Ce este chiulasa?

Chiulasa este componenta motorului care se montează deasupra cilindrului cu scopul de a crea un spațiu închis între partea superioară a pistonului și pereții interiori ai cilindrului.
Se confecționeză prin turnare din fontă aliată sau din aliaje de aluminiu. O chiulasă poate fi individuală, pe fiecare cilindru, comună pentru toți cilindri sau grupată pentru mai mulți cilindri.
Chiulasa apare ca un capac al cilindrului având o cavitate în partea inferioară, cavitate care împreună cu pistonul aflat la punctul mort interior și pereții cilindrului formează camera de ardere. Forma chiulasei diferă după tipul motorului.

Chiulasele comune pentru o linie de cilindri au practicat un locaș pentru traductorul termometrului de apă și o cavitate pentru termostat. Cele pentru motoare cu aprindere prin scânteie au un locaș pentru bujie, iar cele pentru motoare cu aprindere prin comprimare unul pentru injector.
Chiulasa are de asemenea orificii pentru circuitul apei, orificii care coincid cu orificiile de circulație ale apei din blocul motor pentru asigurarea răcirii. în partea inferioară chiulasa este plană pentru etanșarea perfectă la blocul motor prin intermediul unei garnituri.

Montarea chiulasei pe blocul cilindrilor se face prin buloane sau prezoane care la rândul lor sunt montate și strânse în ordine de la centru la exterior ca să asigure coplanaritatea cu suprafața de contact a blocului cilindrilor.

 

 

Datorita rolului funcțional, chiulasa este supusa unor solicitări mecanice și termice intense. Acesta trebuie să reziste forței de presiune a gazelor și a forței de strângere a șuruburilor. Chiulasa este supusă unor tensiuni termice importante datorită inegalității distribuției termice în corpul acesteia. Pentru a răspunde tuturor cerințelor din timpul funcționării motorului, chiulasa trebuie să îndeplinească o serie de cerințe:

• rigiditate mecanică ridicată
• rezistență termică ridicată
• etanșeitate față de lichidul de răcire, gaze de admisie și evacuare, ulei de lubrifiere
• distribuirea cât mai uniformă a temperaturii
• realizarea formei optime a camerei de ardere
• masă redusă

Foto: Chiulasa motorului VW de 1.8L, cu 4 cilindri și 2 supape pe cilindru
Sursa: Wikimedia Commons

1. găuri de trecere a șuruburilor de fixare
2. canale de curgere a lichidului de răcire
3. orificiu pentru bujie
4. suprafață a camerei de ardere
5. supapă de admisie
6. supapă de evacuare
7. suprafață de contact cu garnitura de chiulasă
8. orificiu de curgere a gazelor de evacuare
9. orificiu de curgere a gazelor de admisie
10. șurub de fixare a galeriei de evacuare

 

    Prin intermediul orificiilor (1) chiulasa se fixează de blocul motor. Cuplul de strângere al șuruburilor precum și ordinea de strângere a acestora este deosebit de importantă pentru a nu produce tensiuni mecanice care pot conduce la fisuri ale chiulasei.

    Canalele de curgere ale lichidului de răcire (2) trebuie să asigure o răcire eficientă a chiulasei, mai ales în zona supapelor de evacuare, unde temperatura atinge valori maxime. Așezarea supapelor în chiulasă depinde de numărul de cilindri și de ordinea de aprindere a acestora. La proiectarea motorului este de preferat ca supapele de evacuare să nu fie lângă peretele despărțitor a doi cilindri adiacenți, pentru a limita solicitările termice. Temperaturile uzuale în zona supapei de evacuare ating valori de 700 °C.

Foto: Distribuția temperaturilor în chiulasă
Sursa: mentor.com

    Diametru orificiului supapei de admisie (5) este mai mare decât cel al supapei de evacuare (6). Această diferență se datorează necesității unei suprafețe de curgere mai mare a aerului admis în motor, mai ales la motoarele aspirate. La aceste tipuri de motoare aerul (amestecul aer-combustibil) este „tras” în motor datorită depresiunii create de mișcarea pistonului în cilindru. Contrar, gazele arse sunt evacuate facil, fiind împinse de piston. Astfel, pentru a asigura o umplere suficientă a cilindrilor cu aer proaspăt, diametrul orificiului de curgere al supapei de admisie este mai mare decât cel al supapei de evacuare.

Foto: Camera de ardere din chiulasa fără supape – motor Northstar 4.4L V8 Supercharged, 4 supape pe cilindru
Sursa: GM

    La chiulasele din aliaj de aluminiu (majoritare în cazul automobilelor) supapele nu se așează direct pe corpul chiulasei. Supapele se așează pe un scaun, care sunt de fapt inele presate în chiulasă. Pentru a asigura rezistența mecanica și termica necesară, scaunele supapelor se confecționează din fontă sau oțel aliat.

    Geometria chiulasei depinde de tipul motorului (benzină sau diesel), forma camerei de ardere (care depinde în principal de tipul injecției), tipul sistemului de distribuție (OHV, OHC sau DOHC), de traseul de curgere al gazelor (admisie și evacuare) și de sistemul de răcire.

Foto: Chiulasa motorului  Northstar 4.4L V8 Supercharged – vedere a orificiilor de admisie
Sursa: GM

    Majoritatea motoarelor de automobile au chiulasa din aluminiu. Chiulasa din fontă de utilizează cu precădere la autovehicule comerciale, de transport marfa sau persoane. Chiulasa din aluminiu are avantajul unui coeficient mai mare de transfer termic (disipă mai ușor căldura), masă mai mică și se prelucrează mai ușor. Chiulasa din aluminiu se fabrică prin turnare la presiune scăzută, în forme ceramice sau metalice.

Foto: Chiulasa motorului Northstar 4.4L V8 Supercharged – vedere a orificiilor de evacuare
Sursa: GM

    Un motor cu ardere internă, răcit cu lichid, conține trei circuite care lucrează cu fluide: circuitul deadmisie/evacuare, circuitul de răcire și cel de ungere cu ulei. Toate aceste trei circuite se intră în componența chiulasei. Din acest motiv este deosebit de importantă etanșeitatea chiulasei pentru a nu permite interacțiunea celor trei circuite.

 

    De exemplu, pătrunderea uleiului în cilindri va conduce la arderea acestuia și la emisii importante de fum albastru. De asemenea, contaminarea cilindrilor cu lichid de răcire va conduce la uzura prematură a pieselor în mișcare (piston, segmenți) și la emisii de fum alb.

    Etanșeitatea chiulasei este asigurată de garnitura de chiulasă. Aceasta se poziționează între chiulasă și blocul motor și are rolul de a etanșa diferitele circuite care fac parte din chiulasă. Pe lângă asigurarea compresiei în cilindri și a etanșeității lichidului de răcire și a uleiului, garnitura de chiulasă trebuie să aibărezistență termică și mecanică ridicată.

Foto: Garnitura de chiulasă a motorului Northstar 4.4L V8 Supercharged
Sursa: GM

    Garnitura de chiulasă la majoritatea motoarelor moderne este confecționată din mai multe straturi metalice. Acestea sunt acoperite cu cauciuc sintetic, pe partea de contact cu chiulasa și cu blocul motor, pentru a asigura adeziunea pe suprafață. în cazul în care blocul motor este din fontă iar chiulasa din aluminiu, datorită coeficientului de dilatare diferit, la creșterea temperaturii se produc tensiuni mecanice în chiulasă. Pentru a permite dilatarea chiulasei, independent de blocul motor, se practică o acoperire de teflon pe suprafețele de contact ale garniturii, reducându-se astfel solicitările mecanice ale chiulasei.

Foto: Garnitura de chiulasă a motorului Northstar 4.4L V8 Supercharged – vedere straturi
Sursa: GM

    Fiind piese statice, probabilitatea de defect a chiulasei și a garniturii de chiulasă este destul de mică. Totuși este de preferat ca la intervale mari de utilizare a automobilului (aproximativ 7-10 ani sau 100.000 – 150.000 km) să se înlocuiască garnitura de chiulasă. Măsura se dorește a fi preventivă, pentru că, în cazul în care se deteriorează garnitură de chiulasă, uzura motorului crește semnificativ sau chiar se produc defecte iremediabile ale motorului. De asemenea, o atenție deosebită trebuie acordată fixării chiulasei de blocul motor, la strângerea șuruburilor să se respecte ordinea și cuplul de strîngere prescris de producătorul auto. în caz contrar chiulasa se poate fisura (la un cuplu de strângere prea mare sau ordine de strângere a șuruburilor incorectă) sau etanșeitatea poate fi compromisă (la un cuplu de strângere prea mic).