Un motor de perno largo o perno pasante es un motor de pistón de combustión interna en el que, siguiendo la práctica habitual, la culata se sujeta mediante pernos o espárragos . Convencionalmente, la culata está atornillada al bloque de cilindros y los cojinetes principales del cigüeñal están atornillados a su vez al cárter mediante pernos separados. [notas 1] Sin embargo, en el motor de perno largo, se usa un solo juego de pernos largos, que van desde la culata hasta las tapas de los cojinetes del cigüeñal.
Orígenes
Aeronave
El diseño de perno largo comenzó con motores de avión , particularmente aquellos que combinaban alta potencia y construcción liviana de aleación de aluminio. Estos primeros motores usaban espárragos largos desde el cárter hasta las culatas de cilindros. Como la mayoría en este momento usaba cabezas monobloque, solo se necesitaría un perno para unir las dos piezas, pero se usó un sujetador largo de la altura completa del cilindro para colocar las fuerzas de tensión en el perno, en lugar de tensar y posiblemente distorsionar. las paredes del cilindro. Los motores Curtiss y Renault refrigerados por aire incluso usaron una tapa en forma de X sobre el exterior de la culata de cilindros, con los pernos atornillados para distribuir las fuerzas uniformemente a través de la cabeza. Como las fuerzas aún se transmitían entre estos espárragos y los cojinetes principales por las paredes del cárter, estos primeros motores no se consideran, sin embargo, motores de perno largo.
Los desarrollos finales del motor de pistón de la aeronave fueron los motores H opuestos horizontalmente , como el Rolls-Royce Eagle y el Napier Sabre . Estos motores compactos estaban compactos y, a diferencia de los motores en V anteriores, no había acceso al cigüeñal ni a sus cojinetes una vez ensambladas las dos mitades del cárter. En consecuencia, se utilizaron espárragos pasantes largos, que atravesaban el motor de un lado al otro. En el Sabre, algunos de estos pernos eran cortos y solo servían para sujetar las mitades del cárter. Los demás pasaron entre culatas de cilindros a cada lado. [1] Toda la fuerza de tracción a través del motor se tomó en estos pernos, sin poner tensión en el cárter.
Motores diesel
Debido a sus altas relaciones de compresión y su alto bmep , los motores diesel ejercen una gran tensión de tracción en su bloque de cilindros. Los bloques de cilindros de aleación ligera tienen sus ventajas habituales de peso, pero también deben resistir las fuerzas elevadas. Algunos diseños, como el Hércules de EE. UU. , Lo logran mediante el uso de pernos largos. [2] En el diseño de Hércules, estos son postes largos con una tuerca en la parte superior e inferior; un collar excéntrico en el medio impide que giren.
Carros
A principios de la década de 1980, Fiat invirtió mucho en la automatización de robots en todas sus fábricas, tanto para mejorar la calidad del producto como para reducir los costos laborales. El nuevo motor robotizado totalmente integrado se desarrolló como parte de esto, para reemplazar la gama anterior de pequeños motores Fiat. Aunque aprovechando la oportunidad para actualizar el rendimiento y las emisiones del venerable motor de varilla de empuje de 903 cc de Fiat , el objetivo principal de este nuevo diseño era facilitar el montaje por parte de los robots. La clave para esto fue la construcción de "torta de capas" del nuevo motor, unida por sus largos pernos pasantes.
El motor FIRE ha sido considerado un éxito, habiendo producido motores eficientes y confiables de 769 cc con crecimiento a versiones de 1368 cc y 16 válvulas. El 'Super FIRE' de 1242 cc y 16 válvulas también usó un soporte de cojinete principal de bastidor en escalera , lo que le dio al cárter y al bloque más rígidos que cualquier motor comparable en su clase. Un inconveniente del motor FIRE fue la percepción por parte de los mecánicos que los reparaban de que ahora era difícil realizar una revisión del extremo superior sin requerir también que se desmontara el extremo inferior, con reensamblaje y reajuste en secuencia estricta.
A finales de la década de 1980, Rover era consciente de que necesitaba adoptar nuevas técnicas innovadoras y fiables si quería sobrevivir como fabricante de automóviles y, como Fiat, deshacerse de sus problemas anteriores de mala calidad de construcción. Un resultado fue el motor K , [3] que será construido por Powertrain Ltd , socio de Rover . Este utilizó un cojinete principal de escalera en todos los modelos, [4] dando un bloque extremadamente rígido que luego permitiría una velocidad de línea roja muy alta en aplicaciones como MGF , Lotus Elise y para carreras. [3] Sin embargo, a diferencia del FIRE, ya pesar de las grandes cantidades vendidas que sirvieron de manera confiable durante muchos años, este motor se empañó con las fallas pasadas de Rover y ganó una reputación como poco confiable. Las fallas que dieron lugar a esta reputación fueron causadas por solo algunos componentes utilizados en solo algunos modelos: particularmente la junta de la culata y los revestimientos húmedos . Considerar estos problemas con versiones de componentes particulares como indicativos de un diseño general deficiente del motor era inmerecido. Del mismo modo, ninguno de estos problemas es inherente a las técnicas de revestimientos húmedos o pernos pasantes.
Ventajas
Para la fabricación de automóviles moderna, el motor de perno largo ofrece varias ventajas:
- Montaje más sencillo, con menos componentes, menos sujetadores que apretar y menos pasos de montaje intermedios.
- Las fuerzas de tracción se aplican a los espárragos, no al bloque de cilindros ni al cárter. En particular, la fuerza es pura tensión, en lugar de una fuerza de torsión debido a cualquier desplazamiento entre la tapa del cojinete y el perno de la pared del cilindro. Esto permite que el bloque y el cárter se hagan más livianos y menos rígidos, al tiempo que se reduce la cantidad de deflexión y torsión exhibida en servicio.
- Cuando se usa una tapa de cojinete principal con marco de escalera, el conjunto del cárter se vuelve considerablemente más rígido. [5]
Estas ventajas son principalmente para la producción inicial de motores, particularmente cuando se trata de un ensamblaje basado en robots. También se pueden obtener ventajas secundarias de una vida útil mejorada.
Desventajas
Hay menos ventajas, si las hay, por el mantenimiento continuo durante la vida útil del automóvil. Algunos aspectos tienen claras desventajas, particularmente cuando se complican las operaciones previas de mantenimiento simple. Esto es aceptable debido al gran aumento de los intervalos entre los servicios principales de los automóviles modernos. Hoy en día, muchos automóviles durarán toda su vida útil de más de 100 mil millas sin que se les quite o desmantele el motor.
Las desventajas específicas son:
- El programa de torsión para el reensamblaje de los pernos largos puede requerir que se desmantelen ambos extremos antes de un reensamblaje completo desde cero. Una tarea generalmente simple de quitar el extremo superior para prestar atención a las válvulas ahora puede requerir que también se desmantele el extremo inferior, lo que a menudo requiere que se retire todo el motor.
- Las prácticas de reajuste rápido que evitan el desmantelamiento de ambos extremos pueden ser menos confiables que un motor ensamblado, según lo previsto.
Motores de ejemplo
- Motor Rover K
- Fiat FIRE (motor robotizado totalmente integrado)
- Motor fueraborda Mercury Verado [6]
Referencias
- ^ El bloque de cilindros y el cárter pueden estar atornillados juntos por un tercer juego de sujetadores, o más comúnmente en la actualidad, fundidos juntos como un monobloque .
- ^ Ricardo, Harry R. Sir (1953). El motor de combustión interna de alta velocidad (4ª ed.). Glasgow: Blackie. págs. frente a pág.312. CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ^ Chapman, GW (1949). "18: Cárteres y marcos". Motores de aceite modernos de alta velocidad . Vol. II (2 de junio de 1956 ed.). Caxton. págs. 270-271.
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tiene texto extra ( ayuda ) - ^ a b Simon Erland. "Motor de la serie K de Rover, información general" . Museo Mecánico de Arenas.
- ^ Rover 214 y 414 Manual de servicio y reparación . Haynes. 1997, págs. 2A4-2A5. ISBN 1-85960-458-7.
- ^ Simon Erland. " ' Rey K ' " . Museo Mecánico de Arenas.
- ^ "Verado Cuatro Cilindros 150-200 CV" . Mercury Marine .