Cabeza de cilindro

Vista lateral de un cabezal de cilindro DOHC (con las válvulas y los cilindros instalados)

Debajo de la cabeza del cilindro OHV (con las válvulas instaladas)

En un motor de combustión interna, la culata (a menudo abreviada simplemente como "cabeza") se asienta sobre los cilindros y forma el techo de la cámara de combustión. En los motores de válvulas laterales, la cabeza es una simple hoja de metal; mientras que en los motores más modernos con válvulas en cabeza y árbol de levas en cabeza, la culata es un bloque más complicado que a menudo contiene conductos de admisión y escape, conductos de refrigerante, válvulas, árboles de levas, bujías e inyectores de combustible. La mayoría de los motores rectos tienen una sola culata compartida por todos los cilindros y la mayoría de los motores en V tienen dos culatas (una por banco de cilindros).

Diseño

A continuación se muestra un resumen de los diseños de motores, en orden cronológico para el uso de automóviles.

Motores de válvulas laterales

En un motor de cabeza plana (válvula lateral), todos los componentes del tren de válvulas están contenidos dentro del bloque, por lo tanto, la cabeza suele ser una simple lámina de metal atornillada a la parte superior del bloque del motor. Los motores de válvula lateral alguna vez fueron universales en los automóviles, pero ahora están en gran parte obsoletos en los automóviles, aparte de los motores pequeños como las cortadoras de césped, las podadoras de malezas y las motosierras.

Un desarrollo posterior llamado motor de admisión sobre escape (IOE), que combinaba elementos de los diseños de válvula lateral y válvula superior. Utilizado ampliamente en motocicletas estadounidenses a principios del siglo XX, el motor IOE se mantuvo en producción en cantidades limitadas hasta la década de 1990. Los motores IOE son más eficientes que los motores de válvulas laterales, pero también más complejos, más grandes y más caros de fabricar.

Válvula superior & motores de árbol de levas en cabeza

En un motor de válvulas en cabeza (OHV) o árbol de levas en cabeza (OHC), una culata consta de varios pasajes (llamados puertos); algunos de los cuales forman el camino para los gases de admisión desde el múltiple de admisión hasta la cámara de combustión, y los otros son para que los gases de escape viajen desde la cámara de combustión hasta el múltiple de escape. La culata también contiene las válvulas y las bujías.

Específicamente en un motor OHV, un solo árbol de levas está ubicado dentro del bloque del motor y usa varillas de empuje y balancines para accionar las válvulas. Los motores OHV suelen ser más compactos que los motores DOHC equivalentes; sin embargo, han sido reemplazados en gran medida por diseños DOHC, excepto en algunos motores V8 estadounidenses.

En un diseño OHC con árbol de levas en cabeza, la culata contiene las válvulas, las bujías y los conductos de entrada/escape (como en un motor OHV), pero el árbol de levas ahora está ubicado en la culata en lugar del bloque del motor. El árbol de levas se puede asentar en el centro entre cada fila descentrada de válvulas de admisión y escape, y aún así utilizar los balancines (pero sin varillas de empuje), o el árbol de levas se puede asentar directamente sobre las válvulas eliminando los balancines y utilizando un 'cubo& #39; taqués. Los motores OHC con un solo árbol de levas por banco de cilindros se usaron ampliamente en automóviles en las décadas de 1960 a 1990, y la mayoría de los diseños usaban un balancín para accionar las válvulas en el lado opuesto del motor al árbol de levas. Los motores OHC con doble árbol de levas por banco de cilindros (motores DOHC) se han generalizado en los motores de automóviles modernos desde la década de 1990. Los motores DOHC permiten un posicionamiento óptimo de las válvulas para una culata de cilindros de flujo cruzado y accionamiento directo de las válvulas (es decir, sin balancines). Por lo tanto, generalmente permiten operaciones de RPM más altas, sin embargo, suelen ser de mayor tamaño (especialmente ancho) que los motores OHV o SOHC equivalentes.

Para los motores OHV y OHC enfriados por agua, la culata también contiene pasajes para el líquido refrigerante del motor, que se usa para transferir el calor fuera de la culata.

Número de culatas en un motor

La mayoría de los motores modernos con un "recto" El diseño (en línea) de hoy usa una sola culata que sirve a todos los cilindros. Motores con "V" diseño o "plano" el diseño generalmente usa dos culatas (una para cada banco de cilindros), sin embargo, una pequeña cantidad de 'ángulo estrecho' Los motores en V (como los motores Volkswagen VR5 y VR6) usan una sola culata que abarca los dos bancos. La mayoría de los motores radiales tienen una culata para cada cilindro, aunque esto suele ser de forma monobloque en el que la culata se fabrica como parte integral del cilindro. Esto también es común para motocicletas, y dichos componentes de cabeza/cilindro se denominan barriles.

Algunos motores, en particular los motores diésel de capacidad media y grande fabricados para fines industriales, marinos, de generación de energía y de tracción pesada (camiones grandes, locomotoras, equipos pesados, etc.) tienen culatas individuales para cada cilindro. Esto reduce los costos de reparación, ya que se puede cambiar una sola cabeza defectuosa en un solo cilindro en lugar de una unidad más grande y mucho más costosa que se ajuste a todos los cilindros. Tal diseño también permite a los fabricantes de motores producir fácilmente una 'familia' de motores de diferentes diseños y/o números de cilindros sin requerir nuevos diseños de culatas.

Galería

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  DOHC vista cortada en la cabeza

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  SOHC Honda D15A3 motor

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  Cabeza plana para un scooter de Moto Morini (pieza inferior a la izquierda, pieza superior a la derecha)

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  Cabeza DOHC para un motor Suzuki GS550 refrigerado por aire

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  Cabeza OHV para una camioneta GMC (vista de la parte inferior, con válvulas y manifold de escape también visible)