Un sistema de cárter seco es un método para administrar el aceite de motor lubricante en motores de combustión interna accionados por pistón de cuatro y dos tiempos grandes . El sistema de cárter seco utiliza dos o más bombas de aceite y un depósito de aceite separado, a diferencia de un sistema de cárter húmedo convencional , que utiliza solo el cárter principal (EE. UU .: cárter de aceite) debajo del motor y una sola bomba. Un motor de cárter seco requiere una válvula de alivio de presión para regular la presión negativa dentro del motor, por lo que los sellos internos no se invierten.
Los sumideros secos son comunes en los motores diésel más grandes , como los que se utilizan en los barcos, así como en los motores de gasolina que se utilizan en los coches de carreras , aviones acrobáticos , motos acuáticas de alto rendimiento y motocicletas. La lubricación por cárter seco puede elegirse para estas aplicaciones debido a una mayor confiabilidad, capacidad de aceite, reducción de la falta de aceite bajo cargas g elevadas y / u otras razones técnicas o de rendimiento. Los sistemas de sumidero seco pueden no ser adecuados para todas las aplicaciones debido a un mayor costo, complejidad y / o volumen, entre otros factores.
Diseño
Los motores se lubrican y enfrían con aceite que circula por todo el motor, alimentando varios cojinetes y otras partes móviles y luego drenando, por gravedad, en el sumidero en la base del motor. En el sistema de cárter húmedo de la mayoría de los motores de automóviles de producción , el aceite que no circula activamente se almacena en el cárter, que es lo suficientemente grande para este propósito. Una bomba recoge el aceite del cárter y lo hace circular directamente a través del motor. En un sistema de sumidero seco, el aceite aún cae a la base del motor, pero a un sumidero mucho menos profundo, donde una o más bombas de barrido lo extraen y lo transfieren a un depósito (generalmente externo), donde ambos se enfrían. y desaireado antes de ser recirculado a través del motor por una bomba de presión. El sumidero en un sistema de sumidero seco no está realmente seco; todavía está húmedo por el aceite drenado del motor. El depósito suele ser alto y estrecho y está especialmente diseñado con deflectores internos y una salida de aceite (suministro) en la parte inferior para un suministro de aceite sin inhibiciones incluso durante el chapoteo.
Un sistema de cárter seco requiere al menos dos bombas, una de presión y una de barrido, y en ocasiones se utilizan hasta cuatro o cinco bombas de barrido para minimizar la cantidad de aceite en el motor. Los diseños de cárter seco con frecuencia montan la bomba de presión y las bombas de barrido en un cigüeñal común, de modo que una polea en la parte delantera del sistema puede hacer funcionar tantas bombas como requiera el diseño del motor. Es una práctica común tener una bomba de barrido por sección de cárter , sin embargo, en el caso de motores invertidos ( motor de avión ) es necesario emplear bombas de barrido separadas para cada banco de cilindros . Por lo tanto, un motor de V invertida tendría un mínimo de dos bombas de barrido y una bomba de presión en la pila de bombas . Aunque el término "etapas" se usa comúnmente para describir múltiples bombas de barrido, generalmente funcionan en paralelo, en lugar de en serie, como podría implicar el término. La etapa de presión extrae aceite del fondo del depósito y, junto con un regulador de presión ajustable, suministra el aceite a presión a través del filtro y al motor. Si se utiliza un enfriador de aceite, por lo general, se monta en línea entre las salidas de barrido y el tanque. La bomba de sumidero seco generalmente es impulsada por una correa de distribución y poleas Gilmer o High Torque Drive (HTD), fuera de la parte delantera del cigüeñal, aproximadamente a la mitad de la velocidad del cigüeñal.
Los sistemas de cárter seco pueden diseñarse opcionalmente para mantener el cárter del motor a una presión inferior a la atmosférica (vacío), sellando el cárter y permitiendo que las bombas de barrido extraigan aceite y gases. [1] [2] Se alcanzará una presión de equilibrio cuando la tasa de gases que ingresan al cárter (gases de escape más allá de los anillos del pistón, pero también fugas de aire y vapor de aceite) iguale la tasa de eliminación de gas de la capacidad de la bomba de barrido más allá lo que se requiere para eliminar solo el aceite. Alternativamente, el cárter puede mantenerse cerca de la presión atmosférica ventilándolo al depósito de aceite, que a su vez se ventila en la entrada de aire del motor o al aire exterior.
Ventajas
Un sistema de cárter seco ofrece muchas ventajas sobre un cárter húmedo. Las principales ventajas incluyen: [1] [3] [4]
- Prevención de que el motor experimente falta de aceite durante altas cargas g cuando el aceite se derrama, lo que mejora la confiabilidad del motor. La mayoría de los motores pueden dañarse incluso por breves períodos de falta de aceite. Esta es la razón por la que se inventaron los cárteres secos, y es particularmente valioso en autos de carreras , autos deportivos de alto rendimiento y aviones acrobáticos que experimentan regularmente altas aceleraciones. Las salpicaduras de aceite también se producen en los sistemas de sumidero seco, pero es mucho más fácil diseñar un depósito remoto para tolerar grandes cantidades de salpicaduras, por ser alto y estrecho, y tener grandes deflectores.
- Aumento de la capacidad de aceite mediante el uso de un gran depósito externo, lo que no sería práctico en un sistema de sumidero húmedo.
- Mejoras en el manejo y la estabilidad del vehículo. El centro de gravedad del vehículo se puede bajar montando el motor (generalmente muy pesado) más abajo en el chasis debido a un perfil de sumidero poco profundo. La distribución del peso general de un vehículo se puede modificar ubicando el depósito de aceite externo lejos del motor.
- Control mejorado de la temperatura del aceite. Esto se debe al aumento del volumen de aceite que proporciona resistencia a la saturación de calor, la posición del depósito de aceite lejos del motor caliente y la capacidad de incluir capacidades de enfriamiento entre las bombas de barrido y el depósito de aceite y también dentro del propio depósito.
- Mejora de la calidad del aceite. Cuando el aceite se derrama contra el cigüeñal y otras piezas que giran a alta velocidad, se produce un "huracán que convierte el aceite en un motor de cárter húmedo en una espuma aireada como un batido en una licuadora". [5] El aceite aireado protege los componentes del motor con mucha menos eficacia. Un sistema de cárter seco minimiza la aireación del aceite y también desairea el aceite de manera mucho más eficaz bombeándolo primero a un depósito remoto.
- Mayor potencia del motor. En un motor de cárter húmedo, el aceite que se derrama contra las piezas que giran provoca un arrastre viscoso sustancial que crea una pérdida de potencia parasitaria . [5] [6] Un sistema de cárter seco elimina el aceite del cárter, junto con la posibilidad de tal arrastre viscoso. Los sistemas de sumidero seco más complejos pueden extraer aceite de otras áreas donde el aceite puede acumularse, como en el tren de válvulas. La potencia se puede aumentar aún más si el sistema de cárter seco está diseñado para crear un vacío dentro del cárter, lo que también reduce el arrastre de aire (o " viento ") en las piezas móviles.
- Eficiencia mejorada de la bomba para mantener el suministro de aceite al motor. Dado que las bombas de barrido se montan típicamente en el punto más bajo del motor, el aceite fluye hacia la entrada de la bomba por gravedad en lugar de tener que ser elevado a la entrada de la bomba como en un cárter húmedo. Además, las bombas de barrido pueden tener un diseño que sea más tolerante a los gases atrapados que la bomba de presión típica, que puede perder succión si se mezcla demasiado aire con el aceite. Dado que la bomba de presión es típicamente más baja que el tanque de aceite externo, siempre tiene una presión positiva en su succión independientemente de las fuerzas en las curvas. [7]
- Tener las bombas externas al motor hace que sean más fáciles de mantener o reemplazar.
Desventajas
Los motores de cárter seco tienen varias desventajas en comparación con los motores de cárter húmedo, que incluyen; [1] [8] [9] [10]
- Los sistemas de sumidero seco agregan costo, complejidad y peso.
- Las bombas y tuberías adicionales en los motores de cárter seco requieren aceite y mantenimiento adicionales.
- Las características de mejora del rendimiento de la lubricación por cárter seco pueden perjudicar la capacidad de conducción diaria de un automóvil. Un buen ejemplo es el clásico Mercedes-Benz 300SL , un automóvil que fue diseñado para carreras pero vendido al público en general y usado en carretera. El coche tenía una gran capacidad de aceite y un sistema de cárter seco para hacer frente a la marcha continua a alta velocidad durante la carrera. Los propietarios encontraron en el uso general, sin embargo, que el aceite nunca alcanzó la temperatura de funcionamiento correcta porque el sistema era muy eficiente para enfriar el aceite. Se ideó una solución improvisada para bloquear deliberadamente el flujo de aire del enfriador de aceite para aumentar la temperatura del aceite.
- El gran depósito externo y las bombas pueden ser difíciles de colocar alrededor del motor y dentro del compartimiento del motor debido a su tamaño.
- Dado que los pasadores de muñeca y los pistones dependen de la lubricación y el enfriamiento respectivamente, del aceite que se salpica en el cárter, estas piezas pueden tener una lubricación inadecuada si la bomba extrae demasiado aceite. La instalación de engrasadores de pistón puede evitar este problema, pero hacerlo con un costo adicional y complejidad para el motor. [10]
- La lubricación inadecuada del tren de válvulas superior también puede convertirse en un problema si se extrae demasiado vapor de aceite del área, especialmente con bombas de varias etapas. [10]
Aplicaciones de motores comunes
Los sumideros secos son comunes en los motores diesel más grandes , como los que se usan para la propulsión de barcos, en gran parte debido a una mayor confiabilidad y facilidad de servicio. También se usan comúnmente en autos de carreras y aviones acrobáticos, debido a problemas con las fuerzas g , suministro confiable de aceite, salida de potencia y manejo del vehículo. El Chevrolet Corvette Z06 tiene un motor de cárter seco que requiere un cambio de aceite inicial después de 500 millas.
Motores de motocicleta
La lubricación por cárter seco es particularmente aplicable a motocicletas, que tienden a funcionar con más vigor que otros vehículos de carretera. Aunque las motocicletas como la Honda CB750 (1969) cuentan con un motor de cárter seco, las motocicletas modernas tienden a utilizar un diseño de cárter húmedo. Esto es comprensible con los motores de cuatro cilindros en línea cruzados en el bastidor , ya que estos motores anchos deben montarse bastante alto en el bastidor (para distancia al suelo), por lo que el espacio debajo también puede usarse para un sumidero húmedo. Sin embargo, los motores más estrechos pueden montarse más abajo e idealmente deberían usar lubricación por cárter seco.
Varios modelos de motocicletas que usan sumideros secos incluyen;
- Las clásicas motocicletas británicas gemelas paralelas , como BSA , Triumph y Norton , utilizaban lubricación por cárter seco. Tradicionalmente, el tanque de aceite era un elemento remoto, pero algunos BSA de último modelo y los Meriden Triumph usaban diseños de "aceite en el marco".
- La motocicleta doble en paralelo de 270 grados Yamaha TRX850 tiene un motor de cárter seco. Su depósito de aceite no es remoto, sino integral al motor, ubicado encima de la caja de cambios. Este diseño elimina las líneas de aceite externas, lo que permite una extracción del motor más sencilla y proporciona un calentamiento del aceite más rápido.
- La Yamaha XT660Z (y los modelos R / X) utilizan un diseño de cárter seco en el que los tubos del cuadro de la bicicleta se utilizan como depósito de aceite y sistema de refrigeración [11]
- La Yamaha SR400 / 500 utiliza un diseño de cárter seco en el que el tubo del cuadro de la bicicleta funciona como depósito de aceite y sistema de refrigeración. [12]
- Harley-Davidson ha utilizado sistemas de aceite lubricante de cárter seco en sus motores desde la década de 1930.
- La Aprilia RSV Mille con motor Rotax y la Aprilia RST1000 Futura incorporan un cárter seco, junto con las motos hermanas, la SL1000 Falco y la ETV1000 Caponord.
- Las motos de cross de cuatro tiempos Honda NX650, XR500R, XR600R, XR650R y XR650L utilizan un cárter seco con aceite en los tubos del cuadro.
- El Suzuki DR-Z400 tiene un cárter seco de 2 litros con aceite en la tubería del cuadro.
- Chennai construyó Royal Enfield antes de 2007. Los diseños de sumidero seco de Royal Enfield se eliminaron por completo en 2012.
Ver también
- Sumidero húmedo
Notas
- ^ a b c "Descripción técnica: el sistema de sumidero seco" . Ingeniería de carrera de Armstrong, Gary Armstrong, DrySump.com, 03/08/2016.
- ^ "Sumidero seco" . TorqueCars . Consultado el 24 de diciembre de 2016 .
- ^ Van Valkenburgh, Paul (1976) Ingeniería y mecánica de autos de carrera Dodd, Mead & Company, p. 181
- ^ "Sistema de aceite de cárter seco - Revista Camaro Performers" . Super Chevy. 2011-09-01 . Consultado el 24 de diciembre de 2016 .
- ^ a b Reher, David (25 de junio de 2013). "Charla técnica n. ° 84 - Los sumideros secos salvan vidas" . Motores de carreras Reher Morrison . Consultado el 24 de diciembre de 2016 .
- ^ "Sumideros húmedos | Medios de alta potencia" . www.highpowermedia.com . Consultado el 24 de diciembre de 2016 .
- ^ Ingeniería explicada (4 de enero de 2017). "Sumidero húmedo Vs Sumidero seco - Sistemas de aceite del motor" . YouTube.com . Consultado el 2 de mayo de 2020 .
- ^ "¿Por qué algunos motores utilizan un sistema de aceite de cárter seco?" . Como funcionan las cosas. 2000-04-01 . Consultado el 24 de diciembre de 2016 .
- ^ "Sumideros secos" . TorqueCars . Consultado el 24 de diciembre de 2016 .
- ^ a b c Carley, Larry (14 de noviembre de 2012). "Sistemas de lubricación de cárter seco" . Engine Builder Mag . Babcox . Consultado el 2 de marzo de 2017 .
- ^ "XT660Z | Yamaha Motor Australia" . www.yamaha-motor.com.au . Consultado el 6 de mayo de 2018 .
- ^ "El icónico SR400, 35 años de herencia" . Comunicado de prensa de Suzuki, MCNews.com, 11/04/2013.
Referencias
- "¿Por qué algunos motores utilizan un sistema de aceite de cárter seco?" . HowStuffWorks . Consultado el 16 de noviembre de 2006 .
- "Explicación técnica del sistema de sumidero seco" . SON . Consultado el 3 de agosto de 2016 .
- "Cárter húmedo vs cárter seco - Sistemas de aceite del motor" . YouTube.com . Ingeniería Explicada. 2017-01-04 . Consultado el 4 de enero de 2017 .