Editorial
Somos un equipo de mecánicos certificados por ASE y hemos creado esta guía de servicio para ayudarlo a comprender las configuraciones de bloques y árboles de levas en cabeza.
¿Como funciona?
El árbol de levas es un vástago cilíndrico ubicado en el bloque de cilindros o culata con lóbulos o levas rectangulares que empujan las válvulas de admisión y escape. Todos los motores de combustión interna tienen al menos un árbol de levas, incluso los vehículos híbridos. Hay dos estilos comunes de sistemas de árbol de levas llamados configuraciones de árbol de levas en cabeza (OHC) y de árbol de levas en bloque. Una configuración de árbol de levas en cabeza puede proporcionar dos árboles de levas (DOHC) que pueden transportar el doble de válvulas tanto en la admisión como en el escape. Esto aumenta el flujo de aire y aumenta la potencia máxima del motor. El árbol de levas gira en una proporción de 1:2. Esto significa que por cada revolución del árbol de levas, el cigüeñal del motor da dos revoluciones. El árbol de levas está conectado al cigüeñal mediante una cadena de distribución o una correa de distribución.
Los árboles de levas se pueden diseñar para afectar las características de rendimiento y las emisiones del motor. La distancia que la válvula se abre hacia abajo en la culata se llama elevación y el tiempo que la válvula está abierta se llama duración. Debido a que el proceso de combustión no está completo, las aberturas de las válvulas de escape y de admisión se cruzan ligeramente. Mientras uno está cerrado, el otro está abierto. Esto se llama superposición de válvulas. Los árboles de levas de alto rendimiento aumentan la elevación, la duración y la superposición de las válvulas, lo que hace que los gases de escape se mezclen con el aire de admisión del cilindro, lo que hace que los motores con estos árboles de levas funcionen más bruscamente.
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actuador del árbol de levas
A veces llamado actuador del árbol de levas o fáser, determina la posición angular del árbol de levas en relación con el cigüeñal. Antes de que se utilizaran los actuadores de árbol de levas, cuando el pistón estaba en el punto muerto superior (completamente elevado en el orificio del cilindro), el árbol de levas estaba en una posición fija, con los lóbulos de admisión y escape completamente separados, estaba ubicado «recto». Pero cuando el motor está en marcha y en el rango de RPM más bajo, hay más potencia disponible cuando el árbol de levas avanza unos pocos grados en relación con el cigüeñal. De manera similar, si el árbol de levas se retrasa unos pocos grados en relación con el cigüeñal, el motor puede generar más potencia a mayores RPM. Así nació un actuador de levas que le da al árbol de levas capacidades de avance y retroceso, dándole al motor más potencia en todo el rango de RPM.
Las válvulas del actuador del árbol de levas controladas electrónicamente están ubicadas en la parte delantera o trasera del árbol de levas o dentro del bloque del motor y dirigen el aceite presurizado a un lado u otro del actuador. La válvula de control del actuador recibe señales de la computadora y mueve la leva en una dirección. Este aceite presurizado mueve el árbol de levas hacia adelante y hacia atrás con respecto al cigüeñal a través de un actuador suministrado por la bomba de aceite del motor.
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A través de conductos internos, el aceite se desvía hacia un lado u otro dentro del actuador.
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La siguiente imagen muestra una configuración de levas en cabeza con un elevador directamente encima de los resortes de las válvulas y una vista en corte de la culata y el bloque con cuatro válvulas por cilindro (dos de admisión y dos de escape). La configuración de cuatro válvulas permite más flujo de aire que una válvula grande, aunque el tamaño de la válvula es ligeramente más pequeño.
Esta es una vista lateral del elevador y balancín del árbol de levas para una configuración típica de árbol de levas en cabeza. A medida que el árbol de levas gira, un lóbulo que sobresale de la línea central fuerza al seguidor de leva hacia abajo, abriendo la válvula. El balancín está equipado con rodillos con cojinetes de agujas para reducir la fricción y mejorar el rendimiento del motor. El brazo seguidor o balancín transmite la fuerza al vástago de la válvula, abriendo la válvula de escape o de admisión. Este estilo de balancín también se llama seguidor de leva.
En un diseño de árbol de levas en cabeza, los elevadores se colocan en la culata y se utilizan para ajustar automáticamente el juego de válvulas (holgura). El elevador proporciona ajuste entre el árbol de levas y la válvula, permitiendo que la válvula se cierre completamente sin ningún espacio adicional. Esta brecha se elimina presurizando el émbolo del elevador usando presión de aceite del motor. Es por eso que cuando el aceite en el motor está bajo, el tren de válvulas hace ruidos o traqueteos debido a la falta de presión de aceite. Cuando el balancín se separa del árbol de levas, la válvula de aceite en el elevador se cierra y, mientras la válvula se abre, el aceite en el elevador se solidifica, lo que hace que el aceite se solidifique. El árbol de levas también tiene un temporizador que se utiliza junto con el sensor de ángulo del árbol de levas para enviar información a la computadora del automóvil para procesar y ajustar el programa de funcionamiento del motor. Hay un elevador para cada válvula del motor (dos o cuatro por cilindro).
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La foto a continuación muestra un rodillo ubicado en el centro del balancín, lo que proporciona una forma más eficiente de transferir la elevación del árbol de levas al balancín con menos fricción. También ofrece un perfil de lóbulo del árbol de levas más agresivo, lo que mejora el rendimiento del motor.
El paso de aceite de la galería de elevación está diseñado dentro de la culata y la presión de aceite suministrada por la bomba de aceite del motor se suministra a través de la galería de aceite dentro del bloque. Como ocurre con todas las configuraciones de elevador, el aceite de motor se usa no solo para lubricar el elevador, sino también para controlar el juego de válvulas (holgura).
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árbol de levas en bloque
Algunos diseños de motores colocan el árbol de levas dentro del bloque del motor. Debido a que el árbol de levas está más alejado de las válvulas de admisión y escape, se utiliza una configuración diferente de balancines y elevadores. El elevador se mueve a lo largo del árbol de levas y la parte superior del lóbulo del árbol de levas se corta en un ligero ángulo, lo que permite que el elevador gire ligeramente para reducir el desgaste. Luego, la válvula se acciona utilizando una varilla de empuje de acero larga entre el elevador y el balancín. Este diseño es menos eficiente que los diseños tradicionales en cabeza debido al mayor peso de los componentes adicionales que requieren un resorte de válvula con mayor tensión para cerrar la válvula. Este estilo de configuración del árbol de levas utiliza varios elevadores diferentes, incluidos los tradicionales hidráulicos, de rodillos, de seta y sólidos, que deben ajustarse manualmente. Los elevadores sólidos se utilizan principalmente en aplicaciones de carreras, donde las altas velocidades del motor durante largos períodos de tiempo pueden dañar los elevadores hidráulicos normales. La foto de abajo muestra el árbol de levas (abajo) dentro del bloque.
En esta configuración, el elevador encaja dentro de un orificio del elevador en el propio bloque del motor. Se utiliza una varilla de empuje del elevador para accionar el balancín, que a su vez activa la válvula en la culata. Los elevadores de rodillos son tal como su nombre indica. Están diseñados con ruedas de rodillos y cojinetes de agujas que corren a lo largo del árbol de levas, lo que reduce la resistencia. El elevador también se llama empujador y está ubicado en la cocina de aceite del elevador como en el modelo OHC. La foto de abajo muestra el elevador retirado de la parte superior del bloque del motor.
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El artículo ha sido publicado. 2022-03-12
