Culata de cabeza plana : estas culatas se utilizaron en motores más antiguos, como los motores Ford de cabeza plana (como se ve a continuación). La protuberancia ovalada en la parte superior de la culata es para el flujo de refrigerante. El refrigerante fluiría hacia arriba desde el bloque y a través de pasajes en la cabeza (entre los agujeros de los pernos) y hacia afuera a través de este puerto ovalado en la parte superior.
Cabeza de válvula superior (OHV) : este tipo de cabeza de cilindro se ha utilizado ampliamente desde la década de 1950 y todavía se usa en la actualidad. Estas cabezas tienen las válvulas ubicadas dentro de ellas en lugar de en el bloque como la cabeza plana. Las válvulas se accionan indirectamente desde la leva a través de un tren de válvulas, que generalmente consiste en levantadores (empujadores), varillas de empuje y balancines. Una cabeza OHV generalmente se parece a estas cabezas Chevrolet a continuación. En la imagen, la superficie plana de la cabeza (lado derecho de la imagen) es la porción que mira hacia el bloque del motor. El lado izquierdo es donde se ven las puntas de las válvulas, los resortes de las válvulas, los retenes y los retenes. Encima de estos es donde verías los balancines si estuvieran instalados.
Cabeza de leva superior (OHC) : este tercer tipo de cabeza generalmente tiene el árbol de levas ubicado junto con la leva. Se llama "sobre la cabeza", porque la leva realmente reside sobre la parte superior de la cabeza. El OHC puede tener una configuración simple (SOHC) o doble (DOHC). (Puede obtener más información sobre las diferencias entre un SOHC y un DOHC en esta publicación SE ). Aquí hay algunas imágenes que muestran cabezas de OHC:
En esta imagen, es un poco difícil de ver, pero hay un árbol de levas (puede ver el engranaje único a la izquierda de la cabeza) que se extiende a lo largo de la cabeza. Este árbol de levas simple acciona las válvulas de admisión y escape que están en la cabeza.
En esta imagen de un DOHC, puede ver los dos árboles de levas (encuentre dos engranajes a la derecha de la cabeza en la imagen). Con DOHC, las válvulas se pueden accionar directamente (como en esta imagen) o con el uso de balancines.
Primero, expliquemos un poco la cabeza del cilindro de cabeza plana. Como dije antes, es básicamente un trozo plano de metal que sella la parte superior del cilindro. En la imagen de arriba, la parte superior de la imagen (como dije) es la parte plana. Las hendiduras en la cabeza (la porción casi en forma de corazón) es la cámara de combustión. Aquí es donde la mezcla de aire y combustible tiene espacio para quemarse cuando el pistón está en el punto muerto superior (TDC) durante el encendido, entre los ciclos de compresión y potencia de un motor de ciclo Otto.
Para comprender mejor qué constituye la mayoría de las otras culatas, repasemos algunos de los conceptos básicos (Nota: algunas de estas cosas se mencionaron anteriormente, pero explicaré mejor en cuanto a lo que están aquí):
Culata desnuda : este es el bloque de construcción principal de toda la estructura. Todos los demás componentes de los que hablaremos están unidos a la cabeza desnuda de alguna forma o fasion.
- Válvula : generalmente enterrada dentro de la cabeza, esta es la parte que permite que la mezcla de aire / combustible ingrese a la cámara de combustión y que los gases de escape salgan durante esa parte del ciclo Otto. La válvula se acciona en el momento preciso por el eje de la leva. Aquí hay una imagen representativa de una válvula:
- Muelle de la válvula : Esto mantiene la válvula cerrada cuando no está abierta. Los resortes de válvula pueden estar compuestos por una, dos o incluso tres porciones de resorte diferentes (según la necesidad de diseño). Por lo general, solo los motores de muy alto rendimiento necesitan las presiones de resorte involucradas con tres (o triples) resortes. Aquí hay una imagen representativa de un resorte de válvula (estos son resortes de colmena, llamados así debido a su forma):
Retenedor de resorte de válvula : El retenedor de resorte de válvula mantiene el resorte ubicado en el resorte. El retenedor está ubicado en el extremo superior del resorte (lejos de la cabeza). Mantiene el resorte en su lugar mientras se une simultáneamente a la válvula a través de bloqueos de retención (ver más abajo). Aquí hay una imagen representativa de un retenedor:
Bloqueo del retenedor : El bloqueo del retenedor (o llave) está encajado entre la punta de la válvula y el retenedor. Se produce un ajuste de interferencia debido a la presión del resorte que empuja hacia arriba la cerradura, el ángulo de las cerraduras en relación con el vástago recto de la válvula y la pequeña lengüeta que encaja en la válvula. Aquí hay una imagen representativa de una cerradura de retención:
Esta es la mitad de un par de cerraduras. También puede ver el ángulo que se crea, junto con la pequeña pestaña que conecta el bloqueo al vástago de la válvula.
Sello de la válvula: el sello de la válvula se encuentra alrededor del vástago de la válvula en la parte superior de la guía de la válvula (ver abajo) debajo del resorte de la válvula. Proporciona un sello para evitar que el aceite se filtre (o se bombee) en los tractos de admisión y escape. Aquí hay una imagen representativa de un sello de válvula:
En la imagen, puede ver dos válvulas (en la parte inferior derecha y a la izquierda). El sello de la válvula es el resorte que rodea la válvula, la pieza de polímero debajo de ella y el metal que está debajo de eso.
Guía de la válvula : la guía de la válvula hace exactamente lo que su nombre indica: guía la válvula. La guía de la válvula es una pieza de metal separada, generalmente hecha de hierro fundido o bronce. La guía está separada de la cabeza, por lo que se puede reemplazar si es necesario cuando se reconstruye una cabeza. Se impulsa hacia la cabeza y proporciona una manera de mantener la válvula específicamente ubicada mientras permite que la válvula se mueva hacia arriba y hacia abajo durante el ciclo de apertura / cierre. Hay muchos tipos diferentes y diferentes aplicaciones para cada uno. Aquí hay una imagen representativa de diferentes guías de válvulas:
Asiento de la válvula : el asiento de la válvula es un material endurecido que se clava en la cabeza, luego se corta en ángulos específicos para, junto con la válvula, crear un sello que mantenga los gases durante el proceso de combustión bloqueados en la cámara de combustión. Los asientos de las válvulas generalmente están hechos de algún tipo de aleación de hierro, ya que esto tiende a resistir los rigores de una válvula de apertura / cierre durante su vida útil. Puede encontrar asientos en cabezales de hierro fundido (la mayoría de las veces), pero siempre encontrará asientos de válvula en cabezales de aluminio. Sin estos, la válvula movería el aluminio fuera del camino y pronto se dañaría. Aquí hay una imagen representativa de un asiento de válvula:
En la imagen, agregué dos óvalos amarillos. El asiento de la válvula está ubicado entre los dos óvalos. El asiento es la porción que está descolorida y parece ser mecanizada en ángulo. Cuando los asientos están colocados, se mecaniza un lugar en la cabeza donde luego se introducirá el asiento. Luego, el asiento se corta en ángulos específicos para que la válvula haga un contacto perfecto con el asiento y cree un sello positivo. También puede ver en la imagen, en el centro de los círculos, la guía de la válvula que se asoma hacia usted.
Asiento de resorte : Dependiendo del fabricante de la cabeza y el diseño de la cabeza, también puede haber un asiento de resorte, que puede proteger la culata de ser lastimada por el resorte. Como habrás adivinado, el asiento del resorte se extiende a horcajadas sobre la guía de la válvula y se coloca entre el resorte y la cabeza. Por lo general, los verá en las cabezas de aluminio. En esta área, un fabricante también puede colocar cuñas de resorte de válvula para ajustar la altura del resorte correctamente.
Aquí hay una imagen de la mayoría de las partes descritas anteriormente y cómo encajan entre sí (por supuesto):
Cámara de combustión : la cámara de combustión es donde ocurre toda la acción. La forma de esto, además de las válvulas y la cúpula (o plato) del pistón, da forma a cómo se desplaza el frente de la llama después de que se produce la ignición del aire / combustible. Una cámara de combustión puede tener muchos tamaños y formas diferentes. Todo depende de lo que se necesita para el motor en particular. A continuación se muestra una imagen representativa de una cámara de combustión de puerto cerrado Chevy (BBC) de gran bloque. En la imagen, puede ver la cara de las válvulas de admisión (válvula más grande) y de escape (válvula más pequeña). Justo al lado derecho de las válvulas (a las 4 en punto de las válvulas) hay un orificio roscado. Aquí es donde sobresale la bujía.
Aquí hay una cabeza OHV muy básica. Puede ver las diferentes partes de la cabeza anotadas para una mejor comprensión. Todo cabeza con válvulas en ellos trabajan bastante mucho la misma manera, pero se puede organizar de diferentes maneras como se ha visto en las imágenes de arriba. Aquí hay otra imagen que muestra la sección transversal de cómo las válvulas, el canal de admisión y el canal de escape pueden estar ubicados dentro de la cabeza:
Puertos de admisión / escape : los puertos de admisión y escape son la parte de la cabeza que permite que la mezcla de aire / combustible ingrese al cilindro y que los gases de escape salgan del cilindro. El tamaño, la forma y la textura de estos pueden ayudar u obstaculizar la forma en que ocurre el flujo de aire. Con mayor flujo viene mayor potencia y par. Aquí hay una imagen representativa de una vista en corte de un puerto:
Brocas y piezas adicionales : durante el vaciado de las cabezas, se incorporan pasajes de refrigerante en ellas. Esto permite que la cabeza elimine el exceso de calor del proceso de combustión.