Engranaje de distribución del árbol de levas.

El engranaje de distribución del árbol de levas (Camshaft Timing Gear) es un componente crucial en los motores diésel. Este engranaje forma parte del sistema de sincronización del motor y garantiza que las válvulas de admisión y escape se abran y cierren en el momento exacto, sincronizándose con el movimiento de los pistones. Este proceso es fundamental para la eficiencia del motor, el rendimiento y el control de emisiones.
Definición y Función
El engranaje de distribución del árbol de levas es responsable de transferir movimiento desde el cigüeñal al árbol de levas, regulando la apertura y cierre de las válvulas en el momento adecuado durante los ciclos de admisión, compresión, combustión y escape.
Componentes del sistema de engranajes

1. Engranaje del cigüeñal (Crankshaft Gear):
   Genera el movimiento inicial que es transferido al engranaje del árbol de levas.
2. Engranaje del árbol de levas (Camshaft Gear):
   Montado en el árbol de levas, controla directamente el movimiento de las válvulas.
3. Engranajes intermedios (Intermediate Gears) (opcional):
   Algunos motores incluyen engranajes adicionales para ajustar la relación de transmisión o para accionar componentes auxiliares.
4. Cadena o correa de distribución (Timing Chain or Belt):
   En lugar de un sistema directo de engranajes, muchos motores utilizan una cadena o correa para conectar los engranajes del cigüeñal y el árbol de levas.

Materiales y Diseño
El engranaje de distribución está diseñado para soportar altas tensiones y resistir el desgaste. Comúnmente está fabricado de materiales como:

• Acero templado (Hardened Steel): Proporciona durabilidad y resistencia al calor.
• Aleaciones de aluminio (Aluminum Alloys): En motores ligeros, se utilizan engranajes más ligeros para reducir el peso sin comprometer la resistencia.
• Polímeros reforzados (Reinforced Polymers): Utilizados en motores modernos para reducir ruido y vibración.

El diseño incluye dientes de precisión para garantizar un acoplamiento suave y minimizar el ruido generado durante el funcionamiento.
Importancia del sincronismo
El sincronismo adecuado del engranaje del árbol de levas garantiza:

1. Combustión eficiente (Efficient Combustion):
   La correcta apertura y cierre de las válvulas permite que la mezcla de aire y combustible ingrese y los gases de escape se expulsen sin interferencias.
2. Prevención de daños (Damage Prevention):
   Una sincronización incorrecta puede causar que los pistones golpeen las válvulas, lo que lleva a daños graves en el motor.
3. Optimización del rendimiento (Optimized Performance):
   El engranaje asegura que las válvulas operen en armonía con los pistones, maximizando la potencia y la economía de combustible.

Aplicaciones

1. Motores automotrices (Automotive Engines):
   En automóviles diésel, el engranaje es esencial para garantizar un rendimiento estable y emisiones controladas.
2. Maquinaria pesada (Heavy Machinery):
   En excavadoras, tractores y generadores, este componente asegura que el motor funcione de manera confiable bajo cargas elevadas.
3. Motores marinos (Marine Engines):
   Su papel es crucial en motores sometidos a condiciones exigentes de uso prolongado y alta carga.

Problemas comunes y mantenimiento

1. Desgaste de los dientes (Tooth Wear):
   Puede causar un deslizamiento, afectando la sincronización y el rendimiento.
2. Ruido excesivo (Excessive Noise):
   Indica posibles problemas de alineación o desgaste.
3. Daño por contaminación (Damage from Contamination):
   El polvo, el aceite sucio o los residuos pueden acelerar el desgaste.
4. Rotura del sistema de distribución (Timing System Failure):
   En sistemas de correa o cadena, una falla en la correa puede ocasionar daños graves en el motor.

Mantenimiento recomendado:

• Inspección regular del engranaje y del sistema de distribución.
• Lubricación adecuada para reducir fricción.
• Reemplazo de correas o cadenas según las especificaciones del fabricante.

El engranaje de distribución del árbol de levas es un componente esencial que asegura el funcionamiento preciso y eficiente del motor diésel. Su diseño robusto y su integración en el sistema de sincronización del motor lo convierten en una pieza clave para el rendimiento y la longevidad del motor. Un mantenimiento adecuado garantiza que este engranaje desempeñe su función sin interrupciones, protegiendo el motor y optimizando su eficiencia en diversas aplicaciones industriales, vehiculares y marítimas.

Términos destacados :

(sensores de velocidad y posición del árbol de levas y del cigüeñal). Sensores fundamentales del sistema electrónico de gestión del motor, utilizados para medir el régimen de giro, determinar la posición angular del cigüeñal e identificar la fase de funcionamiento del árbol de levas. Trabajan con ruedas dentadas, ruedas polares, segmentos u otros rotores provistos de marcas de referencia, como espacios correspondientes a uno o más dientes ausentes. El sensor del cigüeñal proporciona información sobre las revoluciones por minuto y la posición angular del motor, mientras que el sensor del árbol de levas permite reconocer el ciclo correspondiente a cada cilindro. La unidad de control combina ambas señales para sincronizar con precisión la inyección secuencial, el encendido y la distribución variable. Estos sensores pueden funcionar mediante principios inductivos, Hall o magnetorresistivos; las tecnologías activas resultan especialmente apropiadas para detectar la posición a bajas velocidades. Su correcto funcionamiento requiere controlar el entrehierro, la relación de fase entre ambos ejes, las tolerancias y posibles deformaciones del rotor, las perturbaciones electromagnéticas y el acondicionamiento electrónico de las señales.

Figura A. Interruptor Hall de paleta (Hall vane switch)

• a) Flujo magnético sin obstáculos (Magnetic flux: unhindered)
• b) Flujo magnético en cortocircuito (Magnetic flux: short-circuited)
• 1. Ancho de la paleta b (Vane width b)
• 2. Elemento conductor ferromagnético blando (Soft-magnetic conductive element)
• 3. Circuito integrado Hall (Hall IC)
• 4. Entrehierro (Air gap)
• U₀: tensión de alimentación (Supply voltage)
• U_S: tensión del sensor (Sensor voltage)

• a) Rotor pasivo (Passive rotor)
• b) Rotor activo (Active rotor)
• 1. Rotor incremental (Incremental rotor)
• 2. Sensor Hall simple (Simple Hall sensor)
• 3. Imán permanente (Permanent magnet)
• 4. Rueda polar (Pole wheel)
• 5. Carcasa (Housing)
• φ: ángulo de rotación (Angle of rotation)

Figura C. Sensor de gradiente para exploración de una rueda dentada (Gradient sensor for gear wheel scanning)

• 1. Magnetorresistores R₁, R₂ o elementos Hall H₁, H₂ (Magnetoresistors R1, R2 or Hall elements H1, H2)
• 2. Oblea ferromagnética —sustrato ferromagnético blando— (Ferromagnetic wafer —soft-magnetic substrate—)
• 3. Imán permanente (Permanent magnet)
• 4. Rueda dentada (Gear wheel)
• U₀: tensión de alimentación (Supply voltage)
• U_A(φ): tensión de medición correspondiente a un ángulo de rotación φ (Measuring voltage for an angle of rotation φ)