¿Qué hace un árbol de levas??

El árbol de levas es fundamental para la función básica de un motor. Compuesto por dos partes distintas, las levas y el eje, el árbol de levas es el elemento que permite que las válvulas se abran. A medida que el eje gira, las levas en forma de huevo (o "lóbulos") empujan las válvulas se abren sincronizadas con el engranaje del cigüeñal.

Identificación del árbol de levas

Una colección de árboles de levas de los motores de automóviles y camiones. Thyssenkrupp Presta Chemnitz GmbH / Wikimedia Commons

En los motores modernos de cámara aérea (OHC), el árbol de levas se encuentra en la cabeza del cilindro. Los motores OHC (SOHC) individuales tienen una cámara por banco, generalmente montada entre los tallos de la válvula. Rocker Arms transmite el movimiento SOHC a las válvulas. Los motores duales OHC (DOHC) tienen dos levas por banco, generalmente directamente sobre los tallos de la válvula, una para las válvulas de admisión y otra para las válvulas de escape. La fuerza se transmite directamente a la válvula. Un motor SOHC I4 (cuatro cilindros) tiene un árbol de levas, mientras que un motor SOHC V6 o V8 tiene dos. Un motor DOHC I4 tiene dos árboles de levas, mientras que un motor DOHC V6 o V8 tiene cuatro árboles de levas. Los motores de cámara superior tienen de tres a cinco válvulas por cilindro, pero generalmente dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape.

Los motores más antiguos y algunos motores más nuevos de "Pushrod" tienen un solo árbol de levas en el bloque de cilindros. Las largas varillas de empuje de metal transmiten el movimiento del árbol de levas a los balancines, que transmiten ese movimiento a las válvulas. Los motores de varilla de empuje generalmente tienen dos o tres válvulas por cilindro, generalmente una válvula de admisión y una válvula de escape.

El árbol de levas típico se fresa con un blanco de acero fundamental formado. Se pueden fresar parte de rendimiento y árboles de levas personalizados desde un bloque de acero sólido.

Cómo funcionan los árboles de levas

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A medida que gira el árbol de levas, los lóbulos de la leva se mueven hacia arriba y hacia abajo. En los motores DOHC, cada rotación hace que un solo lóbulo de la leva empuje la válvula hacia abajo, abriéndola en el cilindro. Del mismo modo, en los motores SOHC y Pushrod, el lóbulo de la leva empuja los balancines (o las varillas de empuje entonces Arms Rocker), abriendo la válvula. A medida que el lóbulo de la leva gira aún más, el resorte de la válvula obliga a la válvula hacia arriba, cerrándola.

El árbol de levas generalmente está conectado al cigüeñal usando una cadena de distribución o correa de distribución. En algunos motores de varilla de empuje, también se pueden usar engranajes de sincronización. El engranaje del árbol de levas tiene el doble de dientes que el engranaje del cigüeñal, lo que le permite girar a la mitad de la velocidad del cigüeñal. El árbol de levas tiene cuatro trazos distintos: ingesta, compresión, potencia y escape.

Los árboles de levas comunes están hechos para que coincidan con las características operativas típicas y pueden acentuar la eficiencia de crucero de las carreteras o la potencia de baja gama. Del mismo modo, la "elevación" de la válvula se refiere a la altura del lóbulo en relación con el centro del eje, lo que determina qué tan lejos se abre la válvula. En los árboles de levas fijos, esto no es ajustable, pero hay circunstancias en las que el motor podría "respirar" mejor si solo las válvulas pudieran abrir un poco más. Además, un árbol de levas fijo puede abrir la válvula de admisión 10 ° antes de TDC (BTDC) y cerrarlo 5 ° después del centro muerto inferior (ABDC) y abrir la válvula de escape 15 ° antes del centro muerto inferior (BBDC) y cerrarlo 5 ° ATDC. Esto se conoce como duración de apertura de la válvula. Esto funciona bien de media Pero no se destaca en ninguna situación de conducción.

Funciones especializadas del árbol de levas

Estos fasers hidráulicos del árbol de levas afectan el tiempo de la válvula variable en las válvulas de admisión y las válvulas de escape. Dmitryko / Wikimedia Commons

El tiempo es importante. Las válvulas deben abrir y cerrar a intervalos específicos en relación con la posición del cilindro. Por ejemplo, a medida que el cilindro #1 llega al centro muerto superior (TDC) en la carrera de escape, el árbol de levas está abriendo las válvulas de admisión y cerrando las válvulas de escape. Al mismo tiempo, el cilindro #3 podría estar llegando a TDC en la carrera de compresión, por lo que el árbol de levas dejaría esas válvulas cerradas.

Los árboles de levas equipados con tiempo de válvula variable (VVT) usan actuadores hidráulicos para avance o retardar Tiempo de válvula en relación con el ángulo del cigüeñal. VVT permite una eficiencia de alta velocidad o potencia de baja velocidad.

Utilizando árboles de levas de elevación de válvulas variables especializadas (VVL) y solenoides controlados por computadora o actuadores hidráulicos, el ECM puede seleccionar entre dos elevador de la válvula opciones, dependiendo de la demanda del conductor.

En vehículos con inyección directa de combustible, algunos motores diesel y la mayoría de los motores de inyección directa de gasolina, el bomba de combustible de alta presión (HPFP) es impulsado por un lóbulo en uno de los árboles de levas.

Problemas comunes del árbol de levas

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Debido a que el árbol de levas es un componente de acero sólido, no es propenso al desgaste o la rotura. En la mayoría de los motores, otras piezas se desgastarán antes del árbol de levas. Aún así, hay algunos problemas comunes del árbol de levas que pueden surgir.

• Lóbulos de cámara desgastados (también llamado "limpiado" o "flagado") se refiere a los lóbulos de la cámara que se han desgastado. Los lóbulos de la cámara desgastados no abrirán las válvulas tanto como se pretendía, lo que lleva a un bajo rendimiento del motor y a cilindros fallidos. Si esto afecta al HPFP, la presión de combustible insuficiente conducirá a mayores emisiones y fallas aleatorias.
• LIBITORES GENERADOS No se refiera a un problema exclusivo del árbol de levas, pero puede ser conducido por el árbol de levas. Un levantador desgastado no elevará la válvula tanto como se intenta, si es que lo hace, y generalmente se escucha como un ruido o golpe en la cubierta de la válvula.
• Árbol de levas roto se refiere a la falla catastrófica del árbol de levas. Esto podría ser un defecto de fabricación o ser causado por la toma del árbol de levas. En los motores de varilla de empuje, un árbol de levas roto podría dañar significativamente las varillas de conexión, el bloqueo del cilindro, los pistones o el cigüeñal. En motores de interferencia, un árbol de levas roto podría dañar la cabeza del cilindro, las válvulas o los pistones.

Los tres problemas son causados ​​por la falta de mantenimiento adecuado del motor. Evite los problemas del árbol de levas obteniendo cambios regulares de aceite del motor con un aceite de calidad, adherido a las recomendaciones del fabricante con respecto al intervalo de cambio de aceite, el tipo de aceite y la viscosidad del aceite, y evitando el sobrecalentamiento del motor.