Dominando el Tren de Válvulas del Automóvil: Funciones, Disposición y Componentes

Un tren de válvulas (valvetrain) es una parte de un motor de combustión interna que controla el funcionamiento de las válvulas de admisión y escape. Hay una válvula de admisión que permite la mezcla aire-combustible en la cámara de combustión. La válvula de escape permite la salida de los gases de escape de la cámara de combustión una vez completado el proceso.

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Hoy veremos la definición, disposición, funciones, funcionamiento y componentes de un tren de válvulas en un motor de combustión interna.

Definición del tren de válvulas

Un tren de válvulas es un componente diseñado para abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape para que la mezcla aire/combustible pueda entrar y salir de la cámara de combustión como gases.

Hoy en día, los motores se diseñan con conjuntos de árbol de levas en cabeza, conocidos como árbol de levas en cabeza (OHC). Se encuentra cerca de la parte superior del motor.

A diferencia de los que ubican el árbol de levas más abajo en el motor y usan varillas de empuje para mover los conjuntos de válvulas. Esta disposición del tren de válvulas se llama "Cam-in-block" (árbol de levas en bloque).

Algunas disposiciones de tren de válvulas no usan árbol de levas. Usan tecnologías como solenoides para controlar válvulas individuales. Se conoce como "Camless" (sin árbol de levas).

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Funciones y Principio de Funcionamiento del Tren de Válvulas

Las funciones principales del tren de válvulas son controlar la apertura y cierre de las válvulas. El tren de válvulas también controla el flujo de aire y combustible que entra en la cámara de combustión y sale como gases de escape.

En el funcionamiento de un tren de válvulas, el árbol de levas juega un papel muy importante, ya que su movimiento rotativo ayuda a la apertura y cierre de las válvulas usando los lóbulos de la leva. Aunque hay varias partes que ayudan al tren de válvulas a funcionar.

En la mayoría de motores diésel de servicio pesado, se usan cuatro válvulas, es decir, hay cuatro válvulas en cada cilindro. Dos válvulas para admisión de aire/combustible y dos para gases de escape. Las válvulas de admisión tienen un diámetro mayor que las de escape, lo que permite mayor flujo de aire al cilindro.

Las válvulas de escape están diseñadas para soportar temperaturas más altas de los gases de escape calientes que las válvulas de admisión. Esto es porque el aire fresco que fluye a través de las válvulas de admisión las mantiene a menor temperatura.

Para mantener las válvulas intactas, es decir, evitar que se quemen, las válvulas de admisión y escape transfieren calor a la culata; de lo contrario, se quemarían.

Hay un inyector en el medio de la válvula que se presiona hacia abajo para inyectar combustible en el cilindro. Bien, el momento de la apertura y cierre de la válvula es increíblemente preciso, haciendo su funcionamiento eficiente.

En motores más nuevos, se usan señales eléctricas para accionar el inyector, en lugar del tren de válvulas mecánico. Este proceso es aún más preciso.

El video a continuación explica el funcionamiento del tren de válvulas:

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Componentes de un tren de válvulas

A continuación, los diferentes componentes que ayudan al funcionamiento de un tren de válvulas:

Árbol de levas:

La función del árbol de levas es controlar el tiempo y el perfil de levantamiento de la apertura de la válvula. Esto se logra con el lóbulo de la leva en el eje rotativo.

Un árbol de levas es accionado por el cigüeñal y gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal en el caso de un motor de cuatro tiempos.

El cigüeñal transfiere movimiento al árbol de levas usando una cadena de distribución metálica o principalmente una correa de distribución de goma. También se puede usar un conjunto de engranajes.

Varilla de empuje (Pushrod):

Una varilla de empuje es una varilla metálica larga y delgada que se usa en motores de válvulas en cabeza (OHV). También se usa para transferir movimiento del árbol de levas en el bloque del motor a las válvulas en la culata.

Hay un elevador (lifter) en el extremo inferior de la varilla de empuje que contacta con el árbol de levas. El lóbulo de la leva mueve el elevador hacia arriba, lo que mueve la varilla de empuje. El extremo superior del elevador empuja further el brazo basculante (rocker arm), que abre la válvula.

Brazo basculante / taqué de cubeta (Rocker arm/bucket tappet):

El diseño del motor determina cómo se accionará la válvula, ya sea por un brazo basculante, dedo o taqué de cubeta. En motores de árbol de levas en cabeza se usan taqués de cubeta o dedos, sobre los cuales contactan los lóbulos de la leva.

Los brazos basculantes se usan en motores de válvulas en cabeza (OHV), que son accionados por una varilla de empuje y pivotan sobre un eje. También pueden pivotar en pernos esféricos individuales, lo que ayudará a accionar las válvulas.

Válvulas:

La válvula usada en la mayoría de motores modernos se llama válvula de hongo (poppet valve). Algunas válvulas como válvula de manga, válvulas deslizantes y válvulas rotativas también se consideran a veces.

Generalmente, las válvulas de hongo se abren por el lóbulo de la leva o el brazo basculante. Se cierran por un resorte helicoidal llamado resorte de válvula.

A continuación, el diagrama de un tren de válvulas:

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