El árbol de levas es fundamental para la función básica de un motor. Consta de 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 para abrirlas en sincronía con el engranaje del cigüeñal.
Identificación del árbol de levas
En los motores modernos de árbol de levas (OHC), el árbol de levas está ubicado en la culata. Los motores Single OHC (SOHC) tienen una leva por banco, generalmente montada entre los vástagos de las válvulas. Los balancines transmiten el movimiento SOHC a las válvulas. Los motores de doble OHC (DOHC) tienen dos levas por banco, generalmente directamente sobre los vástagos de las válvulas, 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 i4 DOHC tiene dos árboles de levas, mientras que un motor V6 o V8 DOHC tiene cuatro árboles de levas. Los motores de árbol de levas tienen de tres a cinco válvulas por cilindro, pero generalmente dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape.
Motores más antiguos y algunos más nuevos Motores de "varilla de empuje" tener un solo árbol de levas en el bloque de cilindros. Las varillas de empuje largas 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 a partir de una pieza en bruto de acero fundido formada en bruto. Algunos árboles de levas de rendimiento y personalizados se pueden fresar a partir de un bloque de acero sólido.
Cómo funcionan los árboles de levas
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. De manera similar, en motores SOHC y de varillas de empuje, el lóbulo de la leva empuja los balancines (o varillas de empuje). luego balancines), abriendo la válvula. A medida que el lóbulo de la leva gira más, el resorte de la válvula fuerza la válvula hacia arriba, cerrándola.
El árbol de levas generalmente se conecta al cigüeñal mediante un 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 movimientos distintos: admisión, 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 en carretera o la potencia de gama baja. De manera similar, la "elevación" de la válvula se refiere a la altura del lóbulo en relación con el centro del eje, que determina cuánto 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 abrirse un poco más. Además, un árbol de levas fijo podría abrir la válvula de admisión 10 ° antes del TDC (BTDC) y cerrarla 5 ° después de la parte inferior. punto muerto (ABDC) y abra la válvula de escape 15 ° antes del punto muerto inferior (BBDC) y ciérrela 5 ° ATDC. Esto se conoce como duración de la apertura de la válvula. Esto funciona bien de media pero no sobresale en ninguna situación de conducción.
Funciones especializadas del árbol de levas
El tiempo es importante. Las válvulas deben abrirse y cerrarse a intervalos específicos en relación con la posición del cilindro. Por ejemplo, cuando el cilindro n. ° 1 llega al punto muerto superior (TDC) en la carrera de escape, el árbol de levas abre las válvulas de admisión y cierra las válvulas de escape. Al mismo tiempo, el cilindro n. ° 3 podría estar alcanzando el PMS en la carrera de compresión, por lo que el árbol de levas dejaría esas válvulas cerradas.
Los árboles de levas equipados con sincronización variable de válvulas (VVT) utilizan actuadores hidráulicos para avance o retardar sincronización de válvulas en relación con el ángulo del cigüeñal. VVT permite una eficiencia de alta velocidad o energía a baja velocidad.
Usando árboles de levas especializados de elevación de válvula variable (VVL) y solenoides o actuadores hidráulicos controlados por computadora, el ECM puede seleccionar entre dos elevación 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
Debido a que el árbol de levas es un componente de acero sólido, no es propenso a desgastarse o romperse. En la mayoría de los motores, otras partes se desgastarán antes que el árbol de levas. Aún así, pueden surgir algunos problemas comunes del árbol de levas.
- Lóbulos de la leva gastados (también llamado "borrado" o "azotado") se refiere a los lóbulos de la leva que se han desgastado. Los lóbulos de la leva gastados no abrirán las válvulas tanto como se esperaba, lo que provocará un rendimiento deficiente del motor y fallas de encendido en los cilindros. Si esto afecta al HPFP, una presión de combustible insuficiente dará lugar a mayores emisiones y fallos de encendido aleatorios.
- Levantadores gastados no se refiere a un problema exclusivo del árbol de levas, pero puede ser accionado por el árbol de levas. Un levantador desgastado no levantará la válvula tanto como se pretendía, si es que lo hace, y generalmente se escucha como un traqueteo o golpeteo en la tapa de la válvula.
- Árbol de levas roto se refiere a una falla catastrófica del árbol de levas. Esto podría ser un defecto de fabricación o ser causado por el agarrotamiento del árbol de levas. En los motores de varilla de empuje, un árbol de levas roto podría dañar significativamente las bielas, el bloque de cilindros, los pistones o el cigüeñal. En motores de interferencia, un árbol de levas roto podría dañar la culata, las válvulas o los pistones.
Los tres problemas se deben a la falta de mantenimiento adecuado del motor. Evite problemas con el árbol de levas mediante cambios regulares de aceite del motor con un aceite de calidad, siguiendo las instrucciones del fabricante. recomendaciones sobre el intervalo de cambio de aceite, el tipo de aceite y la viscosidad del aceite, y evitar calentamiento excesivo.
