como funciona la distribucion variable de valvulas de un motor

Como funciona la distribucion variable de valvulas de un motor

Somos un equipo de mecánicos certificados por ASE que hemos creado esta guía de servicio para ayudarlo a comprender las configuraciones de bloque y árbol de levas en cabeza.

¿Como funciona?

Un árbol de levas es una varilla cilíndrica que está situada en el bloque de cilindros o la cabeza que tiene lóbulos oblongos o levas que empujan las válvulas de admisión y escape para abrirlas. Todos los motores de combustión interna tienen al menos un árbol de levas, incluso los autos híbridos. Hay dos estilos populares de sistemas de árbol de levas que se denominan árbol de levas en cabeza (OHC) y en configuraciones de árbol de levas de bloque. Una configuración de árbol de levas en cabeza tiene la capacidad de ofrecer dos árboles de levas (DOHC) que pueden acompañar al doble de válvulas tanto para admisión como para escape. Esto aumenta la potencia máxima del motor debido al aumento del flujo de aire. El árbol de levas gira a razón de 1 a 2, en otras palabras, el cigüeñal del motor gira dos veces por cada vuelta del árbol de levas. El árbol de levas está conectado al cigüeñal por una cadena de distribución o correa de distribución.

Un árbol de levas se puede diseñar de tal manera que afectará las características de rendimiento del motor y las emisiones. La distancia que la válvula abre hacia abajo en la culata se llama elevación, mientras que la cantidad de tiempo que la válvula está abierta se llama duración. Debido a que el proceso de combustión no es perfecto, la apertura de la válvula de escape y la válvula de admisión se cruzarán ligeramente. Mientras uno se cierra, el otro se abre, lo que se denomina superposición de válvulas. Los árboles de levas de rendimiento han aumentado la elevación, la duración y la superposición de las válvulas, lo que hace que los gases de escape se mezclen con la carga de admisión del cilindro, razón por la cual los motores que tienen estos árboles de levas tienen un ralentí irregular.

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Actuador del árbol de levas

El actuador del árbol de levas o phaser, como a veces se le llama, es responsable del ángulo de posición del árbol de levas en relación con el cigüeñal. Antes de que se usaran los actuadores del árbol de levas, el árbol de levas se encontraba en una posición fija o «hacia arriba» con los lóbulos de admisión y escape perfectamente divididos en su duración cuando el pistón estaba en el punto muerto superior (totalmente hacia arriba en el orificio del cilindro). Pero, cuando el motor está funcionando y en un rango de RPM más bajo, tiene más potencia si el árbol de levas se adelanta unos pocos grados en relación con el cigüeñal. Del mismo modo, el motor tiene más potencia a mayores RPM si el árbol de levas se retrasa unos pocos grados en relación con el cigüeñal. Así es como nació el actuador de leva al darle al árbol de levas la capacidad de avanzar y luego retrasar, lo que le da al motor más potencia en todo su rango de RPM.

Una válvula actuadora del árbol de levas controlada electrónicamente se coloca en la parte delantera o trasera del árbol de levas o en el bloque del motor para desviar el aceite presurizado a un lado del actuador o al otro. La válvula de control del actuador recibe señales de la computadora para mover la leva en un sentido u otro. Este aceite presurizado es lo que mueve el árbol de levas hacia adelante o hacia atrás en relación con el cigüeñal a través del actuador que es alimentado por la bomba de aceite del motor.

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A través de pasajes internos, el aceite es desviado hacia un lado u otro dentro del actuador.

La siguiente imagen muestra un árbol de levas instalado con la culata y el bloque cortados con los elevadores directamente sobre el resorte de la válvula y cuatro válvulas por cilindro, dos de admisión y dos de escape. En configuraciones de cuatro válvulas, las válvulas son un poco más pequeñas en tamaño pero permitirán más flujo de aire que una válvula más grande.

Aquí hay una vista final de un elevador y balancín de árbol de levas para una configuración típica de árbol de levas en cabeza. A medida que el árbol de levas gira, el lóbulo que sobresale de la línea central fuerza al seguidor de leva hacia abajo, lo que a su vez abre la válvula. El balancín está equipado con un rodillo de rodamiento de agujas para reducir la fricción y mejorar el rendimiento del motor. El seguidor o balancín luego transmite la fuerza al vástago de la válvula que abre la válvula de escape o admisión. Este estilo de balancín también se conoce como seguidor de leva.

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En los diseños de árbol de levas en cabeza, un elevador está ubicado en la culata y se usa para ajustar automáticamente el juego de válvulas (holgura). El levantador proporciona el ajuste entre el árbol de levas y la válvula, lo que permite que la válvula se cierre por completo sin exceso de espacio libre. La presión del aceite del motor se usa para presurizar el émbolo del elevador para eliminar este espacio libre. Esta es la razón por la que cuando un motor tiene poco aceite, el tren de válvulas se vuelve ruidoso mientras hace un chasquido o un sonido de traqueteo debido a la falta de presión de aceite. A medida que el balancín se aleja del árbol de levas, la válvula de aceite dentro del levantaválvulas se cierra, lo que atrapa el aceite dentro del levantador y lo solidifica mientras se abre la válvula. El árbol de levas también cuenta con un temporizador que se usa con el sensor de ángulo del árbol de levas que envía información a la computadora del automóvil para procesar y hacer ajustes en el programa operativo del motor.

La siguiente imagen muestra el rodillo que está situado en el medio del balancín y proporciona una forma más eficiente de transferir la elevación del árbol de levas al balancín con poca fricción. También permite un perfil de lóbulo del árbol de levas más agresivo que ayuda al rendimiento del motor.

El paso de aceite de la galera del elevador está diseñado en la culata de cilindros para suministrar la presión de aceite proporcionada por la bomba de aceite del motor a través de las galeras de aceite internas del bloque. Como en todas las configuraciones de levantaválvulas, se utiliza aceite de motor para lubricar el levantador y ayudar a controlar el juego de válvulas (holgura).

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Árbol de levas en bloque

En algunos diseños de motores, el árbol de levas está ubicado 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 del balancín y el elevador. El levantador ahora se desplaza a lo largo del árbol de levas con el lóbulo del árbol de levas cortado en un ligero ángulo en la parte superior del lóbulo, lo que hace girar ligeramente el levantador para ayudar a reducir el desgaste. Luego, se usa una varilla de acero larga entre el elevador y el balancín para accionar la válvula. Este diseño es tradicionalmente menos eficiente que su contraparte superior debido al peso adicional del componente adicional que requiere un resorte de válvula con más tensión para cerrar la válvula. En este estilo de configuración del árbol de levas, se utilizan varios elevadores diferentes, el tradicional hidráulico, de rodillos, de hongo y sólido, que deben ajustarse manualmente. Los levantaválvulas sólidos se utilizan principalmente en aplicaciones de carreras donde las rpm del motor más altas durante largos períodos de tiempo pueden dañar los levantaválvulas hidráulicos normales. La siguiente imagen muestra el árbol de levas dentro del bloque (abajo).

En esta configuración, el elevador se desplaza dentro de un orificio del elevador que se encuentra en el propio bloque del motor. Desde el elevador se usa una varilla de empuje para accionar el balancín que activa la válvula que se encuentra en la culata. Los elevadores de rodillos son exactamente como su nombre lo indica. Están diseñados con una rueda de rodillos y cojinetes de agujas que se desplazan a lo largo del árbol de levas, lo que reduce la resistencia. Un elevador también se puede llamar empujador y se coloca en una galera de aceite de elevador muy similar al modelo OHC. La siguiente imagen muestra cómo se quita el elevador del lado superior del bloque del motor.