Tot sobre l'arbre de lleves del motor

Arbre de lleves del motor

Per al funcionament estable d’un motor de combustió interna, cada part té una funció important. Entre ells hi ha l'arbre de lleves. Tingueu en compte quina és la seva funció, quines fallades es produeixen i en quins casos cal substituir-la.

Què és un arbre de lleves

En els motors de combustió interna amb un tipus de funcionament de quatre temps, l'arbre de lleves és un element integral, sense el qual l'aire fresc o una barreja d'aire-combustible no entrarà als cilindres. Aquest és l'eix muntat a la culata. És necessari perquè les vàlvules d'admissió i d'escapament s'obrin de manera oportuna.

Cada arbre de lleves té lleves (excèntrics en forma de gota) que pressionen el seguidor del pistó, obrint el forat corresponent a la cambra del cilindre. En els motors clàssics de quatre temps, sempre s'utilitzen arbres de lleves (n'hi pot haver dos, quatre o un).

Com funciona?

Des de l'extrem de l'arbre de lleves es fixa una politja motriu (o un asterisc, depenent del tipus d'accionament del temps). S'hi posa un cinturó (o cadena, si hi ha un asterisc), que està connectat a la politja o la roda dentada del cigonyal. Durant la rotació del cigonyal, el parell es subministra a l'accionament de l'arbre de lleves a través d'una corretja o cadena, per la qual cosa aquest eix gira de manera sincrònica amb el cigonyal.

La secció transversal de l'arbre de lleves mostra que les lleves tenen forma de gota. Quan l'arbre de lleves gira, la part estesa de la lleva empeny contra el punter de la vàlvula, obrint l'entrada o sortida. Quan s'obren les vàlvules d'admissió, entra aire fresc o una mescla aire-combustible al cilindre. Quan s'obren les vàlvules d'escapament, els gasos d'escapament s'eliminen del cilindre.

La característica de disseny de l'arbre de lleves us permet obrir/tancar sempre les vàlvules en el moment adequat, assegurant una distribució eficient del gas al motor. Per tant, aquesta part s'anomena arbre de lleves. Quan es canvia el parell de l'eix (per exemple, quan s'estira la corretja o la cadena), les vàlvules no s'obren d'acord amb la carrera realitzada al cilindre, la qual cosa provoca un funcionament inestable del motor de combustió interna o no li permet treballar en absolut.

On es troba l’arbre de lleves?

La ubicació de l'arbre de lleves depèn de les característiques de disseny del motor. En algunes modificacions, es troba a sota, sota el bloc de cilindres. Les modificacions dels motors són més freqüents, l’eix de lleves es troba a la culata (a la part superior del motor de combustió interna). En el segon cas, la reparació i ajustament del mecanisme de distribució de gas és molt més fàcil que en el primer.

Les modificacions dels motors en forma de V estan equipades amb una corretja de distribució situada al col·lapse del bloc de cilindres i, de vegades, un bloc separat està equipat amb el seu propi mecanisme de distribució de gas. El propi arbre de lleves està fixat a la carcassa amb coixinets, cosa que li permet girar contínuament i sense problemes. Als motors boxers (o boxers), el disseny del motor de combustió interna no permet la instal·lació d’un arbre de lleves. En aquest cas, s’instal·la un mecanisme de distribució de gas independent a cada costat, però el seu treball està sincronitzat.

Funcions d'arbre de lleves

L’arbre de lleves és un element del moment (mecanisme de distribució de gas). Determina l’ordre dels cops del motor i sincronitza l’obertura / tancament de les vàlvules, que subministren la mescla aire-combustible als cilindres i eliminen els gasos d’escapament.

El mecanisme de distribució de gas funciona segons el principi següent. En el moment d’engegar el motor, arrenca el motor maneteseix e... L'arbre de lleves és accionat per una cadena, un cinturó sobre una politja de cigonyal o engranatges (en molts cotxes americans més antics). La vàlvula d’admissió del cilindre s’obre i una barreja de gasolina i aire entra a la cambra de combustió. Al mateix moment, el sensor de cigonyal envia un impuls a la bobina d’encesa. S'hi genera una descàrrega, que va a bugia.

Quan apareix l’espurna, les dues vàlvules del cilindre estan tancades i la mescla de combustible es comprimeix. Durant un incendi, es genera energia i el pistó es mou cap avall. Així gira el cigonyal i acciona l’eix de lleves. En aquest moment, obre la vàlvula d’escapament per la qual s’emeten els gasos d’escapament durant el procés de combustió.

L’arbre de lleves sempre obre la vàlvula correcta durant un període de temps específic i a una alçada estàndard. Gràcies a la seva forma, aquest element garanteix un cicle estable del cicle del cicle al motor.

Els detalls sobre les fases d'obertura i tancament de les vàlvules, així com la seva configuració, es mostren en aquest vídeo:

Quines se superposen les fases dels arbres de lleves? Què és la "fase d'arbre de lleves"?

Depenent de la modificació del motor, hi pot haver un o més arbres de lleves. En la majoria dels vehicles, aquesta peça es troba a la culata. És impulsat per la rotació del cigonyal. Aquests dos elements es connecten mitjançant una corretja, una cadena de distribució o un tren d'engranatges.

Molt sovint, un arbre de lleves està equipat amb un motor de combustió interna amb una disposició en línia de cilindres. La majoria d’aquests motors tenen dues vàlvules per cilindre (una d’entrada i una de sortida). També hi ha modificacions amb tres vàlvules per cilindre (dues per a entrada, una per a sortida). Els motors amb 4 vàlvules per cilindre més sovint estan equipats amb dos eixos. Als motors de combustió oposats i amb forma de V, també s’instal·len dos arbres de lleves.

Els motors amb un únic eix de distribució tenen un disseny senzill, cosa que comporta una disminució del cost de la unitat durant el procés de fabricació. Aquestes modificacions són més fàcils de mantenir. Sempre s’instal·len en cotxes econòmics.

En les modificacions del motor més costoses, alguns fabricants instal·len un segon eix de lleves per reduir la càrrega (en comparació amb les opcions de sincronització amb un eix únic) i en alguns models ICE per proporcionar un canvi en les fases de distribució de gas. Molt sovint, aquest sistema es troba en cotxes que han de ser esportius.

L’arbre de lleves sempre obre la vàlvula durant un període de temps específic. Per millorar l’eficiència del motor a velocitats màximes, s’ha de canviar aquest interval (el motor necessita més aire). Però amb la configuració estàndard del mecanisme de distribució de gas, a velocitats de cigonyal augmentades, la vàlvula d’admissió es tanca abans que la quantitat d’aire necessària entri a la cambra.

Al mateix temps, si instal·leu un arbre de lleves esportiu (les lleves obren les vàlvules d’admissió durant més temps i a una alçada diferent), a baixes velocitats del motor, hi ha una alta probabilitat que la vàlvula d’admissió s’obri fins i tot abans de tancar la vàlvula d’escapament. A causa d’això, part de la barreja entrarà al sistema d’escapament. El resultat és una pèrdua de potència a velocitats baixes i un augment de les emissions.

L'esquema més senzill per aconseguir aquest efecte és instal·lar un arbre de lleves de manovella en un angle determinat en relació amb l'arbre de cigonyal. Aquest mecanisme permet el tancament / obertura anticipada i tardana de les vàlvules d'admissió i d'escapament. A rpm fins a 3500, estarà en una posició i, quan es superi aquest llindar, l’eix gira una mica.

Cada fabricant que equipa els seus vehicles amb aquest sistema indica el seu propi marcatge a la documentació tècnica. Per exemple, Honda especifica VTEC o i-VTEC, Hyundai especifica CVVT, Fiat - MultiAir, Mazda - S-VT, BMW - VANOS, Audi - Valvelift, Volkswagen - VVT, etc.

Fins ara, per tal d’augmentar el rendiment de les unitats de potència, s’estan desenvolupant sistemes de distribució de gas sense càmera electromagnètics i pneumàtics. Tot i que aquestes modificacions són molt costoses de fabricar i mantenir, de manera que encara no s’instal·len en vehicles de producció.

A més de la distribució de les curses del motor, aquesta part acciona equips addicionals (depenent de la modificació del motor), per exemple, bombes d'oli i combustible, així com l'eix del distribuïdor.

Disseny d'arbre de lleves

Els arbres de lleves es fabriquen mitjançant forja, fosa sòlida, fosa buida i recentment hi ha hagut modificacions tubulars. El propòsit de canviar la tecnologia de creació és alleugerir l'estructura per obtenir la màxima eficiència del motor.

L'arbre de lleves es fabrica en forma de vareta sobre la qual hi ha els elements següents:

• Mitjó. Es tracta de la part frontal de l’eix on es fa la claveguera. La politja de distribució està instal·lada aquí. En el cas d’una transmissió per cadena, s’instal·la un asterisc al seu lloc. Aquesta part es fixa des del final amb un parabolt.
• Coll d’òment. S'hi acobla un segell d'oli per evitar que surti greix del mecanisme.
• Coll de suport. El nombre d’aquests elements depèn de la longitud de la vareta. Hi ha muntats coixinets de suport que redueixen la força de fricció durant la rotació de la vareta. Aquests elements s’instal·len a les ranures corresponents de la culata.
• Càmeres. Es tracta de ressalts en forma de gota congelada. Durant la rotació, empenyen la vareta unida al balancí (o la pròpia vàlvula). El nombre de lleves depèn del nombre de vàlvules. La seva mida i forma afecta l’alçada i la durada de l’obertura de la vàlvula. Com més nítida sigui la punta, més ràpidament es tancarà la vàlvula. Per contra, la vora poc profunda manté una mica oberta la vàlvula. Com més prim sigui l’eix de la lleva, més baixa baixarà la vàlvula, cosa que augmentarà el volum de combustible i accelerarà l’eliminació dels gasos d’escapament. El tipus de sincronització de les vàlvules està determinat per la forma de les lleves (estreta - a velocitats baixes, ampla - a velocitats més altes). 
• Canals d’oli. Es fa un forat passant a l'interior de l'eix a través del qual se subministra oli a les lleves (cadascuna té una petita sortida). D’aquesta manera s’evita l’esborrament prematur de les barres d’empenta i el desgast dels plans de la lleva.

Si s’utilitza un únic arbre de lleves en el disseny del motor, les lleves del mateix es situen de manera que un conjunt mou les vàlvules d’admissió i un conjunt lleugerament desplaçat mou les vàlvules d’escapament. Als motors amb cilindres equipats amb dues vàlvules d’admissió i dues d’escapament, s’instal·len dos arbres de lleves. En aquest cas, una obre les vàlvules d’admissió i l’altra obre la sortida de gasos d’escapament.

Tipus

Bàsicament, els arbres de lleves no són fonamentalment diferents entre si. Els mecanismes de distribució del gas difereixen radicalment en diferents motors. Per exemple, en els sistemes ONS, l'arbre de lleves s'instal·la a la culata (a sobre del bloc) i acciona directament les vàlvules (o a través d'empenta, elevadors hidràulics).

En els mecanismes de distribució de gas de tipus OHV, l'arbre de lleves es troba al costat del cigonyal a la part inferior del bloc de cilindres i les vàlvules s'accionen mitjançant barres d'impulsió. Depenent del tipus de temporització, es poden instal·lar un o dos arbres de lleves per banc de cilindres a la culata.

Els arbres de lleves difereixen entre ells pel tipus de lleves. Algunes tenen "gotes" més allargades, mentre que altres, per contra, tenen una forma menys allargada. Aquest disseny proporciona una amplitud diferent de moviment de la vàlvula (alguns tenen un interval d'obertura més llarg, mentre que altres s'obren més). Aquestes característiques dels arbres de lleves ofereixen àmplies oportunitats per ajustar els motors canviant el parell i la quantitat del subministrament VTS.

Entre els arbres de lleves de sintonització hi ha:

1. Bases. Proporciona el motor amb un parell màxim a baixes rpm, que és ideal per a la conducció a la ciutat.
2. Mitjana-baix. Aquesta és la mitjana daurada entre revolucions baixes i mitjanes. Aquest arbre de lleves s'utilitza sovint en màquines de curses d'arrossegament.
3. Cavall. En els motors amb aquests arbres de lleves, el parell màxim està disponible a les màximes revolucions, la qual cosa té un efecte positiu en la velocitat màxima del cotxe (per a la conducció per carretera).

A més dels arbres de lleves esportius, també hi ha modificacions que obren ambdós grups de vàlvules (tant d'admissió com d'escapament en el moment adequat). Per a això, s'utilitzen dos grups de lleves a l'arbre de lleves. Els sistemes de cronometratge DOHC tenen arbres de lleves d'admissió i d'escapament individuals.

De què s’encarrega el sensor de l’arbre de lleves?

En els motors amb carburador, es connecta un distribuïdor a l’arbre de lleves, que determina quina fase es realitza al primer cilindre: admissió o escapament.

No hi ha cap distribuïdor als motors de combustió interna d'injecció, per tant, el sensor de posició de l'arbre de lleves és responsable de determinar les fases del primer cilindre. La seva funció no és idèntica a la del sensor de cigonyal. En una revolució completa de l’eix de distribució, el cigonyal girarà dues vegades al voltant de l’eix.

DPKV fixa el TDC del pistó del primer cilindre i dóna un impuls per formar una descàrrega per a la bugia. El DPRV envia un senyal a l'ECU, en quin moment necessiteu subministrar combustible i espurna al primer cilindre. Els cicles dels cilindres restants es produeixen alternativament en funció del disseny del motor.

El sensor de l’arbre de lleves està format per un imant i un semiconductor. Hi ha un punt de referència (dent metàl·lica petita) a l’eix de distribució a la zona de la instal·lació del sensor. Durant la rotació, aquest element passa pel sensor, a causa del qual es tanca el camp magnètic i es genera un pols que va a la ECU.

La unitat de control electrònic registra la freqüència de pols. Se’l guia quan es subministra la mescla de combustible i s’encén al primer cilindre. En el cas d’instal·lar dos eixos (un per a la carrera d’admissió i l’altre per a l’escapament), s’instal·larà un sensor a cadascun d’ells.

Què passa si un sensor falla? Aquest vídeo està dedicat a aquest número:

SENSOR DE FASE PER QUÈ ÉS NECESSARI SÍMPTOMES DE LA SEVA FALLA DPRV

Si el motor està equipat amb un sistema de sincronització de vàlvules variable, l'ECU determina a partir de la freqüència de pols en quin moment és necessari retardar l'obertura / tancament de les vàlvules. En aquest cas, el motor estarà equipat amb un dispositiu addicional: un canvi de fase (o embragatge controlat hidràulicament), que gira l’arbre de lleves per canviar el temps d’obertura. Si el sensor Hall (o l’arbre de lleves) és defectuós, el temps de la vàlvula no canviarà.

El principi de funcionament del DPRV en motors dièsel difereix de l'aplicació en anàlegs de gasolina. En aquest cas, fixa la posició de tots els pistons al punt mort superior en el moment de la compressió de la mescla de combustible. Això permet determinar amb més precisió la posició de l’arbre de lleves en relació amb el cigonyal, cosa que estabilitza el funcionament del motor dièsel i facilita l’arrencada.

S'han afegit marques de referència addicionals al disseny d'aquests sensors, la posició dels quals sobre el disc mestre correspon a la inclinació d'una vàlvula concreta en un cilindre separat. El dispositiu d’aquests elements pot variar en funció dels desenvolupaments propietaris de diferents fabricants.

Tipus de col·locació de l’arbre de lleves al motor

Depenent del tipus de motor, pot contenir un, dos o fins i tot quatre eixos de distribució de gas. Per facilitar la determinació del tipus de sincronització, s’apliquen les marques següents a la coberta de la culata:

• SOHC. Serà un motor en línia o en forma de V amb dues o tres vàlvules per cilindre. En ell, l'arbre de lleves serà un per fila. A la seva barra hi ha lleves que controlen la fase d’admissió, i les lleugerament compensades són les responsables de la fase d’escapament. En el cas dels motors fabricats en forma de V, hi haurà dos eixos d’aquest tipus (un per fila de cilindres) o un (col·locat a la cambra entre les files).

• DOHC. Aquest sistema es diferencia de l’anterior per la presència de dos arbres de lleves per banc de cilindres. En aquest cas, cadascun d’ells serà responsable d’una fase independent: una per a l’entrada i l’altra per a la versió. Hi haurà dos eixos de distribució en motors d’una sola fila i quatre en motors en forma de V. Aquesta tecnologia permet reduir la càrrega sobre l’eix, cosa que augmenta el seu recurs.

Els mecanismes de distribució de gas també difereixen en la col·locació de l’eix:

• Lateral (o inferior) (motor OHV o "Pusher"). Aquesta és una tecnologia antiga que s'utilitzava en motors de carburador. Entre els avantatges d'aquest tipus hi ha la facilitat de lubricació dels elements mòbils (situats directament al cárter del motor). El principal desavantatge és la complexitat del manteniment i la substitució. En aquest cas, les lleves pressionen els balancins i transmeten el moviment a la pròpia vàlvula. Aquestes modificacions dels motors són ineficaces a altes velocitats, ja que contenen un gran nombre de controls de temporització d'obertura de vàlvules. A causa de l'augment de la inèrcia, la precisió de la temporització de la vàlvula es ressent.

• Superior (OHC). Aquest disseny de temporització s’utilitza en motors moderns. Aquesta unitat és més fàcil de mantenir i reparar. Un dels inconvenients és el complicat sistema de lubricació. La bomba d’oli ha de crear una pressió estable, per tant, és necessari controlar de prop els intervals de canvi d’oli i filtre (s’explica en què cal centrar-se a l’hora de determinar el calendari d’aquest treball) aquí). Aquesta disposició permet utilitzar menys parts addicionals. En aquest cas, les lleves actuen directament sobre els aixecadors de vàlvules.

Com trobar un defecte de l'arbre de lleves

El principal motiu del fracàs de l'arbre de lleves és la fam de petroli. Pot sorgir a causa d’un mal estats de filtre o oli inadequat per a aquest motor (llegiu a quins paràmetres es selecciona el lubricant article a part). Si seguiu els intervals de manteniment, l’eix de distribució durarà el mateix que tot el motor.

Problemes típics dels arbres de lleves

A causa del desgast natural de les peces i d’una supervisió de l’automobilista, es poden produir els següents mal funcionaments de l’eix del distribuïdor de gas.

• Fallada de les peces adjuntes: engranatge motriu, corretja o cadena de distribució. En aquest cas, l’eix queda inutilitzable i s’ha de substituir.
• Aprofitament en els cojinetes i desgast de les lleves. Les escletxes i les ranures són causades per càrregues excessives, com ara un ajust incorrecte de la vàlvula. Durant la rotació, l'augment de la força de fricció entre les lleves i les aixetes crea un escalfament addicional del conjunt, trencant la pel·lícula d'oli.

• Fuita de segell d’oli. Es produeix com a resultat d'un temps d'inactivitat prolongat del motor. Amb el pas del temps, la junta de goma perd la seva elasticitat.
• Deformació de l’eix. A causa del sobreescalfament del motor, l'element metàl·lic es pot doblegar amb càrregues pesades. Aquest mal funcionament es detecta per l’aparició de vibracions addicionals al motor. Normalment, aquest problema no dura gaire: a causa de fortes sacsejades, les peces adjacents fallaran ràpidament i caldrà enviar el motor per revisar-lo.
• Instal·lació incorrecta. En si mateix, no es tracta d’un mal funcionament, però a causa de l’incompliment de les normes d’estrenyiment dels cargols i d’ajust de les fases, el motor de combustió interna quedarà inutilitzable ràpidament i s’haurà de “capitalitzar”.
• La mala qualitat del material pot provocar una avaria del mateix eix, per tant, a l’hora d’escollir un nou eix de lleves, és important prestar atenció no només al seu preu, sinó també a la reputació del fabricant.

Com es pot determinar visualment el desgast de les lleves: es mostra al vídeo:

Desgast de l'arbre de lleves: com determinar visualment?

Alguns automobilistes intenten solucionar algun mal funcionament de l’eix de distribució mitjançant el polit de zones danyades o instal·lant revestiments addicionals. No té cap sentit fer aquestes tasques de reparació, ja que quan es realitzen és impossible aconseguir la precisió necessària per al bon funcionament de la unitat. En cas de problema amb l'arbre de lleves, els experts recomanen substituir-lo immediatament per un de nou.

Com triar un arbre de lleves

Cal seleccionar un nou arbre de lleves en funció del motiu de substitució:

• Substitució d’una peça danyada per una de nova. En aquest cas, se selecciona un de similar en lloc del model fallit.
• Modernització del motor. Per als cotxes esportius, s’utilitzen arbres de lleves especials juntament amb un sistema de sincronització de vàlvules variable. Els motors per conduir diàriament també s’estan actualitzant, per exemple, augmentant la potència ajustant les fases mitjançant la instal·lació d’arbres de lleves no estàndard. Si no hi ha experiència en la realització d’aquest treball, és millor confiar-lo a professionals.

En què us heu de centrar en triar un arbre de lleves que no sigui estàndard per a un motor concret? El paràmetre principal és la cambra de cambra, elevació màxima de la vàlvula i angle de superposició.

Per veure com aquests indicadors afecten el rendiment del motor, consulteu el vídeo següent:

Com triar un arbre de lleves (part 1)

Cost d'un nou arbre de lleves

En comparació amb una revisió completa del motor, el cost de substituir un arbre de lleves és insignificant. Per exemple, un nou eix per a un cotxe domèstic costa uns 25 dòlars. Per ajustar el temps de la vàlvula en alguns tallers, caldrà 70 dòlars. Per a una revisió important del motor, juntament amb les peces de recanvi, haureu de pagar uns 250 dòlars (i això és a les estacions de servei del garatge).

Com podeu veure, és millor realitzar el manteniment a temps i no exposar el motor a càrregues excessives. Després servirà el seu amo durant molts anys.

A quines marques preferiu

El recurs de treball de l'arbre de lleves depèn directament de la qualitat del material que el fabricant utilitzi a l'hora de crear aquesta peça. El metall tou es desgastarà més i el metall sobreescalfat pot esclatar.

L’opció més fiable i de màxima qualitat és l’empresa OEM. És un fabricant de diversos equips originals, els productes dels quals es poden vendre amb diferents marques, però la documentació indicarà que la peça és OEM.

Entre els productes d’aquest fabricant, podeu trobar una peça per a qualsevol cotxe. És cert que el cost d’aquest arbre de lleves serà molt car en comparació amb els anàlegs de marques específiques.

Si necessiteu mantenir un arbre de lleves més barat, és una bona opció:

• La marca alemanya Ruville;
• Fabricant txec ET Engineteam;
• Marca britànica AE;
• Empresa espanyola Ajusa.

Els desavantatges a l’hora d’escollir un arbre de lleves dels fabricants que apareixen a la llista és que en molts casos no creen peces per a un model específic. En aquest cas, haureu de comprar l’original o posar-vos en contacte amb un torner de confiança.

Preguntes i respostes:

Com funcionen el cigonyal i l'arbre de lleves? El cigonyal funciona empenyent el pistó als cilindres. S'hi connecta un arbre de lleves de distribució mitjançant una corretja. Per a dues revolucions del cigonyal, es produeix una rotació de l'arbre de lleves.

Quina diferència hi ha entre un cigonyal i un arbre de lleves? El cigonyal, girant, fa girar el volant (llavors el parell passa a la transmissió i a les rodes motrius). L'arbre de lleves obre/tanca la vàlvula de distribució.

Quins són els tipus d'arbres de lleves? Hi ha arbres de lleves de base, equitació, tuning i esportius. Es diferencien pel nombre i la forma de les lleves que accionen les vàlvules.