Como bombea a bomba de aceite o aceite ao virabrequín, á árbore de levas e ao sistema de válvulas?

A rede invisible que impide que o metal frote contra o metal

Os motores de combustión interna conteñen ducias de compoñentes metálicos móviles que se deslizan, rotan e pivotan uns contra outros a altas velocidades e baixo cargas extremas. Sen un suministro continuo de aceite a presión, estas pezas soldaríanse entre si en segundos. A bomba de aceite fai posible ese suministro, pero o percorrido desde o cárter ata as zonas máis afastadas do sistema de válvulas implica unha rede deseñada con precisión de galerías, pasaxes e orificios medidos con exactitude.

Comprender como o aceite chega ao eixe de manivelas, ao eixe de levas e ao sistema de válvulas revela moito sobre por que algúns motores duran 300.000 millas e outros non superan as 100.000. O sistema de lubrificación non se trata só de reducir a fricción: tamén ten por obxecto refrixer, limpar e manter a película hidrodinámica que mantén separadas as superficies metálicas.

A propia bomba — Onde comeza a presión

A maioría dos motores de automóbiles de pasaxeiros utilizan unha bomba de aceite de desprazamento positivo, normalmente dun deseño gerotor ou trocoide. Estas bombas teñen un rotor interior accionado directamente polo eixe de manivelas, xa sexa mediante un engranaxe ou un acoplamento directo. O rotor exterior segue o movemento excéntrico do rotor interior, creando cámaras que se expanden e contraen para extraer aceite do cárter e impulsalo cara ás galerías de aceite.

O desprazamento da bomba está calculado para fornecer un fluxo adecuado ao ralentí, mantendo ao mesmo tempo unha presión suficiente no límite superior de revolucións. Unha bomba de aceite típica produce presións na gama de 4 a 6 bar (58 a 87 psi), cunha válvula de alivio de presión que limita a presión máxima para evitar danos nas empaquetaduras e xuntas. O fluxo de saída da bomba pasa primeiro polo filtro de aceite — xa sexa nunha configuración de fluxo total ou de derivación, segundo o deseño — antes de entrar na galería principal de aceite que se estende pola lonxitude do bloque do cilindro.

A Galería Principal de Aceite — A Autoestrada Que Alimenta Todo

A galería principal de aceite é un paso taladrado ou fundido que se estende lonxitudinalmente a través do bloque do motor. Esta galería funciona como o canal principal de distribución. Dende aquí, o aceite ramifica cara aos coxinetes principais do virabrequín, os coxinetes do árbore de levas e a cabeza do cilindro, onde están os compoñentes do sistema de válvulas.

O diámetro e o trazado da galería son importantes. Se é demasiado pequeno, a presión cae ao longo da lonxitude do motor. Se é demasiado grande, a bomba ten dificultades para encher o volume rapidamente durante os arranques en frío. Os deseñadores de motores equilibran estes factores para asegurar que o coxinetes máis afastado — normalmente o coxinetes do árbore de levas traseiro ou o último compoñente da cadea de válvulas no percorrido de lubrificación — recibe presión e caudal adecuados en todas as condicións de funcionamento.

Alcanzando o virabrequín — coxinetes principais e coxinetes das bielas

O aceite abandona a galería principal a través de pasaxes taladradas que alimentan cada coxinetes principal do virabrequín. Desde o muñón do coxinetes principal, o aceite viaxa a través de pasaxes transversais taladradas no propio virabrequín para chegar aos coxinetes das bielas. Este taladrado interno é preciso — as pasaxes deben cruzarse en ángulos específicos para manter a integridade estrutural ao mesmo tempo que se asegura que o aceite chega aos muñóns das bielas baixo forza centrífuga.

Os coxinetes principais e os coxinetes das bielas funcionan nunha cuña hidrodinámica de aceite. Ao xirar o cigüeñal, arrastra aceite cara ao espazo converxente entre o muñón e a camisa do coxinetes. Esta acción xera presión na película de aceite — con frecuencia centos de psi na zona cargada — que soporta o muñón e impide o contacto metal-metalo. A grosura da película de aceite á temperatura de funcionamento mide normalmente entre 0,0005 e 0,002 polgadas, dependendo do xogo do coxinetes e da carga.

Subindo ao árbore de levas — Pasaxes verticais e alimentación dos coxinetes

A lubrificación do árbore de levas varía segundo o deseño do motor, pero o principio permanece constante. O aceite viaxa dende a galería principal a través de pasaxes verticais ou inclinados taladrados no bloque do cilindro, ata os muñóns dos coxinetes do árbore de levas. Nos motores con válvulas en cabeza, o árbore de levas está situado no bloque, polo que os pasaxes son curtos. Os motores con árbore de levas en cabeza requiren pasaxes máis longos que atravesan a fundición da culata.

Os casquillos do eixo de levas son normalmente casquillos lisos — semellantes en concepto aos casquillos principais do eixo de manivelas — que sosteñen o eixo de levas mentres xira. Cada muñón recibe aceite a través dun furo de alimentación taladrado, alineado coa ranura de aceite da cuberta do casquillo. O propio eixo de levas pode ter taladrados internos que distribúen aceite aos lóbulos das válvulas e, nalgúns casos, aos actuadores de sincronización variable das válvulas.

A Última Milla — Lubricación do Sistema de Válvulas

O sistema de válvulas representa o conxunto máis diverso de retos de lubricación no motor. Os seguidores das válvulas, as balancíns, as varillas empurradoras e os seguidores de eixos de levas en cabeza requiren todos aceite, pero recíbeno mediante mecanismos diferentes segundo o deseño.

Os tappets hidráulicos — comúns nos motores modernos de automóbil — reciben aceite a presión mediante a mesma rede de galerías que alimenta os coxinetes do eixe de levas. O corpo do tappet contén un pequeno pistón e un conxunto de válvula de retención que utiliza a presión do aceite para manter automaticamente unha folga nula nas válvulas. Este deseño elimina o axuste mecánico e reduce o ruído da cadea de válvulas.

Os balancíns e os seguidores de eixe de levas en cabeceira adoitan recibir aceite a través do eixe de levas oco — se o eixe de levas está taladrado internamente — ou mediante raíles externos de aceite que dirixen o aceite a cada punto de accionamento da válvula. Os compoñentes restantes reciben aceite por salpicadura ou néboa xerada polo conxunto rotativo. Esta combinación de lubrificación a presión e por salpicadura cubre todas as pezas móveis da cadea de válvulas.

Presión, Volume e Viscosidade — As tres variables que importan

Tres factores determinan se o sistema de lubrificación fai o seu traballo de forma eficaz. A presión do aceite garante que este chegue aos rodamientos máis afastados, vencendo a resistencia das pasaxes estreitas. O volume de aceite transporta o calor fóra dos rodamientos e fornece un fluxo suficiente para manter a película hidrodinámica. A viscosidade do aceite determina con que facilidade flúe a través das estreitas claridades e a grosor que mantén a película baixo carga.

Os motores de turismos especifican unha viscosidade concreta de aceite por unha razón. Os motores modernos, con xogos de roscas moi estreitos e sistemas de distribución de válvulas variables, requiren aceites de baixa viscosidade para fluír rapidamente ao arrancar en frío e chegar aos moduladores de árbore de levas antes de que comecen a actuar. Empregar un aceite máis espeso do recomendado retrasa a chegada do aceite ao sistema de válvulas — e ese retraso pode causar desgaste nos primeiros segundos de funcionamento.

Un caso real — Cando a entrega de aceite non é suficiente

Un taller de rendemento do suroeste observou un patrón de fallos no árbore de levas e nas balancíns nunha plataforma popular de motor V8. Os motores producían boa potencia, pero consumían compoñentes do sistema de válvulas cada 40.000 millas. Os sospeitosos habituais — calidade do aceite, lubrificante de montaxe, procedemento de asentamento — todos foron descartados.

A tenda realizou unha proba de presión no sistema de canais de aceite e detectou unha caída significativa de presión entre o canal principal e as cabezas dos cilindros. A restrición remontábase aos orificios redutores de aceite que alimentan as cabezas dos cilindros: eran demasiado pequenos para o rango de revolucións por minuto (RPM) de funcionamento do motor. Ao aumentar o diámetro dos redutores en 0,010 polgadas, restableceuse o fluxo adecuado cara ao sistema de válvulas. As avarías do eixe de levas e dos tarraxos cesaron por completo. A solución custou menos de 100 dólares en traballo mecánico e permitiu aos clientes ahorrar millares de dólares en reparacións repetidas.

Este exemplo ilustra a importancia de comprender toda a traxectoria de lubrificación — non só a saída da bomba. Unha bomba pode xerar presión e volume adecuados, pero calquera restrición no sistema compromete a súa eficacia.

Conclusión sobre a distribución de aceite

O aceite non aparece máxico no eixe de manivelas, no eixe de levas e na cadea de válvulas. É impulsado por unha bomba de desprazamento positivo, filtrado, distribuído a través dunha galería principal e encamiñado por medio de pasaxes precisamente taladrados que o leván a cada rodamiento e superficie de contacto. O sistema funciona de forma fiable cando todos os compoñentes teñen as dimensións adecuadas, a viscosidade do aceite coincide coa especificación e os pasaxes permanecen sen obstrucións.

Calquera compromiso en calquera parte deste sistema — xa sexa por montaxe incorrecta, restos de suxeito nas galerías ou grao incorrecto de aceite — reduce a entrega de aceite e acelera o desgaste. Unha bomba de aceite e unha rede de galerías debidamente deseñadas, construídas segundo as especificacións orixinais (OE), garante que todas as pezas móveis reciban a lubricación necesaria. Haodun Engine Parts fornece bombas de aceite e compoñentes relacionados para motores fabricados segundo normas rigorosas, apoiando a entrega fiable de aceite de que dependen os motores de automóbiles de pasaxeiros con alto kilometraxe.