El árbol de levas de automóvil es un componente crítico en un motor de combustión interna, responsable de controlar la apertura y el cierre de las válvulas del motor. Funciona con sincronización con el cigüeñal para garantizar un rendimiento óptimo del motor. Los lóbulos del árbol de levas empujan contra las válvulas, permitiendo que el aire y el combustible ingresen a la cámara de combustión y los gases de escape para que salgan. Sin un árbol de levas que funcione correctamente, la eficiencia y la potencia de salida del motor se verían severamente comprometidos.
El árbol de levas juega un papel fundamental en la determinación de la banda de energía de un motor, la eficiencia del combustible y la capacidad de respuesta general. Su diseño afecta el tiempo, la elevación y la duración de la válvula, que son cruciales para el rendimiento del motor. Por ejemplo, un árbol de levas de alto rendimiento con perfiles de lóbulo agresivos puede aumentar la potencia de caballos de fuerza a RPM más altas, pero puede sacrificar el par de gama baja. En contraste, un perfil de árbol de levas más suave proporciona un mejor rendimiento de bajo rpm, pero limita la potencia de gama alta.
Los árboles de levas modernos generalmente están hechos de acero endurecido, hierro fundido o acero de palanquilla, dependiendo de la aplicación. Los motores de alto rendimiento a menudo utilizan árboles de levas de acero de palanquilla para su resistencia y durabilidad superiores, mientras que los motores producidos en masa comúnmente presentan árboles de levas de hierro fundido para la rentabilidad. La elección del material afecta la longevidad y la resistencia del árbol de levas al desgaste.
El sensor de posición del árbol de levas es un componente esencial que monitorea la velocidad y la posición del árbol de levas, enviando esta información a la unidad de control del motor (ECU). Cuando este sensor falla, puede causar varios problemas del motor que afectan el rendimiento y la conducción.
Algunos signos reveladores de un sensor de posición del árbol de levas que falla incluyen fallas del motor, aceleración deficiente, estancamiento y luz de control iluminada del motor. El vehículo también puede experimentar un inactividad o dificultad de inicio. Estos síntomas ocurren porque la ECU no puede sincronizar adecuadamente la inyección de combustible y el tiempo de encendido sin datos precisos de posición del árbol de levas.
El diagnóstico de un sensor de posición del árbol de levas malo generalmente implica el uso de un escáner OBD-II para verificar los códigos de problemas, seguido de pruebas eléctricas con un multímetro. El reemplazo generalmente requiere eliminar cualquier componente de obstrucción, desconectar el conector eléctrico y desabrocharse el sensor. La instalación adecuada es crucial para garantizar lecturas precisas.
La configuración de los árboles de levas en un motor afecta significativamente sus características de rendimiento y complejidad de diseño. Las dos configuraciones primarias son un solo árbol de levas superior (SOHC) y un árbol de levas dual (Dohc).
Los motores SOHC usan un árbol de levas por cabezal de cilindro para operar válvulas de admisión y escape. Este diseño es más simple, más ligero y generalmente más rentable de fabricación. Sin embargo, puede limitar la flexibilidad de la sincronización de la válvula y el alto rendimiento de RPM en comparación con los diseños de DOHC.
Los motores DOHC cuentan con árboles de levas separados para válvulas de admisión y escape, lo que permite un control más preciso de la válvula. Esta configuración permite un mejor rendimiento de alto RPM, un flujo de aire mejorado y el potencial de tecnologías de sincronización de válvulas avanzadas como la sincronización de la válvula variable (VVT).
| Característica | SOHC | DOHC |
|---|---|---|
| Número de árboles de levas | 1 por cabeza de cilindro | 2 por cabeza de cilindro |
| Complejidad | Más simple | Más complejo |
| Rendimiento de alto rpm | Limitado | Superior |
| Costo de fabricación | Más bajo | Más alto |
Comprender las especificaciones del árbol de levas es crucial para los constructores de motores y los entusiastas del rendimiento. Dos de las mediciones más importantes son la elevación y la duración, que determinan cómo el árbol de levas afecta el rendimiento del motor.
El elevador del árbol de levas se refiere a la distancia máxima que la válvula se abre desde su asiento, determinada por la altura del lóbulo de la leva. Un mayor elevador generalmente permite más aire y combustible en la cámara de combustión, potencialmente aumentando la potencia. Sin embargo, la elevación excesiva puede requerir modificaciones en el tren de la válvula y la cabeza del cilindro.
La duración mide cuánto tiempo la válvula permanece abierta, expresada en grados de rotación del cigüeñal. La mayor duración generalmente mejora la potencia de alta rpm, pero puede dañar el rendimiento y la conducción de baja rpm. La duración se mide típicamente a 0.050 pulgadas de elevación de válvulas para consistencia.
Los cojinetes del árbol de levas soportan el árbol de levas y permiten que gire suavemente dentro del bloque del motor o la cabeza del cilindro. El mantenimiento y el reemplazo adecuados de estos rodamientos son esenciales para la longevidad del motor.
Los cojinetes del árbol de levas deben inspeccionarse cada vez que el motor esté desmontado para un servicio importante. Los signos de rodamientos usados incluyen baja presión de aceite, partículas metálicas en el aceite o puntuación visible en las superficies del rodamiento. El desgaste severo puede provocar daños al eje de levas y una falla catastrófica del motor.
Reemplazar los rodamientos del árbol de levas requiere herramientas especializadas y una alineación precisa. La autorización del rodamiento debe estar dentro de las especificaciones del fabricante para garantizar una lubricación adecuada. La instalación inadecuada puede provocar una falla rápida en el rodamiento y daños a las revistas del árbol de levas.
La cadena de distribución (o correa) conecta el cigüeñal al árbol de levas, manteniendo una sincronización precisa entre el movimiento del pistón y la válvula. Los problemas con este sistema pueden provocar daños graves en el motor.
Los signos comunes de los problemas de la cadena de distribución incluyen ruidos de la cubierta de sincronización, fallas del motor y, en casos severos, interferencia entre válvulas y pistones. Los motores modernos con tensores de la cadena de distribución pueden exhibir síntomas graduales a medida que se desgasta el tensor.
Los cambios de aceite regulares que usan el aceite de viscosidad correcto son cruciales para la longevidad de la cadena de distribución. Algunos fabricantes recomiendan una inspección periódica del tensor de la cadena de distribución, especialmente en motores de alto kilometraje. A diferencia de las correas de distribución, las cadenas no suelen tener intervalos de reemplazo, pero pueden necesitar atención a medida que el motor envejece.
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