izquierdo de un motor, siempre asuma que la vista es desde el extremo trasero o de accesorios. Visto desde esta posición, la rotación del cigüeñal se denomina en sentido horario o antihorario.
Los cilindros de motor en línea y tipo V generalmente se numeran desde la parte trasera. En los motores en V, los bancos de cilindros se conocen como el banco derecho y el banco izquierdo, vistos desde el extremo de los accesorios.
La numeración de los cilindros del motor opuesto que se muestra comienza con el trasero derecho como el n.° 1 y el trasero izquierdo como el n.° 2. El delantero del n.° 1 es el n.° 3; el delantero del No. 2 es el No. 4, y así sucesivamente. La numeración de cilindros de motor opuestos no es estándar. Algunos fabricantes numeran sus cilindros desde la parte trasera y otros desde la parte delantera del motor. Consulte siempre el manual del motor apropiado para determinar el sistema de numeración utilizado por ese fabricante.
Los cilindros del motor radial de una fila están numerados en el sentido de las agujas del reloj cuando se ven desde atrás. El cilindro No. 1 es el cilindro superior. En los motores de dos hileras se utiliza el mismo sistema. El cilindro No. 1 es el de arriba en la fila trasera.
El cilindro No. 2 es el primero en el sentido de las agujas del reloj desde el No. 1, pero el No. 2 está en la primera fila. El cilindro No. 3 es el siguiente en el sentido de las agujas del reloj al No. 2 pero está en la fila trasera. Por lo tanto, todos los cilindros impares están en la fila trasera y todos los cilindros pares están en la fila delantera.