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A 3.000 rpm, un motor de cuatro tiempos completa 1.500 ciclos de combustión por cilindro cada minuto. Cada válvula de admisión y de escape debe abrirse y cerrarse en un ángulo de cigüeñal definido con precisión, miles de veces por minuto, sin desviarse ni siquiera una fracción de grado. El componente responsable de esa disciplina es el árbol de levas. No simplemente empuja las válvulas para abrirlas; decide cuándo se abren, hasta dónde se abren y cuánto tiempo permanecen abiertos. Esas tres decisiones definen la banda de potencia del motor, la economía de combustible, las emisiones y la calidad del ralentí. Este artículo explica cómo un árbol de levas controla la sincronización de las válvulas del motor, qué significan los parámetros clave de sincronización en la práctica y por qué la precisión de fabricación es inseparable de la exactitud de la sincronización.
El árbol de levas controla la sincronización de las válvulas al convertir su propia rotación en un movimiento de válvula programado con precisión, y el cigüeñal establece ese horario a través de una relación de transmisión fija de 2:1.
En un motor convencional de cuatro tiempos, el cigüeñal gira dos veces por cada ciclo completo: admisión, compresión, potencia y escape. El árbol de levas gira una vez en el mismo período. Una cadena de distribución, una correa o un tren de engranajes bloquean los dos ejes juntos, por lo que la posición del árbol de levas es siempre una función conocida de la posición del cigüeñal. Si la relación cambia, o si el estiramiento de la cadena cambia la relación, las válvulas se abren y cierran en posiciones incorrectas del pistón, lo que provoca pérdida de potencia o incluso contacto entre el pistón y la válvula.
Cada válvula es operada por un lóbulo dedicado en el árbol de levas. A medida que el árbol de levas gira, el perfil del lóbulo (círculo base, flanco de apertura, nariz y flanco de cierre) empuja un elevador o empujador, que transfiere el movimiento a través de un cucharón de acción directa o un balancín. El resorte de la válvula devuelve la válvula a su asiento cuando el lóbulo la libera. La forma del lóbulo, no la velocidad de rotación, establece la firma del tiempo.
Tres parámetros del lóbulo son los más importantes: elevación, duración y fase. Abarcan todos los aspectos del comportamiento del motor, desde la suavidad del ralentí hasta la potencia máxima.
La elevación es la distancia máxima que la válvula se mueve fuera de su asiento, medida en milímetros o milésimas de pulgada. Una mayor elevación permite que entre más aire al cilindro, pero también aumenta la tensión del tren de válvulas y requiere resortes de válvula más rígidos para evitar la flotación de las válvulas a altas velocidades del motor.
La duración es el número de grados del cigüeñal durante los cuales la válvula permanece fuera de su asiento. Una duración más larga le da al cilindro más tiempo para llenarse o vaciarse, lo que admite potencia a altas revoluciones, pero generalmente desplaza la banda de potencia hacia arriba y debilita el par a baja velocidad. Una leva original de corta duración funciona sin problemas; una cámara de carrera con una duración prolongada funciona en ralentí aproximadamente porque los eventos de admisión y escape se fusionan entre sí.
El ángulo de separación de lóbulos (LSA) es el ángulo entre las líneas centrales de los lóbulos de admisión y escape del mismo cilindro. Un LSA más ajustado aumenta la superposición de válvulas: el período cerca del punto muerto superior cuando ambas válvulas están parcialmente abiertas. La superposición ayuda a eliminar los gases de escape a altas velocidades del motor, pero degrada la estabilidad en ralentí y la eficiencia a bajas revoluciones. Los puntos de sincronización normalmente están clasificados para una elevación de válvula específica, comúnmente 0,05 pulgadas (1,27 mm), por lo que las levas de diferentes proveedores se pueden comparar en igualdad de condiciones.
| Parámetro | Lo que define | Efecto práctico |
|---|---|---|
| ascensor | Distancia máxima de apertura de la válvula | Una mayor elevación aumenta el flujo de aire pero aumenta la tensión del tren de válvulas |
| Duración | Girar grados la válvula permanece abierta | Una mayor duración extiende la banda de potencia de altas revoluciones |
| Ángulo de separación del lóbulo | Ángulo entre los centros de los lóbulos de admisión y escape | Un LSA más estricto aumenta la superposición y la respuesta de gama alta |
| superposición | Periodo en el que ambas válvulas están parcialmente abiertas. | Una mayor superposición ayuda a la recolección, pero debilita la calidad inactiva |
| Fase de leva (VVT) | Cambio de sincronización de la leva en relación con la manivela. | Adapta la sincronización a la velocidad y carga del motor. |
Las válvulas de admisión no se abren exactamente en el punto muerto superior y las válvulas de escape no se cierran exactamente en el punto muerto inferior. Los árboles de levas de producción se adelantan o retrasan deliberadamente con respecto a la posición del pistón para aprovechar la inercia del flujo de gas.
Las válvulas de admisión normalmente se abren entre 10 y 30 grados antes del punto muerto superior y se cierran entre 40 y 70 grados después del punto muerto inferior. El cierre tardío de la admisión utiliza el impulso del aire entrante para seguir llenando el cilindro después de que el pistón ha comenzado a subir. Las válvulas de escape se abren de 40 a 70 grados antes del punto muerto inferior y se cierran de 10 a 30 grados después del punto muerto superior. La apertura temprana del escape intercambia un poco de trabajo de expansión por más tiempo para evacuar los gases de combustión antes de que comience la siguiente carrera de admisión.
Como resultado, los eventos de admisión y escape se superponen cerca del punto muerto superior. Un motor de automóvil de pasajeros suave puede tener sólo de 20 a 40 grados de superposición, mientras que un motor de alto rendimiento con una banda de potencia amplia puede usar 60 grados o más. El perfil del lóbulo y la fase instalada juntos establecen estos números. Es por eso que la sincronización de las válvulas se puede ajustar cambiando el árbol de levas o girando un árbol de levas VVT en relación con el cigüeñal, sin tocar la culata.
La sincronización de las válvulas es tan precisa como el árbol de levas y el sistema de transmisión que lo posiciona. Un lóbulo desgastado reduce la sustentación y ralentiza la rampa de apertura, cortando el flujo de aire y cambiando la banda de potencia. Una cadena de distribución estirada retarda el árbol de levas en relación con el cigüeñal, retrasando los eventos de válvulas y aumentando la superposición en la parte equivocada del ciclo. Los síntomas son un ralentí brusco, un par débil a bajas revoluciones, un mayor consumo de combustible y, en el peor de los casos, contacto entre el pistón y la válvula si la sincronización salta lo suficiente.
El descentramiento es una fuente menos obvia de error de sincronización. Si el árbol de levas está doblado o sus muñones de cojinete están descentrados, la sincronización efectiva de cada lóbulo cambia a medida que gira el eje. Las especificaciones de producción normalmente mantienen el descentramiento del muñón por debajo de 0,02 mm (0,0008 pulgadas), porque incluso los errores más pequeños producen un movimiento inestable de la válvula y un desgaste desigual del lóbulo.
Los árboles de levas de las motocicletas enfrentan el mismo problema a tasas de repetición más altas. Dado que los eventos de válvulas entre 8.000 y 12.000 rpm ocurren aproximadamente dos veces más rápido que en la mayoría de los motores de automóviles, un pequeño error en el lóbulo o en el descentramiento se convierte en una falla obvia en el régimen de velocidad media. un Árbol de levas de motocicleta Yamaha Se suministra con una simetría de lóbulo precisa y un acabado superficial controlado que mantiene esos eventos estables en todo el rango de revoluciones.
Venta al por mayor de árboles de levas para motocicletas-YAMAHA-4GT-E2170-01 Proveedores, fabricantes, comp InfobelTaiwánTienda De Equipos IndustrialesAnhui Korbor MACHINERY CO., LTD. ¿Es China venta al por mayor YAMAHA-árbol de levas de motocicleta-4GT-E2170-01 proveedores, fabricantes y compañía, ofrecemos... Ver producto → Muchos motores ya no dependen de una posición fija del árbol de levas. Los sistemas de sincronización variable de válvulas (VVT) hacen girar el árbol de levas en relación con el cigüeñal mientras el motor está en marcha, utilizando presión de aceite o actuadores eléctricos para desplazar el árbol de levas en un número controlado de grados, generalmente de 20 a 60 grados de autoridad de fase. La unidad de control del motor hace avanzar el árbol de levas de admisión a velocidades bajas y medias para mejorar el torque, luego lo retarda a velocidades altas para preservar el rendimiento máximo. Algunos diseños también colocan en fase el árbol de levas de escape o utilizan empujadores de conmutación para seleccionar entre dos perfiles de elevación distintos.
VVT cambia donde se aplica un perfil de lóbulo en relación con el pistón; no elimina la necesidad de una geometría de lóbulo precisa. La precisión básica del árbol de levas establece el nivel de limpieza del motor. Si los perfiles de los lóbulos, el espacio entre lóbulos y el descentramiento del muñón no se mantienen dentro de la tolerancia, el avance y retardo del árbol de levas solo mueve un patrón inexacto.
Los motores europeos con VVT de banco a banco son un buen ejemplo: el árbol de levas también debe coincidir con la rueda de activación y las características del sensor que lee el módulo de control del motor. un árbol de levas VW que omita esos detalles establecerá códigos de falla incluso cuando el perfil del lóbulo sea correcto.
Venta al por mayor de árbol de levas para automóvil-VW-KB-337 Proveedores, fabricantes, empresa InfobelTaiwánTienda De Equipos IndustrialesAnhui Korbor MACHINERY CO., LTD. ¿Es China venta al por mayor VW-Car árbol de levas-KB-337 proveedores, fabricantes y compañía, ofrecemos VW-Car árbol de levas... Ver producto → La sincronización de válvulas es un tema de diseño en el papel, pero se convierte en un tema de fabricación en la línea de producción. Un perfil de lóbulo en el software de ingeniería sólo tiene una forma ideal hasta que una máquina herramienta y un ciclo de tratamiento térmico lo producen dentro de la tolerancia. Pequeñas variaciones en el perfil de los lóbulos, el espaciado de los lóbulos y la concentricidad del muñón se traducen directamente en diferencias de sincronización entre cilindros.
KORBOR ha fabricado árboles de levas como su única línea de productos durante más de 25 años, cubriendo más de 800 modelos de árboles de levas para automóviles y 600 motocicletas en una instalación que abarca desde la fundición en bruto hasta la pieza rectificada terminada. La empresa opera un sistema de calidad IATF16949:2016 con una filosofía de producción sin defectos, combinando la selección de aleaciones con templado, carburación y enfriamiento para mantener la dureza y la resistencia al desgaste sin perder estabilidad dimensional. Para los fabricantes de motores y distribuidores de piezas, estos detalles son importantes porque un árbol de levas que cumpla con sus tolerancias de impresión es lo que garantiza la sincronización diseñada en la válvula.
A Reemplazo del árbol de levas del automóvil Toyota , por ejemplo, debe reproducir el perfil del lóbulo original y la geometría del muñón dentro de los mismos límites para que la cadena de distribución de fábrica y el actuador VVT funcionen en los ángulos de cigüeñal previstos. El mismo principio se aplica en todas las familias de motores: cuanto más consistentes sean el mecanizado y el tratamiento térmico, más se comportará el motor como debería hacerlo la especificación de sincronización.
Venta al por mayor de árbol de levas para automóvil-TOYOTA-KB-014 Proveedores, fabricantes, empresa InfobelTaiwánTienda De Equipos IndustrialesAnhui Korbor MACHINERY CO., LTD. ¿Es China venta al por mayor TOYOTA-Car árbol de levas-KB-014 proveedores, fabricantes y compañía, ofrecemos TOYOTA-Car ... Ver producto → Comprender cómo un árbol de levas controla la sincronización de las válvulas le ayuda a hacer las preguntas correctas al seleccionar un árbol de levas de reemplazo o de rendimiento. Qué verificar antes de comprar:
Un perfil de lóbulo que parece agresivo en el papel pero que está rectificado con rampas de apertura descuidadas no producirá los eventos de sincronización previstos en la válvula. Los proveedores con una larga experiencia únicamente en árboles de levas y un sistema de calidad documentado están mejor posicionados para mantener esas tolerancias lote tras lote. KORBOR 25 años de fabricación exclusivamente de árboles de levas y su Sistema de calidad certificado IATF16949 son la garantía práctica detrás de cada perfil de lóbulo que produce. Los lectores que quieran una visión más amplia de cómo encaja el árbol de levas en el tren de válvulas mayor pueden continuar con esto. guía del sistema de sincronización del árbol de levas para automóviles .
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