Árbol de levas - diseño. ¿Cuál es el trabajo de las levas del árbol de levas?

Los árboles de levas se utilizan en vehículos de gasolina o diésel de cuatro tiempos. Su trabajo principal es controlar los tiempos de elevación y apertura de las válvulas de entrada y entrada. Este trabajo requiere una precisión increíble y se refleja en la eficiencia de la unidad y su correcto funcionamiento. Primero, veremos cómo están dispuestos los árboles de levas.

Diseño del árbol de levas

Cuando se ve desde arriba, el árbol de levas se asemeja a una pieza oblonga de metal con salientes visibles. A menudo también tiene un engranaje exterior y uno interior más grande y más pequeño. Además, cada árbol de levas tiene pasadores en los que se colocan soportes. El árbol de levas puede accionar válvulas de admisión y de escape, y los automóviles con culatas de cilindros de 4 o 5 válvulas pueden tener dos árboles de levas que accionan solo un tipo de válvula.

Árboles de levas: ¿de qué están hechos?

Las fuerzas que actúan sobre estas piezas determinan la producción de materiales muy resistentes y duros. Los árboles de levas se forjan primero con acero al carbono y de baja aleación, luego sus superficies se cementan y endurecen. Esto ayuda a evitar un desgaste más rápido de los componentes durante el funcionamiento. Otra forma es dibujar un rodillo de forma fría. Después de este proceso, las levas se presionan en la máquina después de endurecer las superficies de trabajo del eje.

Diseño de la leva del árbol de levas

La ubicación y el perfil de los lóbulos del árbol de levas es fundamental para el funcionamiento de todo el sistema de potencia. Corresponden linealmente al momento y hora de apertura y cierre de las válvulas. Su forma depende principalmente de la naturaleza de la unidad dada. Tres tipos de levas son los más comúnmente utilizados:

• tangencial;
• Armónicos;
• sintético.

Afectan directamente al llenado y vaciado de los gases de la cámara de combustión. 

¿Cómo se lleva a cabo este proceso?

Levas del árbol de levas: ¿cuál es su trabajo?

Cuando mire las levas del árbol de levas, notará que no importa de qué tipo sean, cada una está construida de la misma manera. Por un lado, tiene un perfil bajo y calado, por otro, un perfil muy alto y de caída rápida, que se denomina nariz. Los lóbulos del árbol de levas se dan en milímetros y en algunos casos sus valores son los mismos que los de la carrera de válvulas.

¿Cuál es el tiempo de apertura de la válvula?

Por supuesto, esto no se especifica en unidades de tiempo. Se da en base al ángulo de rotación del cigüeñal. En pocas palabras, todo el proceso consiste en mover la válvula de su posición de reposo para llenar la cámara de combustión con la mezcla de gases adecuada. Dos valores son decisivos en este momento: TDC y BDC (punto muerto superior e inferior del pistón).

Los motores de cuatro tiempos tienen cuatro ciclos de trabajo:

• succión;
• compresión;
• trabajo;
• escape.

Durante la carrera de trabajo cigüeñal da dos vueltas completas. Durante este tiempo, el árbol de levas debe abrir las válvulas de admisión, cerrarlas, abrir las válvulas de escape y cerrarlas. Después de este proceso, todo el ciclo comienza de nuevo. La carrera de admisión consiste en la introducción de gases comprimidos desde la admisión a través de las válvulas de admisión. Desafortunadamente, la mecánica de gasolina no les permite llenar rápidamente la cámara de combustión, por lo que los lóbulos del árbol de levas responsables de las válvulas de admisión deben abrirlas antes de que el pistón alcance el PMS. La sincronización de la apertura de la válvula para llegar a este punto incluye una cierta cantidad angular de rotación del cigüeñal.

Es lo mismo con DMP. Los gases no pueden salir inmediatamente después de llegar a este punto, por lo que la válvula de escape debe permanecer abierta durante algún tiempo después de que el pistón haya pasado el PMI. Teniendo en cuenta que durante la distancia entre el PMS y el PMI el cigüeñal gira 180 grados, puedes sumar los valores descritos anteriormente y así obtener el tiempo de apertura de la válvula. Según el modelo de motor y eje, supera los 250^o rotación del eje.

¿Es más grande siempre mejor cuando se trata de árboles de levas?

El propósito del control de la válvula es forzar una mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión y eliminar los gases durante la carrera de escape. Está muy relacionado con la potencia que alcanza un determinado motor, ya que cuanta más mezcla hay en la cámara de combustión, más energía es capaz de generar. Algunas personas consideran que vale la pena instalar cámaras deportivas o tomarlas prestadas de otro automóvil con más potencia. ¿Qué lo causa? 

El tiempo de elevación de la válvula es mayor, lo que permite llenar el cilindro con más mezcla. Al mismo tiempo, recorre una mayor distancia porque la altura del lóbulo de la leva es mayor. Por este motivo, la válvula vuelve a su posición original en menor tiempo ya mayor velocidad. Esto tiene un efecto lineal en la generación de mayores fuerzas g y temperaturas.

Si la válvula tiene un contacto de asiento más corto, no tendrá tiempo de disipar el exceso de calor. Como resultado, pueden ocurrir desgaste de la válvula, fugas y pérdida de compresión. Y estos son problemas muy serios, porque entonces hay que contar con una revisión completa de la cabeza. El diseño del árbol de levas también puede afectar la sincronización de las válvulas, haciendo que se encuentren con los pistones, lo que también destruirá el conjunto.

¿Una cámara deportiva te da un impulso de energía?

Definitivamente sí. Sin embargo, esto no siempre es poder útil. ¿Por qué? El intercambio de gases con la apertura simultánea de ambas válvulas (como en el caso de los ejes deportivos) mejora significativamente el rendimiento, pero también aumenta el consumo de combustible. Esto se debe al hecho de que no se quema la cantidad total de gasolina dosificada, que, junto con los gases de escape, es aspirada por el escape.

Igual de importante, los árboles de levas deportivos o de rally dificultan el funcionamiento en ralentí del motor y reducen la potencia en la parte inferior de las levas. Y esto es muy agotador en la conducción diaria. Las soluciones de este tipo se utilizan principalmente en los deportes de motor, ya que el aumento de potencia suele notarse a altas revoluciones.

Si decide cambiar los árboles de levas para aumentar la potencia de la unidad, no olvide fortalecer otras partes del motor. 

Árbol de levas y cigüeñal

¿Qué tienen en común los árboles de levas y los cigüeñales? Mucho, porque tiene que transmitir el par generado a la caja de cambios. Por lo tanto, al menos mire dentro de las tazas para verificar su estado y no las voltee. También sería útil cambiar los pistones y válvulas por otros más resistentes. Por supuesto, puede pensar en cambiar los ejes, pero con el tiempo puede resultar que el motor solo sea adecuado para la revisión.

Causas del desgaste del árbol de levas

Todo comienza con una actividad casi prosaica, a saber, el intervalo petrolero. ¿Por qué? El contacto de metal con metal que se produce en la culata entre las válvulas y los lóbulos del árbol de levas provoca fricción. El aceite desgastado o de mala calidad puede provocar un desgaste acelerado de las superficies de las levas. ¿Como arreglarlo? Aquí están los consejos: 

1. en primer lugar, elija el aceite correcto de acuerdo con las instrucciones del fabricante y cámbielo siempre a tiempo;
2. También elige muy buenos filtros para evitar que los contaminantes circulen en el circuito.

Menos comúnmente, la razón radica en el constructor. Sin embargo, sucede que el diseñador no puede prever todo y, por ejemplo, se implementó un eje de escape muy débil en el Honda Accord VIII. Los modelos Mazda SkyActiv-D producidos antes de 2014 también sufrieron defectos. Los árboles de levas fallaron en los motores 1.6 HDI y 2.2 del grupo PSA. Sin embargo, tales casos son raros en comparación con la negligencia operativa.

¿Cómo comprobar el desgaste del árbol de levas?

Sentirá desgaste en los árboles de levas después de una caída en la potencia. Además, las unidades diésel tendrán problemas con el humo en el rango superior de revoluciones. Para finalmente confirmar o excluir este tipo de avería, se debe quitar la tapa de la válvula. Esto disipará todas tus dudas. También puede mirar a través del tapón de llenado de aceite, pero no en todos los modelos de automóviles verá algo.

Arboles de levas - precio

Hay coches en los que puedes comprar un árbol de levas por tan solo 10 euros, claro, hablamos de usados. La mayoría de las veces, este es un costo de varios cientos de zlotys, o incluso más de mil. Estamos hablando de una parte y una nueva copia. Es por eso que algunas personas optan por regenerarse. 

Regeneración del árbol de levas: ¿qué es y cuánto cuesta? 

Consiste en utilizar el proceso de superficie, es decir, aplicando una capa adicional de material a las levas. A esto se le suma el procesamiento y el otorgamiento de la fuerza adecuada. Al precio de la regeneración del árbol de levas hay que sumar el coste de reparar la culata, sustituir las juntas, y muchas veces también las válvulas. Así, el importe puede superar los 150 euros.

La clave para ahorrar dinero en este asunto son los cambios regulares de aceite y la selección de los filtros adecuados. También tenga en cuenta las consecuencias de aumentar la potencia reemplazando los árboles de levas. Si cuida adecuadamente su motor, se lo recompensará con un funcionamiento prolongado y sin problemas. ¡Le deseamos un camino ancho!