Leva en bloque - Cam-in-block

La leva-en-bloque tren de válvulas de diseño de motores de pistón es uno en el que el árbol de levas se coloca dentro del bloque de cilindros , por lo general al lado y ligeramente por encima del cigüeñal en un motor en línea o directamente encima del cigüeñal en el V de un motor V . Esto contrasta con un diseño de árbol de levas en cabeza (OHC) que coloca los árboles de levas dentro de la culata y acciona las válvulas directamente o mediante balancines cortos.

La colocación del árbol de levas dentro del bloque del motor tiene una larga historia en su uso en motores de válvulas en bloque, en configuraciones rectas y en V, siendo la cabeza plana de Ford un ejemplo de este tipo. Los motores de válvulas en cabeza de varilla de empuje con la leva en el bloque se usaron durante mucho tiempo en los motores rectos de Chevrolet y Buick desde la década de 1930 hasta mediados de la década de 1950 y en varios motores similares de seis cilindros hasta el amplio empleo de la configuración V6 en la década de 1980.

Hay tres diseños principales de leva en bloque:

  • Cabeza en L, también conocida como bloque en L , cabeza plana o válvula lateral
  • F-cabeza
  • I-head, también conocida como válvula superior (OHV)

Cabeza en L

Artículo principal: motor de cabeza plana
Motor de cabeza en L con cabeza turbulenta de Ricardo

Cabeza en L (cabeza plana ) se refiere a la configuración del tren de válvulas de varilla de empuje en la que las válvulas se colocan en el bloque del motor al lado de los pistones . El diseño era común en los primeros diseños de motores, pero desde entonces ha dejado de utilizarse.

Generalmente, los motores de cabeza en L utilizan una pequeña cámara en un lado del cilindro para transportar las válvulas. Esto tiene una serie de ventajas, principalmente porque simplifica mucho la culata. También significa que la válvula se puede operar presionando directamente hacia arriba, en lugar de necesitar algún tipo de arreglo mecánico para empujar las válvulas hacia abajo. También puede conducir a un enfriamiento un poco más fácil, ya que las válvulas y las varillas de operación están fuera del camino del cilindro, lo que hace que la camisa de enfriamiento sea más simple de construir (pero ver más abajo). La línea de tomas a lo largo del lado del motor conduce al nombre de cabeza en L, debido a que los cilindros tienen la forma de una L invertida. Esta configuración también se conoce como válvula lateral , ya que las válvulas están ubicadas al lado de los cilindros.

En el lado negativo, el motor de cabeza en L también requiere que el flujo de aire haga al menos un giro de 90 ° para ingresar al cilindro, lo que lo hace menos eficiente; coloquialmente se dice que tal motor tiene una "respiración" más pobre. La respiración no se enfatizó mucho en los autos de producción anteriores porque los motores no podían funcionar durante mucho tiempo y de manera confiable a alta velocidad debido a otros factores. Esta fue una preocupación menor dados los beneficios en simplicidad.

Aunque los motores de 4 y 6 cilindros en línea con cabezal en L se usaban con frecuencia para automóviles, tractores, etc., el motor de automóvil con cabezal en L más conocido es el Ford V-8 de principios del siglo XX , que tiene ambos juegos de válvulas (admisión y escape). ) ubicados en el interior de la "V", y todos son operados por un solo árbol de levas ubicado sobre el cigüeñal. El escape sigue un largo camino para salir del motor. Esto prácticamente garantiza que el motor necesitará un radiador de refrigerante inusualmente grande para evitar el sobrecalentamiento bajo un uso intensivo sostenido. Un diseño de cabeza plana en un motor V, con el sistema de admisión de aire / combustible y todas las válvulas de escape y admisión dentro de la "V" requiere que los gases de escape pasen entre los cilindros hacia el exterior de la V y el sistema de escape. El calor de escape pasa así al refrigerante (cuando sale del motor entre los cilindros). En el diseño de cabeza plana Ford V-8, fabricado desde 1932 hasta 1952, el puerto de escape central en el exterior del bloque expulsa los gases de dos cilindros, lo que agrava el problema de altas temperaturas. Este problema de "mucho calor en el medio" hace que este motor en particular sea propenso a sufrir tensiones relacionadas con el calor y grietas en el bloque de cilindros. Los gases de escape del motor en línea salen del bloque más directamente y no se cruzan entre los cilindros y tienen un diseño más estable a la temperatura. Siempre que los puertos de escape y las válvulas estén en la culata, el calor de escape tiene mucho menos tiempo para calentar el refrigerante, y dichos motores son más duraderos en condiciones de alta carga y un motor de tamaño similar requerirá menos capacidad del radiador de refrigerante que un V-8 de cabeza plana.

Debido a los problemas de calefacción y eficiencia, los motores de cabezal en L cayeron de usos de alta potencia, como los motores de aviones, con bastante rapidez, antes de la Primera Guerra Mundial . Vivieron durante algún tiempo en el mundo del automóvil y se utilizaron en el Jeep de la Segunda Guerra Mundial , por ejemplo. Los cabezales en L ya no se utilizan en motores de automóviles , aunque siguen siendo de uso común para aplicaciones de motores pequeños en cortadoras de césped y generadores. Debido a su diseño de retención de calor, el tamaño de las válvulas y la relación de compresión son limitados (la válvula / cámara de combustión está alejada de la parte superior del pistón, creando típicamente un espacio de combustión más grande, una relación de compresión más baja), lo que a su vez reduce la potencia disponible. y economía. No todos los cabezales en L son motores de levas en bloque; la ubicación del árbol de levas varía en este diseño.

Cabeza en T

Artículo principal: motor de cabeza en T
Motor de flujo cruzado con cabezal en T

Los motores de cabeza plana con cabeza en T tienen un diseño de flujo cruzado , con las válvulas de escape en el lado opuesto a las válvulas de admisión. Un motor monocilíndrico de cabeza en T solo necesita un árbol de levas; Las cabezas en T de varios cilindros necesitan dos.

Me dirijo

Artículo principal: motor de varilla de empuje

El diseño de cabezal en I es uno en el que las válvulas y puertos de entrada y salida están contenidos en la culata . Fue desarrollado por el escocés-estadounidense David Dunbar Buick . Para ello se utilizó la varilla de empuje -actuated válvulas paralelas a los pistones y todavía está en uso hoy en día en algunos diseños (en particular, varios motores producidos por la General Motors y Chrysler ).

Tiene varias ventajas sobre los diseños de cabezales en L y F, pero la más notable es el hecho de que la carga de admisión y los gases de escape tienen una ruta más directa dentro y fuera de las cámaras de combustión, aumentando la potencia, mejorando la eficiencia del combustible y reduciendo los gases de escape nocivos. emisiones.

F-cabeza

Artículo principal: F-Head Engine

El diseño de la cabeza F (que no debe confundirse con la cabeza plana) se puede considerar como una combinación de la cabeza en L y la cabeza en I: el colector de admisión y sus válvulas se encuentran encima de los cilindros (en la culata, como en un I diseño de cabezal) y se accionan mediante varillas de empuje, pero el colector de escape y sus válvulas se encuentran al lado de los cilindros (en el bloque, como en un diseño de cabezal en L). Las válvulas de escape están aproximadamente o exactamente paralelas a los pistones; sus caras apuntan hacia arriba y no son accionadas por varillas de empuje, sino por contacto directo con un levantador en contacto con el árbol de levas. También se hizo una variación inversa de la cabeza F con admisión lateral y en el escape de la cabeza: las conversiones de la válvula de escape superior Ford V8 a motores de cabeza plana debían disminuir los problemas de sobrecalentamiento bajo carga en el servicio comercial. La familia de motores de motocicletas de 4 cilindros Indian / Henderson utilizó ambos diseños: el escape superior fue nuevamente un diseño de consideración de sobrecalentamiento.

Este fue un diseño de motor más caro. Sus ventajas sobre los motores de cabeza en L de la competencia incluían más potencia de su mayor compresión, mejor flujo de mezcla de admisión, menos susceptibilidad a hacer ping y mayor confiabilidad de su enfriamiento de la válvula de escape y su resorte (y tener la mitad del número de varillas de empuje de un OHV motor). Con solo una válvula en la cabeza y una en el bloque, se pueden usar válvulas más grandes que en un motor OHV, para compensar el flujo de aire más pobre de una válvula de escape lateral.

Durante años, las empresas británicas de automóviles Rolls-Royce y Rover utilizaron esta disposición. De 1927 a 1929, la firma estadounidense Hudson también utilizó un motor de 6 cilindros de esta forma, pero este motor no debe confundirse con el del Hudson ganador de carreras de la década de 1950. El último uso importante fue el motor Willys Hurricane , utilizado en Jeeps civiles en las décadas de 1950 y 1960. Fue reemplazado por el diseño de I-head.

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