Árbol de levas

Árbol de levas

UN árbol de levas gira y hace que los pistones suban y bajen dando como resultado el ciclo de combustión del motor. Al girar un árbol de levas, abra y cierre las válvulas de su motor al mismo tiempo que el pistón para dejar entrar y salir el aire. La forma del hurley afecta el rendimiento de los motores a diferentes velocidades. Si bien hay muchos tipos de árboles de levas, los dos son los más comunes;

SOHC = Árbol de levas en cabeza simple

DOHC = Árbol de levas doble en cabeza

Varilla de empuje = Árbol de levas montado dentro del motor en lugar de en la cabeza

En un motor SOHC, el árbol de levas está instalado en la culata y las válvulas se accionan a través de los balancines o directamente a través de los elevadores.

Un motor DOHC típico tiene dos árboles de levas y 4 válvulas por cilindro. Un árbol de levas opera las válvulas de admisión instaladas en un lado, mientras que otro árbol de levas controla las válvulas de escape en el otro.

Cuando comparas su rendimiento, encuentras que los motores SOHC desarrollan un poco menos de potencia que su hermano DOHC, pero desarrollan más potencia antes, por lo que es más flexible y, en general, más económico. Los DOHC son mucho más duros y altos, y de arriba a abajo desarrollan mucha más potencia para el mismo motor de cilindrada, lo que los hace adecuados para vehículos de carreras o de alto rendimiento. Y si el DOHC es un motor en V, como un V6 o V8, podría llamarse Quad-cam.
Los motores SOHC son más baratos y menos complejos de diseñar, construir y mantener debido a las piezas móviles más pequeñas, mientras que los motores DOHC son más complejos de diseñar, construir y reparar debido a las piezas móviles adicionales.

Otra ventaja de un motor DOHC sobre SOHC es que el motor tiene el doble de válvulas de admisión y escape que un motor SOHC. Esto hace que el motor funcione más frío y suave, silencioso y eficiente. Pero la desventaja es que los motores DOHC cuestan más por reparaciones.

El propósito general de las configuraciones OHC es eliminar otra forma de actuación de la válvula, a saber, las varillas de presión que se encuentran en la válvula superior (OHV), que se encuentran en la mayoría de las configuraciones estadounidenses V8 (utilizadas por la versión Ford OHC de su motor). Las configuraciones OHV usan un árbol de levas ubicado en el centro (en el centro del bloque del motor) y activan las válvulas usando polipastos, varillas de presión y brazos de cohete.

La configuración OHC aplica la mayor parte de esto para reducir la masa del tren de válvulas. Esta reducción de masa generalmente significa que el motor puede operar de manera más segura y limpia a velocidades más altas debido a las menores presiones de inercia en el tren de válvulas. Además, dado que se trata más de la acción directa de la válvula, hay menos flexión (debido a las varillas de presión) y se produce una acción de la válvula más precisa. La desventaja de esto es que las correas/cadenas/guías que controlan todo esto se consumen durante un período de tiempo mucho antes del final de la vida útil del motor (EOL), como el motor OHV, el tren de válvulas y la cadena ama. suele durar hasta que el motor se desgasta.

La configuración OHC es mucho más compleja que la OHV, ya que contiene más piezas que pueden fallar y, si fallan, pueden tener consecuencias devastadoras. Los motores OHC suelen ser “motores de interferencia”, lo que significa que las válvulas y los pistones ocupan el mismo espacio en momentos diferentes. Si la correa de distribución/cadena falla, las válvulas dejan de moverse, pero los pistones no (de inmediato).

El pistón se moverá hacia las válvulas y, por lo general, destruirá todas las válvulas y el conjunto de la cabeza. Es vital que el mantenimiento de la correa/cadena de distribución se realice a tiempo. No hay señales de advertencia (para no desarmar el motor) cuando está desgastado, por lo que es muy importante seguir el intervalo de reemplazo del fabricante.

Como se mencionó, los motores DOHC suelen tener más válvulas por cilindro que las versiones SOHC. También tienden a tener menos piezas (la mayoría de los DOHC activan las válvulas directamente, mientras que los SOHC generalmente tienen manos oscilantes).

Más válvulas significan que el motor puede tomar más gas y gases de escape del motor. Piensa en un círculo grande, digamos uno que tenga 4″ de ancho (o digamos 10 cm de los métricos que hay por ahí). ¿Cuántos círculos de 2″ (5 cm) puedes poner en él? La respuesta es dos. Ahora tome el mismo círculo de 4 “y coloque círculos de 1.5” dentro de él. El número es alrededor de cuatro.

Un círculo de 4″ tiene un área de 12.57in/cuadrado. Un círculo de 2″ tiene un área de 3.14in/cuadrado, por lo que dos de estos equivaldrían a 6.28in/cuadrado. Con el círculo de 1,5″, tendrías un total de 7,07 in/sq. (Nota: aunque no estoy seguro de si cuatro podrían encajar exactamente en el círculo, la muestra es válida para fines educativos).

Ahora imagina que estos círculos son las válvulas en la culata. Cuantas más válvulas pueda colocar en la cabeza, más área de superficie podrá cubrir. El área de superficie más grande permite que entre y salga más aire / escape del cilindro. Esto le da al motor la oportunidad de una mejor eficiencia volumétrica o VE (básicamente qué tan bien se llena el cilindro con la mezcla de aire y combustible). Esto permite un mejor rendimiento del motor.

Los fabricantes pueden elegir motores SOHC en lugar de DOHC debido a los costos de diseño y fabricación. Podrían elegir DOHC sobre SOHC por el aspecto de rendimiento.

Motores de varilla de empuje
Al igual que los motores SOHC y DOHC, las válvulas en un motor de varilla de empuje están ubicadas en la cabeza, arriba del cilindro. La principal diferencia es que el árbol de levas en un motor de varilla de empuje está dentro del bloque del motor, en lugar de en la cabeza.
La leva activa varillas largas que suben a través del bloque y entran en la cabeza para mover las rocas. Estas varillas largas agregan masa al sistema, lo que aumenta la carga sobre los resortes de las válvulas. Esto puede limitar la velocidad de los motores de varilla de empuje; el árbol de levas en cabeza, que elimina la barra de presión del sistema, es una de las tecnologías de motor que puede lograr velocidades de motor más altas.
El árbol de levas en un motor de varilla de empuje a menudo es accionado por engranajes o una cadena corta. En general, es menos probable que se abran las transmisiones por engranajes que las transmisiones por correa, que a menudo se encuentran en los motores de levas en cabeza.

Fuentes: Samarins, ingeniería explicativa, Nairaland, Stack Exchange, How Stuff Works