valvulas

Asignaturas:

General
Material
Válvulas llenas de sodio
Guías de válvula
Diferentes tipos de control de válvulas.
Mecanismo de válvula con control de válvula indirecta.
Mecanismo de válvula con control directo de válvula.
Ajustar la holgura de válvulas
Tecnología multiválvula
Sincronización variable de válvulas y elevación de válvulas

General:
Hay válvulas en todos los motores de combustión. Siempre hay al menos una válvula de entrada y una de salida. Estas válvulas son impulsadas por uno o más árboles de levas a través de la distribución y aseguran que el aire fresco pueda fluir hacia el espacio de combustión; luego, el aire queda atrapado durante la compresión y luego puede salir del espacio de combustión. El flujo de los gases de entrada y de escape debe producirse con la menor resistencia posible.
Para ello, los materiales se moldean lo mejor posible.
Las válvulas están montadas en la culata. La válvula de entrada suele ser más grande que la válvula de escape, porque debe entrar la mayor cantidad de mezcla posible al cilindro. La válvula de escape debe ser más pequeña, porque los gases de escape quemados salen del cilindro después de la carrera de escape, cuando el pistón empuja los gases fuera del cilindro.

Tomemos como ejemplo el proceso de cuatro tiempos de un motor de gasolina. Durante la carrera de admisión del motor, la válvula de admisión se abre y, en el caso de un motor de gasolina con inyección indirecta, se aspira una mezcla de aire y combustible, y en el caso de un motor de gasolina con inyección directa, solo se aspira aire fresco. . El aire es aspirado porque el pistón se mueve hacia abajo. El aire que entra ocupa el espacio que queda disponible. Cuando el pistón vuelva a subir, la válvula de entrada se cerrará. La mezcla de combustible y aire ya no tiene adónde ir y se comprime. Esto se llama carrera de compresión. Por eso es importante que las válvulas cierren correctamente. La mezcla se enciende cuando la bujía produce una chispa. De este modo, el pistón es empujado hacia abajo con una fuerza considerable. Esto se llama golpe de poder.
Durante la carrera de escape, la válvula de escape se abre y el pistón se mueve hacia arriba. Los gases quemados salen ahora del cilindro y van al escape. Cuando el pistón está en la parte superior, la válvula de escape se cierra y la válvula de admisión se abre. El pistón vuelve a bajar y sigue la carrera de admisión. En realidad, la válvula de entrada se abre un poco antes, de modo que las válvulas de entrada y salida se abren al mismo tiempo durante un breve periodo de tiempo. Esto se llama "superposición de válvulas". La velocidad de los gases quemados que salen del cilindro a través de la válvula de escape crea una presión negativa, lo que hace que el aire de admisión sea atraído adicionalmente. De esta manera, puede fluir más aire hacia el cilindro que si solo se abriera la válvula de admisión y el pistón se moviera hacia abajo. De este modo se mejora el nivel de llenado.

Para obtener una explicación más detallada del proceso de cuatro tiempos, consulte la página “Funcionamiento del motor de gasolina.".

Materiales:
Las válvulas están muy cargadas. Especialmente las válvulas de escape, porque se calientan mucho y no se pueden enfriar muy bien. Las válvulas de admisión se enfrían parcialmente con el aire frío aspirado que ingresa al cilindro. Los gases de escape quemados pasan por las válvulas de escape a una temperatura de hasta 900 grados centígrados. Es por eso que las válvulas de escape también están hechas de un material diferente al de las válvulas de admisión. Las válvulas de entrada suelen estar hechas de acero al cromoníquel. Las válvulas de escape suelen estar hechas de acero al cromo-silicio. Para limitar el desgaste debido a las condiciones de alta temperatura, los bordes exteriores del disco de la válvula (la superficie de sellado) y los vástagos de la válvula están blindados con una capa de aleación de carburo (estelita). Las válvulas disipan la mayor parte del calor a través del disco y el vástago de la válvula. Las válvulas llenas de sodio tienen una disipación de calor aún mejor.

Válvulas llenas de sodio:
Las válvulas de escape son huecas por dentro. El espacio hueco está lleno aproximadamente en un 60% con sodio. El sodio es un metal que se vuelve líquido a alta temperatura (a partir de aproximadamente 100 grados centígrados). Cuando el motor está en marcha, la válvula suele subir y bajar. El sodio de la válvula se mueve constantemente de un lado a otro y, por lo tanto, transporta el calor. El sodio absorbe calor del disco de la válvula y lo libera al vástago de la válvula. Con las válvulas llenas de sodio puede lograr una caída de temperatura de 80 a 100 grados en comparación con las válvulas sin sodio.
Las válvulas de admisión no necesitan esto porque ya están enfriadas por el aire entrante.

En la figura, la superficie gris representa el material y la parte roja representa la cavidad llena de sodio.

Guías de válvulas:
Las válvulas se mueven hacia arriba y hacia abajo en la culata. Debe haber un buen sello entre la válvula y la culata, de modo que no pueda fluir aceite desde la culata, a lo largo del vástago de la válvula hasta un conducto de entrada o escape. Siempre hay una pequeña película de aceite entre la válvula y la guía de válvula para lubricación. La guía de válvula se muestra en naranja en la figura.

Si sale humo azul del escape, podría deberse a guías de válvula defectuosas. Puede ser que las guías de válvula se hayan ensanchado (ver imagen a continuación) de modo que la válvula incluso tenga juego en la culata. En esta situación, el aceite puede filtrarse más allá de la válvula hacia el conducto de entrada o escape. En la parte superior de la guía de válvula hay presión de aire exterior o, a veces, incluso sobrepresión debido a una mayor presión en el cárter. En la parte inferior de la guía de válvula, los gases fluyen hacia el colector de escape, lo que proporciona un efecto de vacío. Esto aumenta las fugas, ya que el aceite es, por así decirlo, aspirado a lo largo del vástago de la válvula. Cuando el aceite ingresa al colector de escape, no se quema. El aceite se calienta, provocando que se evapore parcialmente. Esto puede provocar que salga humo azul del escape.

Las guías de válvulas a menudo se pueden reemplazar por separado. Para hacer esto, se debe desmontar la culata y quitar la válvula de la culata. Luego se pueden reemplazar las guías de válvula. Las guías de válvulas no se pueden reemplazar por separado en todas las culatas. Las empresas de remanufactura suelen tener una solución para esto. Pregunte acerca de las opciones para reemplazar guías de válvulas en una empresa de revisión reconocida.

Diferentes tipos de control de válvulas:
Las válvulas se pueden operar de diferentes maneras. La siguiente imagen muestra cinco versiones diferentes. Estas diferentes versiones y los métodos de ajuste se analizan más adelante en esta página.

A: Control de válvula indirecta con balancines.
B: Control directo de válvulas con balancines de arrastre de rodillos.
C: Control directo de válvulas con ajustadores de válvulas hidráulicas.
D: Control directo de válvulas con balancines y múltiples válvulas por cilindro.
E: Control directo de válvulas con elevadores de válvulas hidráulicas y múltiples válvulas por cilindro.

Para motores sin taqués de válvulas hidráulicas (A, B y D), es necesario comprobar periódicamente el juego de válvulas. Más información sobre esto en el capítulo “Ajuste del juego de válvulas” en esta página. En motores con elevadores de válvulas hidráulicos, no es necesario ni posible ajustar el juego de válvulas; Los arietes hidráulicos se llenan de aceite que elimina el exceso de juego.

Mecanismo de válvula con control de válvula indirecta:
En el pasado, los motores estaban equipados con un subyacente árbol de levas. Hoy en día, los motores de los turismos sólo están equipados con un árbol de levas en cabeza. La construcción con el árbol de levas subyacente está desapareciendo. La desventaja de esta construcción es que estos motores no pueden soportar altas velocidades porque hay mucha masa entre el árbol de levas y la válvula. A altas velocidades, se producirá demasiado juego y la válvula ya no se abrirá ni cerrará en los momentos correctos.
El cigüeñal se acciona mediante una pequeña cadena o correa de distribución al árbol de levas subyacente (ver imagen a continuación). El árbol de levas empuja el empujador de la válvula y la varilla de empuje hacia arriba. El lado derecho del balancín está empujado hacia arriba. El balancín "cae" alrededor del eje del balancín, empujando el lado izquierdo hacia abajo. Esto fuerza la válvula hacia abajo contra la fuerza del resorte de la válvula. Cuando el árbol de levas gira más, el resorte de la válvula presiona la válvula para cerrarla y el balancín regresa a su posición inicial.

Mecanismo de válvula con control directo de válvula:
El árbol de levas en cabeza hoy en día sólo se utiliza en turismos. Luego se coloca el árbol de levas en la culata. La ventaja de los motores con árbol de levas en cabeza es que pueden manejar velocidades más altas que con un árbol de levas subyacente.

En la imagen de arriba a la izquierda puede ver que la válvula está cerrada porque el resorte de la válvula presiona la válvula para cerrarla y el árbol de levas gira en el sentido de las agujas del reloj. En la imagen de la derecha, el árbol de levas está torcido, lo que hace que la leva empuje la válvula hacia abajo. El resorte ahora está comprimido, empujando la válvula hacia abajo. Cuando el árbol de levas haya girado más, el resorte de la válvula empujará la válvula hacia arriba nuevamente. El resorte de la válvula ejerce una contrapresión de aproximadamente 20 kg.

La imagen muestra una representación esquemática de una válvula con resorte. Aquí se puede ver claramente en qué parte se apoya la válvula en la superficie de cierre del asiento de válvula. En la parte superior está el asiento del resorte (la parte donde la leva del árbol de levas empuja la válvula hacia abajo) con la llave de la válvula y el resorte de la válvula debajo. La chaveta de válvula sirve como soporte para la válvula. Para quitar la válvula de la culata, se deben quitar las chavetas de la válvula. Durante el desmontaje, el asiento del resorte debe empujarse hacia abajo contra la fuerza del resorte de la válvula (para esto existen herramientas especiales disponibles). Entonces la válvula podrá moverse libremente. Quitando las dos chavetas de válvula con un imán entre el asiento del resorte y el vástago de la válvula, la válvula se puede quitar de la culata desde abajo.
Durante la instalación, se debe tener cuidado para garantizar que se reinstale la válvula correcta en la ubicación correcta. Estos no se pueden cambiar. Cuando se instala una válvula nueva, será necesario lijarla con pasta de lijado especial. Después de lijar, la válvula sellará bien. Luego se puede deslizar la nueva válvula a través de la guía del vástago de la válvula y volver a colocar las chavetas en su lugar. A continuación se puede volver a relajar el resorte de la válvula.

Ajustar la holgura de válvulas:
Siempre debe haber un cierto juego entre el árbol de levas y el balancín o la parte superior de la válvula. Este espacio libre le da al material la oportunidad de expandirse. La obra no debería ser demasiado grande; entonces la válvula se abre menos y durante un tiempo más corto. Si la holgura es demasiado grande, el árbol de levas tardará más en abrir la válvula y ésta se cerrará antes. La obra tampoco debería ser demasiado pequeña; Luego, la válvula se abre antes y se cierra más tarde. Entonces la válvula permanece abierta demasiado tiempo cada vez. El tiempo que la válvula está cerrada es por tanto más corto; Existe la posibilidad de que la válvula no pueda disipar su calor al asiento de la válvula de la culata y, por lo tanto, se sobrecaliente. Entonces la válvula puede quemarse.

Hoy en día, casi todos los turismos están equipados con elevadores de válvulas hidráulicos. Sin embargo, todavía hay fabricantes que desarrollan motores que requieren un ajuste del juego de válvulas. En los automóviles de los años 90 el uso de taqués de válvulas hidráulicas no era nada evidente. Por lo tanto, todavía hay muchos vehículos circulando en los que es necesario comprobar periódicamente la holgura de las válvulas y ajustarla si es necesario. Los datos de fábrica suelen indicar el kilometraje con el que se debe realizar esto (a menudo, en cada servicio de mantenimiento importante). Hay dos construcciones diferentes para ajustar la holgura de las válvulas; mediante cuñas y mediante tornillos excéntricos de ajuste. Ambos se describen a continuación.
Cuando se ajustan las válvulas, no se debe empezar en cualquier punto. Se debe prestar especial atención al punto en el que las válvulas están configuradas para “girar”. La caída significa que el árbol de levas acaba de cerrar las válvulas de escape y está a punto de abrir las válvulas de admisión. Cuando el cilindro 1 está dando vueltas, significa que está al inicio de la carrera de admisión. El pistón del cilindro 1 se encuentra entonces arriba. Los cilindros 1 y 4 siempre están a la misma altura en términos de altura (al igual que 2 y 3 están a la misma altura, vea la imagen a continuación). Debido a que el orden de encendido es 1-3-4-2 (recuerde el diagrama de trabajo), significa que el cilindro 4 está al inicio de la carrera de potencia. Después del cilindro 4, le toca el turno al cilindro 2 y luego al cilindro 3.

La siguiente imagen muestra el pistón del cilindro 1 en el BPD. Las orejetas apuntan hacia abajo; Las válvulas de admisión acaban de cerrarse y las válvulas de escape están a punto de abrirse. En ese momento se pueden ajustar las válvulas del cilindro 4; las levas apuntan hacia arriba.

El juego de válvulas se mide con el llamado “galga de espesores“. La galga de espesores contiene tiras de metal de varios tamaños, cada una con un espesor de 0,05 mm más que la otra. Deslizando una serie de tiras entre el árbol de levas y la válvula, podrás comprobar el juego que hay. La tira en cuestión no debe pasarse con demasiada facilidad; el juego de válvulas es entonces mayor que el valor de la tira. Si la tira no encaja o es muy pesada y se atasca, entonces la tira es demasiado gruesa. Se puede sentir resistencia cuando la tira se mueve entre ellos.

Ajuste del juego de válvulas mediante cuñas:
El espesor de la cuña, también llamada “cuña”, determina en este caso el juego de válvulas. En la imagen de abajo, la cuña está indicada en rojo. Al reemplazar la cuña por una más gruesa, la holgura de la válvula disminuirá. Entonces hay menos espacio entre el árbol de levas y la cuña. Debajo de la imagen se explica cómo se debe ajustar el juego de válvulas. Para ajustar las válvulas, la leva de la válvula en cuestión debe estar apuntando hacia arriba, como se muestra en la siguiente figura. Cuando la leva está torcida, se toman medidas incorrectas. Al ajustar las válvulas de un motor de cuatro cilindros, se deben realizar las siguientes acciones:

Alternar el cilindro 1 = Ajustar las válvulas del cilindro 4.
Alternar el cilindro 2 = Ajustar las válvulas del cilindro 3.
Alternar el cilindro 3 = Ajustar las válvulas del cilindro 2.
Alternar el cilindro 4 = Ajustar las válvulas del cilindro 1.

Por ejemplo, el valor de fábrica del juego de válvulas anterior puede ser de 0,35 mm. Por lo tanto, debe haber un espacio de 0,35 mm entre la cuña y el árbol de levas cuando la leva apunta hacia arriba. El espacio entre las dos partes se puede medir con la galga de espesores. Si la tira de 0,35mm pasa muy fácilmente sin sentir resistencia, significa que la distancia entre la válvula y el árbol de levas es superior a 0,35mm. En ese caso, el juego de válvulas es demasiado grande. Si una tira de calibre de espesores de 0,45 mm apenas cabe en el medio porque hay que ejercer mucha fuerza para empujarla hacia adentro, esta tira es demasiado gruesa. El juego real se sitúa entonces entre 0,35 y 0,45 mm. Para estar seguro, se puede deslizar una tira de 0,40 mm en el medio. Si arranca, pero se puede mover hacia adelante y hacia atrás (se puede sentir resistencia), entonces puede estar seguro; el juego de válvulas es de 0,40 mm en lugar de los 0,35 mm prescritos.

Debido a que la holgura de la válvula es demasiado grande, se debe instalar una cuña más gruesa. Los tamaños suelen estar indicados en las cuñas. En ese caso, lea el valor de la calza que es demasiado delgada. Es decir, por ejemplo, 2,75 mm.
El juego de válvulas es demasiado grande; la cuña debe ser 0,05 mm más gruesa que la que está montada, es decir, 2,75 mm. Cuando se instala una cuña de (2,75 + 0,05) = 2,80 mm, la holgura de la válvula es correcta. En ese caso, instale la cuña de 2,80 mm, gire el cigüeñal dos rotaciones para que las válvulas correctas vuelvan a balancearse y verifique nuevamente la holgura de las válvulas.

A menudo existen herramientas de desmontaje especiales para reemplazar fácilmente las calzas. Un ejemplo de esto lo podemos ver en la imagen.

Ajuste del juego de válvulas mediante excéntricas ajustables:
Un sistema utilizado frecuentemente es la excéntrica ajustable. El tornillo de ajuste sólo se puede girar una vez que se haya aflojado la contratuerca un cuarto de vuelta. Cuando se gira el tornillo de ajuste, el espacio entre el vástago de la válvula y el balancín aumentará o disminuirá inmediatamente. Al apretar luego la contratuerca, el tornillo de ajuste se bloquea nuevamente.

¡También en este caso es necesario, por supuesto, ajustar primero las válvulas del cilindro correcto en modo basculante! Palpando entre el vástago de la válvula y el balancín con una galga de espesores del espesor correcto (es decir, el mismo valor que el valor de fábrica), se puede determinar si la holgura de la válvula es demasiado grande, demasiado pequeña o correcta. Al girar el tornillo de ajuste y mover constantemente la galga de espesores entre ellos, se puede encontrar la posición correcta del tornillo de ajuste donde la holgura de la válvula es correcta. Luego apriete la contratuerca y luego verifique que la holgura sigue siendo la misma. Existe una buena posibilidad de que el tornillo de ajuste gire ligeramente al apretar la contratuerca, a menos que se utilice una herramienta especial especificada por el fabricante.

Tecnología multiválvula:
Todo motor de cuatro tiempos tiene al menos una válvula de admisión y una válvula de escape. Los motores más potentes y económicos suelen tener 1 válvulas de admisión y 1 válvulas de escape. Algunos tipos tienen 2 válvulas de entrada y 2 válvula de escape, o 2 válvulas de entrada y 1 válvula de escape.
Hay dos ventajas principales al utilizar múltiples válvulas, a saber:

Las válvulas tendrán un diámetro algo menor, lo que conlleva una menor masa (menos peso) por válvula. La mayor ventaja de esto es que las válvulas no flotan a altas velocidades del motor. Las válvulas flotantes significan que cuando el motor funciona a alta velocidad (por ejemplo, 5000 rpm), las válvulas se abren y cierran tan rápidamente que los resortes de las válvulas ya no tienen tiempo de cerrar la válvula. Por lo tanto, la válvula no cierra completamente sobre el asiento de válvula. Esto puede provocar que el pistón golpee la válvula o que la válvula se sobrecaliente porque ya no puede transferir calor al asiento de la válvula. Las válvulas múltiples hacen que las válvulas sean más ligeras y dan a los resortes de válvula suficiente tiempo para cerrar la válvula.
La menor masa por válvula permite que las válvulas se cierren más rápidamente. Esto hace posible aplicar sincronización variable de válvulas, mediante la cual la posición del árbol de levas cambia a una determinada velocidad o carga del motor.

Sincronización variable de válvulas y elevación de válvulas:
Los motores modernos suelen utilizar sincronización variable de válvulas. Algunos fabricantes de motores también utilizan elevación de válvula variable (incluido BMW). Estos capítulos se describen por separado en las páginas: