Motores Ford v8
El árbol de levas es fundamental para el funcionamiento básico de un motor. Compuesto por dos partes distintas, las levas y el árbol, el árbol de levas es el elemento que permite la apertura de las válvulas. Al girar el árbol, las levas en forma de huevo (o «lóbulos») empujan las válvulas para que se abran en sincronía con el engranaje del cigüeñal.
En los motores modernos de levas en cabeza (OHC), el árbol de levas está situado en la culata. Los motores OHC simples (SOHC) tienen una leva por bancada, normalmente montada entre los vástagos de las válvulas. Los balancines transmiten el movimiento del SOHC a las válvulas. Los motores OHC dobles (DOHC) tienen dos levas por bancada, normalmente directamente sobre los vástagos de las válvulas, una para las válvulas de admisión y otra para las de escape. La fuerza se transmite directamente a la válvula. Un motor i4 (cuatro cilindros) SOHC tiene un árbol de levas, mientras que un motor V6 o V8 SOHC tiene dos. Un motor i4 DOHC tiene dos árboles de levas, mientras que un motor V6 o V8 DOHC tiene cuatro. Los motores de levas en culata tienen de tres a cinco válvulas por cilindro, pero normalmente dos de admisión y dos de escape.
Los motores antiguos y algunos de los nuevos motores «pushrod» tienen un solo árbol de levas en el bloque de cilindros. Las largas varillas de empuje metálicas transmiten el movimiento del árbol de levas a los balancines, que a su vez transmiten ese movimiento a las válvulas. Los motores de empuje suelen tener dos o tres válvulas por cilindro, normalmente una de admisión y otra de escape.
Motores Dodge v8
Para que un motor de combustión interna (IC) funcione, todos sus componentes deben realizar sus funciones a intervalos muy precisos en relación con el movimiento del pistón. Para ello, se utiliza un componente llamado árbol de levas. La siguiente imagen muestra un árbol de levas y un engranaje de transmisión del árbol de levas.
Un árbol de levas es una barra larga con lóbulos excéntricos en forma de huevo (lóbulos de leva), un lóbulo para cada válvula e inyector de combustible (si el motor no tiene un sistema de inyección de combustible de conducto común). Cada lóbulo tiene un seguidor. Al girar el árbol de levas, el seguidor es empujado hacia arriba y hacia abajo siguiendo el perfil del lóbulo de la leva. Los seguidores están conectados a las válvulas del motor y a los inyectores de combustible a través de varios tipos de conexiones denominadas varillas de empuje y balancines. Las varillas de empuje y los balancines transfieren el movimiento alternativo generado por los lóbulos del árbol de levas a las válvulas y los inyectores, abriéndolos y cerrándolos según sea necesario. Una vez que los balancines han forzado la apertura de las válvulas, éstas se cierran de nuevo mediante muelles.
Cuando el árbol de levas abre la válvula, comprime el muelle de la válvula. La energía almacenada en el muelle de la válvula se utiliza entonces para cerrar la válvula cuando el lóbulo del árbol de levas gira por debajo del seguidor. Dado que un motor experimenta cambios de temperatura bastante grandes (por ejemplo, de temperatura ambiente a una temperatura de funcionamiento normal de unos 190 °F), sus componentes deben estar diseñados para permitir la dilatación térmica. Por lo tanto, las válvulas, las varillas de empuje de las válvulas y los balancines deben tener algún método para permitir la expansión térmica. Esto se consigue mediante el uso del juego de válvulas. El juego de válvulas es el término dado a la «inclinación» o «cesión» en el tren de válvulas antes de que la leva comience realmente a abrir la válvula.
Motor de cabeza en T
Los árboles de levas y los cigüeñales desempeñan un papel importante en el ciclo de combustión de un motor. Envían el par creado por la combustión del motor a la transmisión, que hace girar las ruedas del vehículo. Sin embargo, estos ejes tienen una complejidad añadida, por lo que vamos a conocer mejor el papel de los árboles de levas y los cigüeñales en la transmisión de un vehículo.
Cuando se acciona el motor, el árbol de levas gira y los lóbulos entran en contacto con los balancines para abrir las válvulas del motor. Las válvulas se abren y se cierran al ritmo del ciclo del motor, permitiendo que la mezcla de aire y combustible entre en el cilindro y que los gases de escape salgan. Las válvulas son accionadas por resorte, lo que significa que una vez que el lóbulo ha abierto la válvula, también la cierra al descomprimirse el resorte.
La sincronización del árbol de levas se realiza a través de la correa de distribución, que está sincronizada con el movimiento del motor. La válvula se abre a tiempo con el ciclo del motor, evitando cualquier daño en la válvula o el cilindro debido a una sincronización incorrecta.
Los árboles de levas suelen estar hechos de hierro fundido o acero y se encuentran por encima de los cilindros del motor. Los árboles de levas se suelen utilizar en una de las dos variantes siguientes: SOHC (Single Over-Head Cam) o DOHC (Dual Over-Head Cam).
Motor sin levas
La principal diferencia radica en la ubicación del árbol de levas. OHV significa Over Head Valve (Válvula en culata). Aunque casi todos los motores de los coches modernos tienen válvulas situadas en la culata, el término OHV se utiliza para describir un motor de varilla de empuje, con el árbol de levas situado en el bloque de cilindros. OHC significa Over Head Cam, o el árbol de levas está instalado en la culata. SOHC significa Single Overhead Cam, mientras que DOHC significa Double Overhead Cam.
¿Cuál es mejor? Siempre es una discusión acalorada. Los aficionados a los coches musculosos apuestan por la vieja escuela de varillas de empuje, mientras que los entusiastas de los coches más jóvenes dicen que no hay nada mejor que el doble árbol de levas (DOHC). Cada diseño tiene sus ventajas e inconvenientes. Empecemos por el viejo biela de empuje:
El inconveniente de un diseño OHV es que requiere muchos componentes móviles para accionar las válvulas. Cada componente añade peso. Esto se traduce en una mayor inercia del tren de válvulas, lo que dificulta el control de la sincronización de las válvulas a altas revoluciones.
Por ejemplo, el Chevrolet Corvette Z06 2018 es 4,4 pulgadas más corto que el Honda Civic sedán 2018. Sin embargo, gracias a su compacto V8 OHV de 6,2 L, el Corvette Z06 puede pasar de 0 a 100 km/h en 2,9 segundos. El motor LT4 OHV de aluminio sobrealimentado de 650 CV del Corvette bombea la friolera de 650 libras-pie de par a 3.600 rpm.