El tren de válgulas es utilizado para abrir y cerrar las válvulas en la cámara de combustión. Las válvuas se abren y cierran en la secuencia correspondiente de manera que pueda entrar la mezcla aire/combinación, ocurrir la compresión y la ignición y salir los gases. Los válvulas de los motores actuales tienen la forma de un hongo con una cabeza que sella y un vástago  que la guía. Una o más ranuras se mecanizan en el vástago para acomodar los seguros de retención del resorte.

La superficie sellante de la válvula es una cara cónica que está trabajada al rededor de la cabeza en un ángulo. El asiento contra el que sella la válvula está mecanizado casi en el mismo ángulo para proveer un sellado apropiado. Opuesto a la cara de la válvula, la cabeza tiene un espesor de reserva llamado margen, esto permite que la válvula tenga cierta capacidad extra para absotver calor. También permite que ciertas válvulas sean rectificadas y vueltas a usar.

El vástago de la válvua se trabaja dentro de una guía de manera que el asiento selle a escuadra cada vez que la válvula cierra. Ambos, el asiento y la guía de válvula, se instalan y mecanizan en la culata del cilindro. Las válvulas de motor estan hechos de un acero especial de alta resistencia, especialmente resistente al calor. Las válvulas de escape son las que más se recalientan, tanto que operan al rojo vivo debido al paso de los gases quemados de escape.

El calor se transfiere de las válvulas en dos formas, de la cabeza al asiento y del vástago a la guía. Obviamente es deseable desplazar el mayor calor posible hacia el vástago ya que su guía está en un lugar más fresco y tiene una gran superficie disponible. Algunas válvulas tienen vástagos huecos rellenados con sodio, un metal líquido que conduce fácilmente el calor. Cuando una válvula de sodio es desechada, debe ser enterrada y nunca abierta porque el sodio explota al contacto con el aire.

El asiento de válvula debe ser bastante duro para resistir el constante martilleo durante el cierre de la válvula y también debe poder resistir la corrosión debido al calor y a los gases de la combustión. Cuando el material de la cabeza de cilindros cumple con estos requerimientos, los asientos de válvula pueden cortarse en la cabeza, si no se requerirá de un inserto de acero endurecido instalado a presión en la culata.

El asiento de válvula tiene 3 superficies mecanizadas, el asiento y un claro inferior y uno superior. Los claros se cortan para que el asiento sea más angosto y para centrarlo apropiadamente contra el asiento de válvula. Esto proporciona un mejor sellado y previene los depósitos de carbón que pudieran formarse de ser el asiento muy ancho. Generalmente, las guías de válvulas se mecanizan en la culata de cilindro. Sin embargo, en algunos casos se instalan a presión guías de fundición.

Existe un ajuste estrecho entre el vástago de la válvula y la guía, solamente con la superficie luz para permitir la lubricación y una pequeña expansión debida al calor. La luz en frío puede ser mayor para la válvula de escape ya que ésta se calienta más durante el funcionamiento. Ahora, veamos las partes que hacen que las válvulas abran y cierren. Empezaremos con las válvulas en la culata o del tipo OHV muy usado hoy en día.

El árbol de levas del motor está localizado en el bloque de cilindros y es movido desde el cigüeñal, tiene una cantidad de levas, parcialmente redondas, que cuentan con lobulos o narices que se extienden más allá del círculo base. Al girar el árbol de levas, las levas se mueven y empujan las punterías. La puntería se eleva cuando la leva está arriba y desciende cuando la leva pasa hacia abajo.

Arriba de la puntería se encuentra una varilla de empuje que se mueve de arriba a abajo con la puntería, y transmite la acción de la leva al balancín. El balancín es una palanca pivotada que abre la válvula, cuando la varilla de empuje inclina el extremo del balancín. El extremo opuesto empuja el vástago de la válvula separándola de su asiento.

Una vez que la leva ha elevado y pasado la puntería, para cerrar la válvula acciona un resorte instalado entre el extremo del vástago y la culata de cilindros. El resorte de válvula es comprimido al abrirse la válvula, su fuerza entonces, empuja la válvula hasta cerrarla nuevamente y también empuja el tren de válvulas de manera que la puntería siga el contorno de la leva.

El árbol de levas gira a la mitad de revoluciones que el cigüeñal a manera de obtener una adecuada sincronización, dado que se requieren dos revoluciones del cigüeñal para completar un ciclo de combustión. En algunos motores el mando es directo, un engrane pequeño en el cigüeñal manda a un engrane más grande en el árbol de levas.

Otros motores emplean un mando por cadena, con catarinas en el cigüeñal y en el árbol de levas en ambos casos el engrane o la catarina del árbol de levas tiene el doble de dientes para reducir la velocidad a la mitad de la del cigüeñal.

El árbol de levas en la culata, o tren de válvulas OHC, tiene el árbol de levas instalado en la culata por arriba de las válvulas, eliminando la necesidad de punterías y varillas de empuje. En este diseño el balancín es la puntería y la válvula se abre cuando la leva acciona contra la superficie mecanizada del balancín. Los resortes de válvulas se usan de la misma manera que en los sistemas de válvulas en la culata.

El árbol de levas en la culata está comandado por catarinas y cadena o por una banda dentada y un tensor que se instala contra la cadena o la banda para prevenir el salto o "patinaje" que podría alterar la sincronización del tren de válvulas. Esta es la forma en la que opoeran los trenes de válvulas en la culata y el árbol de levas en la culata. Ahora veamos los componentes. El árbol de levas está hecho de una aleación fundida muy dura, de manera que las levas resistan el desgaste. Un árbol de levas de un motor de 6 cilindros tiene 12 levas para sincronizar la apertura y cierre de las válvulas de admisión.

También cuenta con un engrane helicoidal para mandar la bomba de aceite y el distribuidor, así como con una excentrica para accionar la bomba de gasolina. El árbol de levas está instalado en el bloque de cilindros dentro de bujes que cuentan con orificios que conectan con la galería de lubricación. Hay una superficie de empuje en el frente del árbol de levas que controla el movimiento longitudinal por medio de una placa de empuje y espaciador en ciertos motores.

Originalmente la puntería era una pieza sólida de acero, diseñada para seguir el perfil de la leva y transmitir el movimiento de la válvula, este tipo de puntería todavía se usa en algunos motores. Utilizando punterias mecánicas es necesario dotar de un pequeño claro en la puntería y la punta de la válvula para asegurar que ésta cierre completamente, lo que provoca un funcionamiento ruidoso con el desgaste. El ajuste de la luz de válvulas es parte del mantenimiento periódico.

La mayoría de los motores americanos fabricados hoy día utilizan punterías hidráulicas que ajustan el claro automáticamente y mantienen el tren de válvulas ajustado, pero sin prevenir que las válvulas asienten completamente. Las punterías hidráulicas tienen un émbolo buzo que opera dentro del cuerpo de la puntería,el que a su vez sigue el perfil de la leva. El émbolo buzo está presionado por un resorte y tiene una taza en la parte superior que apoya contra la varilla levanta válvulas.

Una válvula de retención en el fondo da a una cámara de aceite entre el cuerpo y el émbolo. Cuando la puntería está en la parte baja de la leva, la válvula del motor cierra. De existir luz en el tren de válvulas, el resorte empujará el émbolo para eliminarla. Al mismo tiempo el aceite presurizado del motor circulará entre el cuerpo y el émbolo y pasará a través de la válvula de retención para llenar la cámara que se encuentra debajo del émbolo, cuando el émbolo se desplaza hacia arriba.

Luego, mientras sube la leva, la válvula de retención se cierra por la presión del resorte para sellar el aceite por debajo del émbolo. Dado que el aceite no es comprimible, la puntería se transforma en una pieza sólida y mueve el tren de válvulas de acuerdo a la rotación del árbol de levas. Hay una pequeña fuga de aceite por el émbolo para evitar el "bombeo" y acumulación de presión. Es crítico que esta fuga no resulte excesiva o la válvula no abrirá lo suficiente, inversamente el drenaje insuficiente mantendrá la válvula abierta. Las punterías hidráulicas, generalmente, se prueban por fuga antes de su instalación en el motor.

Las varillas de empuje están hechas de tubo de acero recto con copillas o bolas en los extremos para operar contra las punterías y los extremos para operar contra las punterías y los balancines. En el diseño y la apertura de las válvulas está considerada una cierta cantidad de flexión en operación de las varillas. Existen dos tipos de balancines, los del tipo que pivotean en un eje están hechos de hierro fundido y montados en una eje de balancines hueco que suministra aceite lubricante a través de los agujeros de los balancines.

Los del tipo pedestal están hechos de hierro fundido o acero estampado y están montados en un asiento esférico sobre los pernos de acero. La tuerca de fijación que mantiene el balancín en el perno proporciona el ajuste de la luz de válvula en algunos motores, girando la tuerca hacia un lado u otro, se eleva o baja el brazo para aumentar o disminuir la luz.

Los resortes de válvula son tan duros como para asegurar el cierre positivo de las válvulas, se verifican cuidadosamente por su escuadramiento y tienen sus extremos mecanizados planos para prevenir cualquier tendencia a inclinar la válvula. El resorte se instala sobre el vástago de la válvula con un retén manteniendo en su lugar por medio de seguros partidos, instalados en las ranuras del vástago. Un retén de aceite del tipo de sombrerete, instalado en el vástago y dentro del resorte, previene la succión de aceite a través de la guía de válvula hacia la cámara de combustión.

La tensión del resorte de válvula es crítica, dado que un resorte débil permitirá a la válvula mantenerse abierta a alta velocidad, pero la excesiva tensión acelerará el desgaste de las levas, por lo que a los resortes de válvulas se les verifica la tensión antes de su instalación. Otro factor crítico es la altura de trabajo del resorte, la que cambia si el asiento o la válvula son retrabajados. Se encuentran disponibles espesores para ajustar la altura de trabajo del resorte de manera que éste ejerza toda su fuerza de cierre en la válvula.

Fuente: Federal Mogul Institute (FMI-02)

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