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¿¿ cuál es la función del árbol de levas?

Catálogo
1.	¿¿ cuál es la función del árbol de levas?
2.	Configuración del árbol de levas
3.	Horario de la válvula variable

¿¿ cuál es la función del árbol de levas?

En el complejo campo de la ingeniería automotriz, los árboles de levas juegan un papel clave en la función y eficiencia del motor. "¿ cuál es el papel de los árboles de levas?" esta pregunta revela la complejidad e innovación detrás de los motores de combustión interna. Este componente es esencial para controlar las válvulas de entrada y salida del motor y coordinar el tiempo preciso necesario para un rendimiento óptimo.

Al convertir el Movimiento de rotación en un movimiento lineal, el árbol de levas garantiza que la entrada y salida de combustible se realice en el momento adecuado. Al comprender la función de los árboles de levas, se puede comprender en profundidad la excelente ingeniería que alimenta los vehículos en todo el mundo.

1. ¿¿ cuál es la función del árbol de levas?

El núcleo de cada motor de combustión interna es el árbol de levas, y el papel de este componente es crucial, pero a menudo se subestima. Hay que reconocer que este genio de la ingeniería afecta directamente el rendimiento y la eficiencia del motor.

La función principal del árbol de levas es ajustar la apertura y cierre de la válvula de admisión y escape del motor. Lo logra a través de una danza sincronizada de rotación y cronometraje. A medida que el árbol de levas gira, cada convexo del árbol de levas - una protuberancia cuidadosamente diseñada - interactúa con el elevador o empuje de la válvula para controlar con precisión el tiempo y la duración de la apertura de la válvula. Esta operación coordinada garantiza que el combustible pueda entrar en la Cámara de combustión en el mejor momento posible y que los gases de escape puedan ser expulsados, lo que afecta directamente a la Potencia de salida del motor y al ahorro de combustible.

No se puede enfatizar demasiado el papel del árbol de levas en el motor de combustión interna. Al especificar el tiempo de apertura de la válvula, juega un papel clave en la respiración del motor. La eficiencia de este proceso permite al vehículo deslizarse sin esfuerzo por la carretera o rugir con gran potencia.

La innovación detrás del diseño de la protuberancia de cada árbol de levas y la precisión de la rotación del árbol de levas ponen de relieve la complejidad de la ingeniería automotriz moderna. estos componentes funcionan incansablemente y no se ven, pero son la base para que el motor utilice la energía del combustible.

Ahora que ya conoces las funciones de los árboles de levas, es importante entender cómo funcionan. empecemos con lo básico.

Conocimientos básicos del árbol de levas

El componente clave de cualquier árbol de levas es la Cámara. Con la rotación del árbol de levas, la Cámara abre y cierra la puerta de admisión y escape a tiempo con el movimiento del pistón. Los hechos han demostrado que existe una relación directa entre la forma del ángulo convexo de la Cámara y la forma en que el motor se comporta en diferentes rangos de velocidad.

Para entender por qué es así, Imagínese que estamos operando el motor a una velocidad extremadamente lenta de 10 o 20 vueltas por minuto (rpm), por lo que los pistones tardan unos segundos en completar un ciclo. En realidad no puede funcionar un motor normal tan lentamente, pero vamos a imaginar que podemos. A esta baja velocidad, esperamos que la forma del convexo de la Cámara sea la siguiente:

·	cuando el pistón comience a moverse hacia abajo en la carrera de admisión (conocida como parada superior o tdc), la válvula de admisión se abrirá. La válvula de admisión se cerrará cuando el pistón toque fondo.
·	la válvula de escape se abrirá cuando el pistón toque la parte inferior (conocida como parada inferior o bdc) al final de la carrera de combustión y se cerrará cuando el pistón complete la carrera de escape.

Esta configuración es muy efectiva para el motor siempre y cuando el motor funcione a esta velocidad muy lenta. ¿Pero, ¿ qué pasa si aumenta la velocidad? Echemos un vistazo.
Cuando aumenta la velocidad, la configuración de 10 a 20 RPM del árbol de levas no funciona bien. Si el motor funciona a una velocidad de 4.000 rpm, las válvulas se abren y cierran 2.000 veces por minuto, es decir, 33 veces por segundo. A estas velocidades, el pistón se mueve muy rápido, por lo que la mezcla aire / combustible que inunda el cilindro también se mueve muy rápido.

Cuando se abre la válvula de admisión y el pistón comienza la carrera de admisión, la mezcla aire / combustible en el canal de admisión comienza a acelerar hacia el cilindro. Cuando el pistón llega a la parte inferior de su carrera de admisión, el aire / combustible se está moviendo a una velocidad bastante alta. Si apagamos la válvula de admisión de aire, todo el aire / combustible se detendrá y no entrará en el cilindro. Al dejar abierta la válvula de admisión por un tiempo, el impulso del aire / combustible que se mueve rápidamente continúa obligando al aire / combustible a entrar en el cilindro cuando el pistón comienza a comprimir. Por lo tanto, cuanto más rápido sea el motor y más rápido se mueva el aire / combustible, más tiempo esperamos que la válvula de admisión se mantenga abierta.

También queremos que la válvula se abra más ancha a una velocidad más alta - este parámetro se llama elevación de la válvula y está determinado por el contorno del convexo de la Cámara.

La animación de arriba muestra cómo las cámaras convencionales y las cámaras de rendimiento tienen diferentes horarios de válvulas. Tenga en cuenta que el ciclo de escape (círculo rojo) y admisión (círculo azul) se superponen más en la Cámara de rendimiento. Por lo tanto, los coches equipados con esta cámara tienden a funcionar muy ásperos al ralentí.

Cualquier árbol de levas dado solo es perfecto a una velocidad del motor. A otros regímenes del motor, el motor no podrá aprovechar todo su potencial. Por lo tanto, fijar el árbol de levas siempre es un compromiso. Es por eso que los fabricantes de automóviles han desarrollado soluciones para cambiar el perfil de la cámara a medida que cambia el régimen del motor.

Los árboles de levas en el motor están dispuestos de varias maneras diferentes.

Discutiremos algunos de los más comunes. Es posible que hayas oído hablar de este término:

·	cámara superior única (sohc)
·	Cámara de doble techo (dohc)
·	putt

	En la siguiente sección, presentaremos estas configuraciones una por una.

2. Configuración del árbol de levas

Cámara Superior única

Esta disposición indica un motor con una cámara por cabeza de cilindro. Por lo tanto, si se trata de un motor de 4 cilindros en línea o 6 cilindros en línea, tendrá una cámara; Si es V - 6 O V - 8, tendrá dos cámaras (una por cabeza).

La Cámara impulsa el brazo oscilante, el brazo oscilante presiona la válvula hacia abajo y abre la válvula. El resorte devuelve la válvula a la posición cerrada. Estos resortes deben ser muy robustos, ya que cuando el motor funciona a alta velocidad, las válvulas se empujan rápidamente hacia abajo, y es el resorte el que mantiene las válvulas en contacto con el brazo oscilante. Si el resorte no es lo suficientemente fuerte, la válvula puede desprenderse del brazo oscilante y rebotar. Esta es una situación insatisfactoria que puede causar un desgaste adicional de la Cámara y el brazo oscilante.

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En los motores de cámara superior única y doble, la Cámara es impulsada por el cigüeñal a través de un cinturón o cadena llamado cinturón de tiempo o cadena de tiempo. Estos cinturones y cadenas deben cambiarse o ajustarse regularmente. Si el cinturón de tiempo se rompe, la Cámara dejará de girar y el pistón puede golpear la válvula abierta.

Cámara de doble techo

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El motor de Cámara de doble techo tiene dos cámaras en cada extremo. Así que el motor en línea tiene dos cámaras y el motor en V tiene cuatro. Por lo general, las cámaras de doble techo se utilizan en motores con cuatro o más válvulas por cilindro - un solo árbol de levas simplemente no puede instalar suficientes convexidades de levas para conducir todas estas válvulas.

La razón principal para el uso de cámaras de doble techo es permitir más válvulas de entrada y salida. Más válvulas significan que la entrada y salida de aire pueden fluir más libremente, ya que hay más aperturas para que pasen. Esto aumenta la Potencia del motor.

La configuración final que se presentará en este artículo es el motor de empuje.

Motor de empuje

Al igual que los motores sohc y dohc, las válvulas en el motor de empuje se encuentran por encima de la cabeza del cilindro. La diferencia clave es que el árbol de levas en el motor de la barra de empuje se encuentra en el cuerpo del cilindro del motor, no en la cabeza del cilindro.

La Cámara impulsa las barras largas, que pasan por el bloque y entran en la cabeza para mover el joystick. Estas largas barras aumentan la masa del sistema, lo que aumenta la carga del resorte de la válvula. Esto puede limitar la velocidad del motor del putter; El árbol de levas superior elimina la barra de empuje en el sistema y es una de las tecnologías del motor que hacen posible una mayor velocidad del motor.

Motor de empuje

Los árboles de levas en los motores de empuje suelen ser impulsados por engranajes o cadenas cortas. La transmisión de engranajes suele ser menos fácil de romper que la transmisión de cinturón, que suele aparecer en los motores de cámara superior.

Una de las grandes cosas en el diseño del sistema de árboles de levas es cambiar el tiempo de cada válvula. Discutiremos la cronología de las válvulas en la siguiente sección.

3. Horario de la válvula variable

Los fabricantes de automóviles tienen varias formas novedosas de cambiar el tiempo de las válvulas. Un sistema utilizado en algunos motores honda se llama VTEC

VTEC (control electrónico de regulación y elevación de válvulas variables) es un sistema electrónico y mecánico en algunos motores honda que permite que el motor tenga múltiples árboles de levas. El motor VTEC tiene una cámara de admisión adicional que tiene su propio joystick que le sigue. El contorno en esta cámara mantiene la válvula de entrada abierta durante más tiempo que otros contornos de Cámara. A baja velocidad del motor, el joystick no está conectado a ninguna válvula. Cuando el motor funciona a alta velocidad, el pistón bloquea el joystick adicional en los dos joysticks que controlan las dos válvulas de admisión.

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Algunos coches usan un dispositivo que puede cronometrar las válvulas con antelación. Esto no hará que la válvula se abra durante más tiempo; En cambio, los abre más tarde y los cierra más tarde. Esto se logra girando el árbol de levas unos grados hacia adelante. Si la válvula de entrada se abre normalmente 10 grados antes del Centro muerto superior (tdc) y se cierra 190 grados después del tdc, la duración total es de 200 grados. El tiempo de apertura y cierre se puede cambiar utilizando un mecanismo que gira un poco hacia adelante cuando la Cámara gira. Por lo tanto, la válvula puede abrirse a 10 grados después del TdC y cerrarse a 210 grados después del tdc. Está bien cerrar la válvula a 20 grados, pero es mejor poder aumentar la duración de la apertura de la válvula de admisión.

Ferrari tiene una manera muy inteligente de hacerlo. Los árboles de levas de algunos motores Ferrari se cortan en contornos tridimensionales que varían a lo largo de la longitud de las convexidades de las levas. Un extremo del convexo de la Cámara es el contorno de la Cámara menos radical, y el otro extremo es el más radical. La forma de la Cámara fusiona suavemente los dos contornos. Un mecanismo permite deslizar lateralmente todo el árbol de levas para que la válvula se acople a las diferentes partes de la Cámara. El eje sigue girando como un árbol de levas ordinario, pero con el aumento de la velocidad y la carga del motor, el tiempo de la válvula se puede optimizar deslizando gradualmente el árbol de levas lateralmente.

Algunos fabricantes de motores están probando sistemas que permiten cambios infinitos en el tiempo de las válvulas. Por ejemplo, suponiendo que haya una válvula solenoide en cada válvula, se puede utilizar el control informático en lugar de depender del árbol de levas para abrir y cerrar la válvula. Con este tipo de sistema obtendrá el máximo rendimiento del motor por revolución y minuto a minuto. Algo que vale la pena esperar en el futuro...