Cómo funcionan las culatas

Una culata realiza muchas tareas, como mantener y controlar el proceso de combustión mientras permite que los gases de admisión y escape entren y salgan del motor . En la imagen de arriba se muestra una sección transversal de una culata de cilindro que incorpora válvulas y puertos de admisión y escape. Una culata se sujeta al bloque del motor mediante pernos de culata y se sella con una junta de culata. Una culata también aloja los colectores de admisión y escape. Estos colectores están sellados al cabezal mediante juntas de colector de admisión y escape.

¿Qué sale mal?

Una culata está construida de aluminio fundido o hierro que puede agrietarse si el el motor está sobrecalentado causando una condición anormal como refrigerante en el aceite del motor . Un efecto secundario de un motor sobrecalentado es un falla de la junta de culata lo que puede ocurrir cuando el metal de la junta se ve obligado a expandirse más allá de sus capacidades normales debido al calor extremo.

A medida que las válvulas de admisión y escape comienzan a envejecer por el kilometraje y el uso, pueden comenzar a tener fugas. causando baja compresión y gases de escape que entren en el colector de admisión, lo que provocará una motor inactivo áspero o fallar .

¿Cuánto cuesta?

El reemplazo de la culata de cilindros es uno de los trabajos más importantes en el negocio de reparación de automóviles. Si llevara su automóvil a un taller de reparación o distribuidor para que le reemplazaran una culata, puede esperar pagar entre $ 2,000.00 y $ 3,000.00 (EE. UU.) Si solo se reemplaza la junta, que es más trabajo común y trabajo de máquina (repavimentar la cabeza ) debería costar entre $ 1,500.00 y $ 1,700.00 (EE. UU.).

¡Ver el vídeo!

Aquí hay un video de una culata en acción.

1. Diferentes tipos de culatas

Hay varios estilos diferentes de culatas de cilindros. Comenzaremos con el estilo de cabezal más antiguo que se presenta en un motor de cabezal plano que era popular en la década de 1950. Estas culatas usaban un sistema de válvula invertida que usaba sellar los puertos de la cámara de combustión. Estas cabezas no usaban balancines y varillas de empuje cortas que estaban ubicadas directamente sobre el árbol de levas que estaba ubicado en el bloque del motor. Debido a este diseño, las relaciones de compresión eran relativamente bajas, lo que dificultaba la potencia del motor. El diseño que siguió fue la configuración del balancín que permitía que una válvula de admisión y una de escape estuvieran directamente sobre el pistón, lo que creaba relaciones de combustión más altas y generaba más potencia. Esta configuración usó una varilla de empuje más larga y un brazo basculante incorporado ubicado en la parte superior de la culata de cilindros mientras aún ubicaba el árbol de levas dentro del bloque del motor. Este diseño todavía se usa hoy en muchos motores modernos.

Para reducir el peso del tren de válvulas que obstaculiza las RPM máximas y el motor puede lograr, el motor de árbol de levas en cabeza está diseñado para aumentar la potencia. También habilitó más de dos válvulas por cilindro, lo que aumentó aún más la potencia del motor debido al volumen adicional de gases de admisión y escape. Este estilo de motor se llama motor de árbol de levas (OHC) que cuenta con una leva por cabezal y un motor de árbol de levas doble (DOHC) que cuenta con dos árboles de levas por cabezal. En la imagen de corte a continuación, puede ver esta configuración de alto rendimiento de cuatro válvulas por cilindro.

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2. Refrigeración de la culata de cilindros

Refrigerante del motor se utiliza para ayudar a mantener fría la culata de cilindros cuando está en funcionamiento. Este refrigerante pasa a la culata de cilindros a través del bloque del motor sellado por la junta de la culata y luego se transfiere fuera de la culata de cilindros al colector de admisión o al alojamiento del termostato. En la siguiente imagen puede ver las cavidades del bloque que alimentan la culata que está sellada por la junta de la culata.

3. Tren de válvulas de culata de cilindros

Se utiliza un balancín para abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape en las configuraciones de árbol de levas de bloque y árbol de levas. En la imagen de corte a continuación, una configuración de árbol de levas doble empuja las válvulas de admisión y escape hacia abajo mientras utiliza un balancín y un elevador que usa presión de aceite para ajustar automáticamente el espacio (latigazo) entre la válvula y el balancín.

Un elevador está ubicado en el bloque del motor para motores sin árbol de levas. En la imagen de abajo, el levantador está ubicado en la culata y utiliza presión de aceite para extender y mover el balancín hacia arriba para ocupar el espacio sobrante. O el levantador puede comprimir para acomodar la expansión de las válvulas a medida que el motor se calienta. Esta operación ayuda a sellar la válvula al asiento de la válvula ubicado en la culata de cilindros mientras evita que los gases de combustión se filtren.

4. Accesorios para culatas de cilindros

Una culata también admite una serie de accesorios, como sensores, actuadores de árbol de levas, juntas y componentes del sistema de encendido. Sensores de posición del árbol de levas están atornillados a la culata de cilindros en la parte delantera, central o trasera de la ubicación del árbol de levas.

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Un actuador de árbol de levas se encuentra en la culata de cilindros en algunos modelos que controla la presión de aceite suministrada a la actuador de árbol de levas que a su vez avanza o retrasa la sincronización del árbol de levas.

En un sistema COP (bobina sobre bujía), la bobina de encendido está atornillada a la culata. Esta configuración se utiliza para eliminar la latencia de la bobina de encendido a la bujía, lo que aumenta el rendimiento del motor.

Una tapa de válvula está atornillada a la culata de cilindros y se utiliza para controlar las fugas de aceite y la presión interna del cárter. Esta tapa está sellada a la culata del cilindro mediante un junta de tapa de válvula . También hay un respiradero del cárter en la culata o cerca de ella.

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