Reglaje hidráulico de válvulas

En el motor de cuatro tiempos la entrada y salida de gases, admisión y escape, se realiza mediante válvulas que abren y cierran las comunicaciones de los colectores de admisión y de escape con los cilindros. Las válvulas son accionadas por el o los árboles de levas.

El conjunto de componentes que coordinan la respiración del motor, admisión y escape, conforman el sistema de distribución; válvulas, árboles de levas y sistema de accionamiento (piñones, cadena o correa).

El correcto funcionamiento de la distribución determina las secuencias de actuación de las válvulas y es trascendental para el rendimiento del motor, prestaciones y consumo.

Según el sistema de distribución puede ser necesario hacer reglajes periódicos, más o menos frecuentes, para mantener las secuencias correctas de apertura y cierre de las válvulas.

Estos reglajes son laboriosos y más con motores multiválvulas, por esta razón y para evitar circular con reglajes desajustados parcialmente entre los periodos de mantenimiento se implantó en sistema de accionamiento hidráulico de las válvulas.

Concepto de reglaje de válvulas

De los diversos tipos de distribución en el motor se van a utilizar los más habituales.

    • El motor de la izquierda tiene distribución OHV, las válvulas están en culata o cabeza y el árbol de levas se sitúa a un lado del bloque, accionando las válvulas mediante varillas y balancines, estos giran desde sus apoyos en la culata entre los dos extremos. El árbol de levas es arrastrado por el motor mediante cadena.
    • En el motor de la derecha la distribución es OHC; sobre las válvulas en culata o cabeza está el árbol de levas, este sistema de accionamiento es OHC directo (se pueden accionar las válvulas mediante balancines como se verá). Es movido desde el motor, el árbol de levas, por cadena o correa.
    • Al funcionar los motores se observa como las curvas de par y potencia se van desarrollando. Si el reglaje de válvulas es correcto se llegará a los valores previstos.
    • El reglaje de válvulas consiste en que sus movimientos sigan lo más fielmente posible los perfiles de las levas, teniendo en cuenta que las dilataciones, desgastes y suciedad pueden alterar estas secuencias. En el motor con distribución OHV (izquierda) el reglaje de válvulas se hace midiendo la distancia entre la zona circular de cada leva y su varilla, y se ajusta con tuerca y tornillo entre la varilla y el balancín.
    • En el motor con distribución OHC (derecha) se mide el reglaje de válvulas por la distancia entre la zona circular de cada leva y su válvula, en realidad hay un elemento intermediario, el empujador o taqué, que en este caso dispone de pastillas de diferente espesor para obtener el ajuste preciso.
    • Si el reglaje de válvulas no es correcto se alteran las secuencias de admisión y escape, disminuyendo el par, la potencia y aumentando el consumo, como se refleja en la animación.

 

El valor de la cota de reglaje de válvulas suele ser unas décimas de milímetro, para compensar las alteraciones por dilatación de los diferentes elementos implicados. Según las indicaciones de la marca se ha de hacer en frío o en caliente.

Asegurando que la posición de las levas no afecta, de hecho se suelen dar posiciones predeterminadas del motor para regular las válvulas en las que el árbol de levas está en la posición opuesta a la apertura.

Reglaje de válvulas por tornillo y tuerca con OHV

Este es el reglaje de válvulas más tradicional que se ha utilizado con diferentes sistemas de distribución.

    • Motor de cuatro cilindros en línea y dos válvulas por cilindro.
    • Distribución OHV; válvulas en culata accionadas mediante varillas y balancines desde el árbol de levas lateral.
    • Con los cambios de temperatura se producen en los componentes de distribución afectados dilataciones y contracciones, además de desgates y suciedad afectando a la actuación de las válvulas.
    • Se recupera el reglaje correcto en los mantenimientos previstos, ajustando las cotas en cada válvula, entre esta y el balancín, actuando sobre el tornillo y tuerca en cada sistema de ajuste en el balancín en el lado opuesto al accionamiento de la válvula.

 

    • Se hace el reglaje con la leva de la válvula en la posición opuesta a la máxima apertura.

Si no se hace el reglaje pueden suceder dos cosas; si es excesivo se retrasa la apertura de las válvulas y abren menos, menos prestaciones y más consumo.

Si es menor es posible que algunas válvulas no cierren completamente lo que supone, además de peor rendimiento, posibles incidentes mecánicos por la comunicación con los cilindros con los colectores cuando no se debía producir.

Reglaje de válvulas por tornillo y tuerca con OHC y balancines

Al pasar el árbol de levas de un lado del bloque a la culata hay sistemas que mantienen a los balancines como intermediarios, es el caso de este motor.

    • Motor de cuatro cilindros en línea y dos válvulas por cilindro.
    • Distribución OHC y balancines; las válvulas están en la culata y son accionadas desde el árbol de levas mediante balancines.
    • Al funcionar el motor las dilataciones, desgastes y suciedad en los componentes implicados van alterando las secuencias de apertura y cierre de las válvulas. Las dilataciones tienen menos efecto al reducirse el número elementos intermediarios que en el sistema OHV.
    • Para recuperar el reglaje original de válvulas se ha de hacer el control y ajuste periódicamente. En este sistema se mide la distancia entre el ajustador en el extremo del balancín opuesto a la válvula y esta, con la leva en posición inversa a máxima apertura.
    • El reglaje se hace adaptando la posición entre el ajustador y el balancín de cada válvula mediante una tuerca.

 

Al tener este sistema de distribución menos elementos intermediarios entre el árbol de levas y las válvulas, las alteraciones sobre reglaje de válvulas son menores, necesitando mantenimientos con más kilómetros recorridos.

Reglaje de válvulas por pastillas de espesor variable con OHC directo

Al estar en la culata el árbol de levas y las válvulas, un paso más es que el accionamiento sea directo, colocando el árbol de levas sobre las válvulas a través de los empujadores o taqués.

    • Motor de cuatro cilindros en línea con dos válvulas por cilindro.
    • El árbol de levas acciona cada válvula mediante empujadores o taqués.
    • Los empujadores son unos cilindros con alojamiento en la parte superior para unas pastillas que rozan con las levas, el conjunto está en baño de aceite.
    • Al funcionar, las dilataciones, desgastes y suciedad afectan a las secuencias de actuación de las válvulas, con efectos menores al haber menos componentes implicados.
    • Los controles del reglaje de válvulas son bastante más dilatados en el tiempo, pero se han de hacer.
    • Se hace el ajuste midiendo la cota entre cada pastilla y la zona de la correspondiente leva opuesta a la máxima apertura.
    • Este dato se compara con el preconizado, calculando el espesor de la pastilla que se ha de colocar en función del que tenga la actual.

 

Este sistema parece el más adecuado al reducir los elementos a los estrictamente necesarios. Sin embrago hay rozamientos entre cada leva y las pastillas, reducido sensiblemente por al aceite.

Reglaje de válvulas en motores con muchos cilindros o válvulas

Para mejorar las prestaciones se ha ido aumentando el número de cilindros de los motores, después se incrementó el número de válvulas por cilindro.

Con las exigencias anticontaminantes se ha ido reduciendo el tamaño y número de cilindros del motor, contando con sobrealimentación para no perder prestaciones (“down size”), pero se ha mantenido que cada cilindro disponga de más de dos válvulas, lo que supone hacer reglajes periódicos laboriosos y largos.

    • Este motor tiene 8 cilindros en V, con dos válvulas por cilindro.
    • La distribución es OHV; un árbol de levas en el centro de la V acciona las válvulas mediante varillas y balancines.
    • El reglaje de válvulas afecta a las 16, actuando sobre los tornillos y tuercas de cada balancín, y girando el motor para posicionar cada leva Esta intervención lleva tiempo y es laboriosa, requiriendo atención y precisión durante la operación.
    • Otro motor con 8 cilindros en V, con cuatro válvulas por cilindro.
    • La distribución es OHC con dos árboles de levas en cada culata, se podría denominar DOHC.
    • El accionamiento es directo desde cada leva a su válvula pasando por el empujador o taqué.
    • En cada ciclo de mantenimiento se ha de hacer el reglaje de las 32 válvulas midiendo las pastillas que se han de colocar en cada una. Es un trabajo largo que requiere atención y precisión.
    • El reglaje de válvulas es una operación laboriosa de por sí, que requiere tiempo, experiencia, atención y precisión, que se incrementa con más válvulas por cilindro.
    • Se ha de buscar una solución

 

Hace ya bastantes años, incluso con sistemas de distribución desfasados, en motores de muchos cilindros se implantó el sistema de reglaje de válvulas con empujadores o taqués hidráulicos que no requieren mantenimiento, es lo que vamos a ver a continuación y objeto de este artículo.

Reglaje hidráulico de válvulas con distribución OHC directo

    • Motor de seis cilindros en línea.
    • Distribución con árbol de levas en culata OHC directo. Cuatro válvulas por cilindro.
    • Reglaje hidráulico automático de válvulas, funciona así.
    • Entre cada leva y válvula hay un empujador o taqué; es un cilindro sobre cuya parte superior fricciona el árbol de levas, el taqué o empujador está hueco y en su interior hay un pistón en permanente contacto con la válvula.
    • El pistón es accionado por la presión de aceite que recibe el empujador o taqué del circuito de engrase del motor y que entra por un conducto específico, con esta presión se mantiene el pistón en permanente contacto con la válvula.
    • Al empujar la leva al taqué este desciende, cortando la comunicación con la entrada de aceite del circuito de engrase, como no se puede comprimir el aceite empuja al pistón abriendo la válvula.

 

    • Al dejar de incidir la leva sobre el taqué, el muelle de la válvula empuja hacia arriba recuperando la posición de reposo y comunicando de nuevo la cámara interna del taqué con el circuito de engrase.
    • En esta posición la presión de aceite mantiene en permanente contacto el pistón con la válvula, compensando posibles dilataciones, desgaste o suciedad en tiempo real con el motor en marcha.
    • Las variaciones de posición de la válvula por actuación del sistema de reglaje hidráulico se han exagerado en las dos imágenes inferiores en la animación, para resaltar su actuación. En ambos casos, válvula más hacia fuera o hacia dentro, se producirán las secuencias de actuación de las válvulas en los mismos puntos, pues comienza a abrir al cortarse la comunicación de entrada de aceite en el taqué, y esta no ha variado.
    • Este es un reglaje hidráulico permanente automático y dinámico de válvulas.

Además de no requerir hacer el reglaje de válvulas periódicamente, al ajustarse durante la marcha se adapta a las dilataciones tras arrancar en frío el motor, lo que permite mejorar ligeramente el rendimiento hasta que el motor alcanza su temperatura óptima de funcionamiento.

Reglaje hidráulico de válvulas con distribución OHV y OHC con balancines

Se van a representar dos aplicaciones del sistema hidráulico del reglaje de válvulas.

    • Motor de 8 cilindros en V con dos válvulas por cilindro.
    • Distribución OHV; árbol de levas central accionando las válvulas por taqués hidráulicos, varillas y balancines.
    • Los taqués o empujadores hidráulicos están entre cada leva y la varilla
    • Se representan tres posiciones del reglaje hidráulico de válvulas, medio, más fuera y más adentro.
    • Motor de 5 cilindros en línea con cuatro válvulas por cilindro.
    • Distribución OHC con balancines, son dos árboles de levas, uno para admisión y otro para escape, DOHC.
    • Los taqués hidráulicos están en los apoyos de los balancines en la culata, al lado opuesto de las válvulas. El balancín es accionado por el árbol de levas en un punto entre los dos externos, sobre un rodillo, reduciendo sensiblemente el rozamiento.
    • Se ven tres posibles posiciones del reglaje hidráulico automático permanente de válvulas.
    • El sistema hidráulico no requiere mantenimiento y se auto adapta a la temperatura de funcionamiento del motor.

 

El rodillo gira en cada balancín sobre el que actúan las levas, lo que reduce tanto el rozamiento y desgastes que es la solución adoptada en la mayor parte de los motores.

Este hecho aumenta de valor al tener en cuenta que los motores actuales son prácticamente todos multiválvulas, con contadas excepciones.

Enlaces de interés a artículos relacionados con este tema en el blog

En la sección “Tecnología limpias”

    • “Motor down size” (27.12.2013)
    • “Distribución de fase variable” (23.10.2013)
    • “Alzado variable de las válvulas” (21.01.2015)
    • “Motor de bajo rozamiento” (vídeo 1, 1.04.2015)

En la sección “Nuevas tecnologías”

    • “Culata hemisférica” (13.02.2013)
    • “Motor camless” (15.04.2015)
    • “Distribución desmodrómica” (15.03.2017)

En la sección “Historia del automóvil”

    • “Jeep Willys” (vídeo 5, 4.02.2013)
    • “Pegaso Z102” (vídeo 4, 17.01.2014)
    • “Porsche 914” (vídeo 5, 18.02.2015)
    • “Bugatti Type 35” (vídeo 3, 14.12.2016)

En la sección “Evolución de órganos y elementos”

    • “Evolución del número y disposición de los cilindros” (28.01.2013)
    • “Evolución de la distribución del motor” (5.06.2013)

En la sección “Actualidad”

    • “Par y potencia en el motor multiválvulas” (15.07.2015)

En la sección “Curso de tecnología básico”

    • “1.7.1. Distribución” (16.05.2014)
    • “1.11.1. Disposición de los cilindros” (27.05.2015)
    • “1.14.1. Motor multiválvulas. Llenado variable” (14.04.2016)
    • “1.19.1. Rendimiento y consumo de combustible” (30.11.2016)

 

Otros enlaces relacionados

http://www.aficionadosalamecanica.net/taques-hidraulicos.htm

https://www.youtube.com/watch?v=zmJiONRyuW4 (vídeo desde 7´30”)

 

Marcar como favorito enlace permanente.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

14 + 15 =

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.