Si vols començar a entendre com funciona el motor del teu cotxe, podries començar per saber quines són les parts del motor. Per això, aquí us mostrem un llistat complet de les parts més elementals del motor de combustió interna d'un cotxe i les seves funcions.
Y no et deixis intimidar per tot aquest embull de cablatge, tubs, i altres elements quan obris el capó d'un cotxe…
Parts bàsiques dun motor de cotxe
Encara que un motor de combustió interna alternatiu es compon de molts components, aquí hem seleccionat els més importants de tots per ensenyar-te la seva funció:
Bloc motor
És la estructura fonamental del motor, on s'allotgen les parts principals al seu interior i on aniran connectades la resta de parts auxiliars. Aquest element és el nucli de tot motor i està fabricat en metall sòlid. Pot ser acer o alumini, entre d'altres aliatges. Pel que fa a les seves parts properes, tenim que es compon dels cilindres, la culata, i el càrter del motor.
D'altra banda, cal dir també que aquest bloc motor no és massís, sinó que té diversos orificis per on pot circular un flux daigua i oli per refredar i lubricar el motor. Generalment, les rutes de l'aigua solen ser més complexes que les d'oli.
A més, també té una altra peculiaritat, i és que en funció de la seva fisonomia, pot tenir més o menys cilindres, i aquests cilindres podran estar disposats a línia, plana o en forma de V. Com alguns dels que hem mostrat en aquest mateix bloc.
pistó
Els pistons són un altre dels components essencials del motor de combustió interna. De fet, es podria considerar la part més important de totes. Es pot veure el pistó com una mena d'èmbol que s'allotja dins del cilindre i que pot pujar i baixar en un moviment alternatiu. Aquest moviment estarà accionat per la força que exerceix la combustió que es produeix al cilindre.
És a dir, els pistons són els que converteixen lenergia de pressió de lexplosió del combustible en potència mecànica útil a través del cigonyal gràcies a la biela. Aquest pistó viatjarà dues vegades cap amunt i cap avall per cada cicle, de manera que un vehicle amb 1250 RPM farà que els pistons pugin i baixin 2500 vegades per minut.
Cap de cilindre
generalment la cap del pistó es fabrica en ferro colat o aliatge d'alumini. La geometria del pistó és molt important de cara al rendiment del motor, és una de les parts que s'estudien i s'analitzen més per crear motors d'alt rendiment, especialment quan es tracta de motorsport.
Tingues en compte que sobre aquesta superfície és on impacta l'explosió quan es crema el combustible i la que genera el moviment del pistó, també la que comprimeix la barreja de combustible i aire. Per tant, és una part essencial del pistó.
Anell de pistó
Per a la garantir el segellat o estanqueïtat del cilindre, el pistó també té al capçal uns anells que s'ajusten millor a les parets del cilindre per evitar que hi hagi fuites. Aquests anells també són de metall, encara que d'un metall una mica més tou, com ferro fos o acer. Tingues en compte que han de suportar temperatures molt altes. A més, per reduir la fricció durant els moviments alternatius, es lubrica aquesta part.
Normalment, en alguns dissenys hi ha de 2 a 4 anells per evitar que durant la compressió escapi la barreja cap a la part de baix o que durant l'explosió hi hagi fuites de pressió que minimitzin el rendiment. És a dir, que la funció daquests anells és:
- Segellar la cambra de combustió per reduir la fuita de gas cap al càrter.
- Millorar la transferència de calor de la paret del pistó al cilindre.
- Assegureu-vos que hi hagi la quantitat correcta d'oli entre el pistó i la paret del cilindre.
- Limitar la quantitat d'oli de motor usat tornant l'oli raspat a l'embornal.
biela
Com abans he esmentat el pistó va connectat a una Blanc per produir aquest moviment alternatiu i que aquest sigui transmès al cigonyal amb què la biela es connecta per transformar aquest puja i baixa en un moviment rotatori per produir les forces necessàries per moure el vehicle.
Aquesta biela tindrà en un extrem una unió amb el pistó i per l'altre extrem tindrà un passador connectat al cigonyal. Així és com funciona aquest mecanisme que transforma les forces de compressió (ascens del pistó) i explosió (descens del pistó) en un moviment giratori gràcies a la geometria del cigonyal.
Aquesta peça se sol fabricar a aliatge d'acer o duralumini forjat, i actualment també es modela a partir de grafit CI esferoïdal o mal·leable. A més, es fabrica amb una secció transversal de biga en forma de I.
Cigonyal
La part del motor de què s'extreu la potència és el cigonyal, com ja hem comentat anteriorment. I no només serveix per generar la transmissió de potència a les rodes, sinó que moltes altres parts del motor també usen aquest moviment rotatori com a font d'energia per funcionar, com pot ser l'arbre de lleves, bombes, etc., a través de la corretja de distribució.
El cigonyal està fet d'una peça fosa o forjada d'acer aliat tractat tèrmicament. Està situat a la part més baixa del motor, dins del càrter on s'emmagatzema l'oli i on es produeix el «xipolleig» per així lubricar aquesta part del motor tan important. A més, aquest cigonyal es compon d'altres parts destacades com:
- Canelletes
- falques
- Pes d'equilibri (si està desequilibrat i podria produir vibracions més grans o trencament de components)
- Orificis d'oli
- Coixinets als extrems
Arbre de lleves
El arbre de lleves és un eix amb lleves instal·lades en ell. Les lleves són formes geomètriques pseudo-ovalades (excèntrica) que en girar aniran accionant les vàlvules de forma sincronitzada. Aquest arbre de lleves també es mou gràcies al moviment giratori transmès pel propi motor a través del cigonyal, tot funcionant com una orquestra organitzada.
Una lleva és, doncs, una peça d'equip que converteix el moviment giratori de l'arbre de lleves al moviment lineal del seguidor. Les vàlvules s'obren per l'acció. És així com aquesta peça controla el moviment dels elevadors, varetes d'empenta, balancins i vàlvules. També controla el temps dobertura i tancament de la vàlvula a causa de la velocitat de gir controlada ia la geometria de les lleves.
A més, té una sèrie de coixinets i lubricació per allargar-ne la vida útil i prevenir el desgast. L'arbre de lleves es pot trobar a la part superior del bloc motor, sobre la culata. És a dir, es troba al cap del motor. De fet, als motors moderns rep el nom de arbre de lleves al capdavant (OHC).
Vàlvules de motor
Els vàlvules del motor són necessàries per regular la sincronització de l'entrada de la barreja d'aire i combustible al cilindre i la sortida dels gasos generats després de la combustió. Aquests estan situats a les obertures dentrada i sortida del cilindre del motor. Aquestes han de ser suficientment robustes per suportar les temperatures i pressions exercides a la cambra de combustió sense saltar.
Aquestes vàlvules han de ser molt bé sincronitzades per poder fer funcionar cadascun dels pistons en el moment oportú, i per això era l'arbre de lleves que les obren i tanquen segons el cicle de cada cilindre. Aquestes vàlvules tenen un cap en forma de fong, i que recolzen sobre l'interior de la tapa del bloc motor, tancant així l'obertura.
Vàlvules d'admissió i fuita
Com has de saber, existeixen dos tipus de vàlvules:
- Vàlvules d'admissió: són les vàlvules que permeten l'entrada de l'aire i el combustible dins de la cambra de combustió. Val a dir que als motors de gasolina es produeix l'entrada d'aire i combustible, mentre que als motors dièsel només passa l'aire i el combustible serà injectat per un injector situat al centre entre la vàlvula d'escapament i la d'admissió. Actualment, també els motors de benzina poden tenir injectors.
- Vàlvules d'escapament: són les vàlvules que permeten la sortida dels gasos d'escapament. En alguns casos aquests gasos van cap al tub d'escapament i d'altres anirà cap al turbo o MGU-H als F1.
Camisa de cilindre
Per evitar el problema del desgast dels cilindres, es fan servir unes peces cilíndriques que revesteixen l'interior del cilindre. Quan es desgasten, es poden canviar, sense haver de substituir el bloc motor. Estan construïts amb un aliatge de ferro amb silici, manganès, níquel i crom. En general, es modelen per centrifugació. Aquests revestiments són resistents a la corrosió i al desgast.
És a dir, aquesta part serà la que estigui a contacte directe amb els anells del pistó, per tant, entre ells només hi haurà una fina pel·lícula de lubricant.
Cambra de combustió
La regió del cilindre on s'encén la barreja d'aire i combustible es coneix com càmera de combustió. Com sabeu, la combinació d'aire i el combustible es comprimeix a la part alta del cilindre per part de l'èmbol o pistó, i per acció de la temperatura o per l'acció d'una espurna de bugia, es produeix la combustió.
Per a més informació veure l'article sobre la relació de compressió.
Col · lector
Tant l'aire per a la combustió (o la barreja d'aire combustible als Common Rail) i els gasos d'escapament són transportats per conjunts separats de tubs que estan connectats a la culata i es coneixen com col·lectors.
Col·lector d'admissió
És la part del motor que divideix el flux dʻaire entre les entrades de les vàlvules dʻadmissió dels diferents cilindres. En aquest col·lector també sol estar allotjada la vàlvula de papallona quan es produeix l'acceleració.
A més, el col·lector d'admissió també pot estar dividit en diverses seccions, i també inclou parts com el filtre dʻaire que evita lʻentrada de brutícia al motor, el snorkel dʻadmissió, els rails o corredors, etc.
Col·lector d'escapament
El col·lector d'escapament va connectat a les sortides de gasos d'escapament, és a dir, a les sortides de les vàlvules d'escapament per on sortiran els gasos calents després de la combustió. Aquest col·lector el que fa és que totes aquestes sortides les uneix en un sol tub d'escapament que generalment està fabricat amb ferro fos o acer inoxidable per suportar l'alta temperatura d'aquests gasos.
Bugies
Com saps, als motors de combustió interna també hi ha un altre component fonamental, i és la bugia. Aquest element elèctric utilitza electricitat per generar una espurna i així generar la combustió de la barreja aire-combustible dins de la càmera. Per descomptat, hi pot haver diversos tipus, com l'encesa retardada, etc., però això ja és un altre tema…
La bugia està fabricada en ceràmica aïllant amb un elèctrode central on es produeix l'espurna. I anirà connectat amb el magnet o la bobina d'encesa.
Encès al motor dièsel
El motor dièsel, com saps, no fa servir bugia. Com veus, en introduir l'aire i en comprimir-lo, la temperatura d'aquest gas farà la combustió en injectar el combustible a la cambra.
Per saber més sobre aquest tema, llegeix aquest altre article del cicle Otto i Diesel.
Tapa de vàlvules
Com bé saps, els cilindres no poden estar oberts per la part de dalt, per la qual cosa en necessiten una tapa motor. Aquesta tapa va subjecta de manera ferma al bloc motor per tancar la part superior i generar un cilindre segellat perquè es pugui produir la combustió.
Entre el bloc motor i la tapa hi ha una junta anomenada junta culata de la qual ja en parlarem. D'aquesta manera, a causa de l'enorme calor, les parts no es fusionaran tan fàcilment, i garantirà el segellat entre la unió cargolada.
carter
El càrter d'oli o clavegueró és el terme per a la secció inferior que va cargolada al bloc motor per la zona baixa, i amb una culata també com en el cas de la tapa superior. És a dir, la tapa i el càrter són els dos elements que abracen el bloc motor per la zona alta i baixa per tancar-lo. Es fixa mitjançant cargols.
Aquest contenidor funciona com a recipient d'oli per ser usat com lubricant i refrigerant del motor. Aquest oli s'ha de renovar cada cert temps o quilometratge, per la qual cosa a la zona baixa es fa servir un tap de drenatge que descriuré a l'apartat següent.
D'altra banda, recordar que l'embornal o càrter està fabricat generalment a alumini fos o xapa d'acer premsada. Recorda que a l'interior d'aquesta cambra és on estarà xipollejant el cigonyal. I podria patir trencaments o perforacions que donin lloc a fuites d'oli…
Per cert, al càrter, a través d'un tub, serà on està inserida la famosa vareta amb què es comprova el nivell d'oli.
Pern de drenatge del càrter d'oli
El tap de drenatge d'oli generalment es troba al càrter d'oli a la part inferior del motor. Es tracta d´un cargol que tanca la sortida d´oli i que després de retirar-lo, es pot drenar l´oli de l´interior per reemplaçar-lo. Un cop buit, es pot omplir el dipòsit d'oli amb el nou lubricant.
Corretja de distribució
Un motor és com una màquina complexa on tot ha d'estar sincronitzat per moure's. El moviment produït pels pistons durant la combustió ha de moure el cigonyal de forma rotatòria i aquest actuarà donant vida a altres parts del motor. Per exemple, a la transmissió per a les rodes.
Però no és l'única cosa, la corretja de distribució també envia potència a altres parts del motor com l'arbre de lleves, bombes auxiliars, etc. I perquè tot això estigui compassat, necessita una corretja de distribució connectada a diferents engranatges o politges.
Generalment, aquesta corretja sol ser de cautxú resistent, amb dents per evitar que pugui patinar. Per descomptat, aquesta es desgasta amb el temps i ha de ser substituïda. En canvi, també hi ha motors amb una corretja tipus cadena metàl·lica, més resistent i robusta.
Politja de transmissió
La corretja de distribució anirà connectada també a una corriola o engranatge que és el que s'encarrega de transmetre la potència del motor a la transmissió, a través de la caixa de canvis.
Politja d'arbre de lleves
És el sistema de sincronització d'un motor usat per convertir el gir transmès pel cigonyal en un moviment rotatori del arbre de lleves que farà que les vàlvules s'obren i tanquin al mateix temps que deuen.
Bomba d'aigua
La bomba d'aigua és un dispositiu accionat per la corretja de distribució i que serveix per extreure l'aigua o líquid refrigerant del radiador i fer-la passar pels diferents orificis que té el bloc motor llaurats per refrigerar el sistema. Després, l'aigua calenta torna al radiador per començar un nou cicle.
radiador
És un intercanviador de calor fabricat en metall conductor tèrmic que fa servir l'aire per refredar el líquid refrigerant calent que arriba des del bloc motor i el lliura a una temperatura més baixa a la bomba per indiciar el cicle de refrigeració. Pot tenir un ventilador per quan el cotxe està aturat o fer servir el propi aire que entra pel frontal del vehicle durant la marxa.
Volant d'inèrcia
Típic volant bimassa de la marca Sachs
No hem esmentat anteriorment una altra peça clau del motor, i és l'anomenat volant d'inèrcia. És una roda pesada de metall que emmagatzema energia de rotació per inèrcia. És a dir, utilitza un tipus d'energia cinètica per produir un parell quan el motor no genera un parell constant (fluctua).
Això pot generar vibracions, ruptura, menor comoditat per al conductor i els passatgers, etc. Acumulant parell quan és alt i alliberant-lo quan és baix, actua com una mena d'amortidor de parell, per suavitzar les vibracions o funcionament del motor, eliminant les brusquedats o estrebades. Per exemple, quan el motor es desaccelera seguirà aportant parell perquè aquesta desacceleració sigui suau i quan s'accelera, costarà una mica més fer girar aquest volant, per la qual cosa l'acceleració es produeix més suau.
Distribuïdor o delco
En els motors de combustió interna amb encès per espurna (cicle Otto o benzina), també cal un distribuïdor o delco. D'aquesta manera, l'energia elèctrica es distribueix en forma d'alt voltatge per fer funcionar les bugies. Tot i això, aquesta unitat s'ha modernitzat molt en els motors contemporanis.
Filtre d'oli
Finalment, una altra de les peces fonamentals que ens falta per descriure és el filtre de l'oli. L'oli que actua com a refrigerant i lubricant es pot embrutar durant el seu recorregut, per exemple amb encenalls de metall per desgast del bloc motor o peces, i altres deixalles. Per evitar tota aquesta brutícia perjudicial, l'oli es fa passar per un filtre, evitant que així s'introdueixi a l'interior del motor i el facin malbé.