El árbol de levas de un motor

El árbol de levas es un árbol o eje de los motores que, como indica la palabra, tiene unas levas o incluso además una excéntrica. Véase en la anterior imagen la mencionada pieza.

El objeto del árbol de levas es empujar, mediante los taqués y las varillas empujadoras, los balancines que empujan a su vez a las válvulas (en los motores antiguos una de admisión y una de escape por cada cilindro), las cuales tienen la misión de abrir el cilindro para inyectar en él el aire, o para el escape de los gases resultantes de la oxidación del carburante (válvula de escape), y de tener el cilindro cerrado en las fases de compresión y explosión. Además, los árboles de levas (uno por motor) suelen llevar una excéntrica que mueve la bomba de combustible, la cual se encarga de succionar del depósito el carburante y pasarlo bien al carburador (en motores de carburación de gasolina) o bien a la bomba inyectora (en motores diesel) a través de un filtro.

Para realizar su trabajo, las levas deben estar giradas entre sí un ángulo. En motores monocilíndricos, por cada vuelta del árbol de levas se realiza una inyección y un escape, es decir, en otras palabras, mientras el cigüeñal da dos vueltas (dos emboladas = 1 ciclo entero del motor : admisión – compresión – explosión – escape) el árbol de levas debe dar sólo una, para dar así lugar a que las levas de las válvulas de admisión y de escape empujen las válvulas respectivas una única vez en el ciclo. En motores de más cilindros, por cada vuelta del árbol de levas se deben realizar las admisiones y explosiones de todos los cilindros, por lo que las levas de admisión y escape de todos los cilindros están equirepartidas angularmente en el eje del árbol de levas.

Pero en los motores diesel antiguos con bomba inyectora lineal existe además otro árbol de levas, que también debe dar una única vuelta en cada ciclo del motor : el árbol de levas de la bomba inyectora lineal. Este árbol va provisto en uno de sus extremos de un regulador centrífugo, que se encarga de cortar el suministro de gasoil cuando el motor está acelerando y de abrirlo cuando está decelerando, para  mantener la velocidad angular del motor constante en ausencia de incremento o decremento de la pisada en el acelerador. El regulador centrífugo lleva unas masas que cuando el motor incrementa su velocidad angular se desplazan a una posición de mayor radio, provocando un movimiento de la cremallera que gira los émbolos de la bomba inyectora, pasando a disminuir el tiempo de inyección de combustible, para contrarrestar así la aceleración en progreso. Análogamente, en caso de decrementarse la velocidad angular del motor, los émbolos son girados por mediación de la cremallera en el otro sentido, alargando el tiempo de inyección, para contrarrestar la deceleración. Así se mantiene estable la velocidad y el par del motor para una pisada constante del acelerador a cierta profundidad. En el otro extremo del árbol de levas de la bomba inyectora lineal algunos motores tienen además un regulador del grado de avance, que es necesario para girar un cierto ángulo dicho árbol de levas de forma creciente con la velocidad de giro, para garantizar una inyección cada vez más temprana temporalmente en cada ciclo al aumentar las revoluciones. Esto es deseable pues al aumentar las revoluciones el tiempo donde se produce la reacción de oxidación del carburante es menor y ha de aumentarse mediante el avance de la inyección (producir la inyección algo antes de lo normal para dar tiempo suficiente para que se queme la mayor fracción de combustible posible del que se inyecta y así no se pierda ni combustible ni rendimiento ni potencia).

Según todo esto, en principio sería posible que los dos árboles de levas fueran uno solo, puesto que han de girar al mismo número de revoluciones por minuto. Y efectivamente, existen motores en los que son un único árbol. Como ejemplo, presento la anterior fotografía de un motor Solé estacionario.

En la foto de este motor de dos cilindros se pueden observar dos tubos por cilindro en los cuales están alojadas las varillas empujadoras que empujan por mediación de los balancines las válvulas (éstas dos partes no se ven en la foto, sólo se ven los cuatro tubos que alojan las varillas). Se observan además las dos partes de la bomba inyectora, cuyas salidas envian a través de los inyectores el gasoil pulverizado al interior de los cilindros al final de la fase de compresión. Se puede ver que están al mismo nivel que el extremo inferior de las varillas, puesto que en este motor Diesel de dos cilindros hay un único árbol de levas: en el mismo eje están las levas de las cuatro varillas y las levas de los dos émbolos de la bomba inyectora.