PRINCIPIOS BASICOSMientras el motor está en funcionamiento, las válvulas permiten el ingreso de la mezcla aire/combustible al cilindro y la salida de los gases ya combustionados. Los árboles de levas emplean lóbulos (llamadas
levas) que empujan contra las válvulas para abrirlas al rotar el árbol y los resortes las devuelven a la posición cerrada. Este trabajo tiene un impacto directo sobre el desempeño del motor a distintas velocidades.
Para entender el porqué, supongamos que el motor gira a muy bajas vueltas por minuto. A esta velocidad, se espera que el perfil de la leva haga lo siguiente:
- Cuando el pistón comience a descender para comenzar la admisión (posición llamada punto muerto superior o PMS), la válvula de admisión debería abrir y cerrar al llegar a su posición más baja antes de iniciar la compresión.
- La válvula de escape debería abrir al llegar al punto más bajo de la etapa expansión (punto muerto inferior o PMI) y cerrar al finalizar la carrera de escape.
Si bien ésta sería la configuración ideal, al incrementarse las rpm, deja de ser efectiva: con el motor a 4000 rpm, las válvulas abriendo y cerrando 33 veces por segundo, y la mezcla aire/combustible no es suficiente. Para conseguir un mejor llenado, se precisa entonces mantener más tiempo la válvula de admisión abierta y eso se consigue con la alzada de válvula, a través del perfil de la leva.
Para ver el funcionamiento de una leva normal (
standard cam) y una "picante" (
performance cam), hay que presionar en el menú de la animación el botón cuadrado. Noten cómo el escape (círculo rojo) se solapa con la admisión (círculo azul) en la leva deportiva.
(siendo
TDC=PMS,
BDC=PMI,
intake opens=apertura admisión,
exhaust closes=cierre escape,
intake closes=cierre admisión,
exhaust opens=apertura escape)
Un determinado árbol de levas cumple perfectamente su función a un determinado régimen, pero a distintas velocidades no desarrollará su potencial máximo.
Un árbol de levas fijo es siempre un compromiso. De ahí la necesidad de los fabricantes de automóviles para diseñar esquemas que varíen los perfiles de levas al modificar las velocidades del motor.
ACCIONAMIENTO VARIABLE DE VALVULASHay distintos métodos empleados por los fabricantes automotrices para variar el instante de actuación de una válvula: Uno de ellos es el VTEC de
Honda.VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, o Control Electrónico de Alzada y Coordinación Variables de Válvula) es un sistema electromecánico que permite al motor tener en su interior múltiples árboles de levas. Los motores VTEC tienen una leva extra de admisión con su propio balancín siguiéndola. Su perfil mantiene a la válvula de admisión abierta por más tiempo. A bajas rpm, este balancín no está en contacto con ninguna válvula; a altos regímenes, un pistón traba al balancín adicional con los otros 2 balancines que controlan las 2 válvulas de admisión.
(de donde,
camshaft=árbol de levas,
low/high RPM lobes=levas de bajas/altas rpm,
follower=seguidor,
valve rockers=balancín)
Algunos automóviles usan un dispositivo que modifican el momento de la apertura y el cierre de la válvula, abriéndo y cerrando más tarde. Esto se consigue adelantando el árbol de levas unos pocos grados.
Ferrari lo logra con perfiles tridimensionales que varían a lo ancho del camón de la leva. La forma de la leva varía suavemente entre el extremo más suave al otro más agresivo.
Muchos fabricantes están estudiando sistemas que permiten variaciones innumerables, como por ejemplo válvulas accionadas por solenoides conectados a computadoras.
(traducido de
http://auto.howstuffworks.com/camshaft.htm/printable )
Ver también nota sobre
Motores con sistema de distribución con doble árbol de levas
