Hoy en día se construyen motores multi válvulas de 3, 4 o incluso 5 válvulas por cilindro. El uso de válvulas múltiples se ha extendido debido a una respiración mejorada del motor en regímenes elevados. En este caso, resulta posible obtener un área de flujo mayor para una alzada de válvula dada, en comparación con las culatas de dos válvulas. La combinación de unas cámaras de combustión más pequeñas (debido a la utilización de válvulas múltiples) con una ubicación más centralizada de las bujías ha reducido la probabilidad de "picado" del motor. Esto admite una relación de compresión más elevada, así como una mayor potencia.
La forma de las válvulas de admisión y las de escape es muy parecida. Sin embargo, sí que existen diferencias en el material y en las dimensiones. Por regla general, el diámetro de la válvula de admisión, es aproximadamente 1,14 veces superior al diámetro de la válvula de escape. Y esa circunstancia es independiente de si se trata de un motor de 2 o de 4 válvulas.
Las dimensiones geométricas de las válvulas de los motores de 2 válvulas y en los multi válvulas son diferentes. Normalmente se considera válido lo siguiente: a mayor numero de válvulas, menores son las dimensiones. Nunca se consigue, por ejemplo, mantener el tamaño de las válvulas al duplicar el número de las mismas. El espacio geométrico del que se dispone en la cámara de combustión obliga sencillamente a la reducción del tamaño de las válvulas.
Como ejemplo en un motor de la misma cilindrada (2,0 litros) las dimensiones para las válvulas será, teniendo en cuenta que se utilicé un motor con 2 válvulas o 4 válvulas s por cilindro.
Diámetro de la válvula |
Válvula de escape |
Válvula de admisión |
Motor de 2 válvulas |
36,5 mm |
41,5 mm |
Motor de 4 válvulas |
2 x 29 mm |
2 x 33 mm |
También existen casi siempre diferencias a nivel de los vástagos de las válvulas. Las válvulas más pequeñas corresponden al motor de 4 válvulas s y tienen un diámetro de vástago de entre 5 y 7 mm, mientras que la versión del motor de 2 válvulas muestra un diámetro del vástago de la válvula de entre 6 y 8 mm. Independientemente del número de válvulas del motor, si que existe una tendencia clara hacia los vástagos cada vez más finos de las válvulas. No solo hacen que las válvulas sean más ligeras, sino que también mejoran la circulación de los gases. También se pueden constatar diferencias en la longitud de las válvulas. Las válvulas de los motores multi válvulas suelen ser, a menudo, más cortas que en el caso de los motores de 2 válvulas. Cuando el accionamiento de las válvulas es el mismo sistema, las culatas de los motores multi válvulas pueden ser, incluso, algo más bajas que las de los motores de 2 válvulas.
Otro factor importante a tener en cuenta con el uso de motores multi válvulas es el peso y el tamaño de las válvulas que como es visto anteriormente se reduce con respecto a los motores de 2 válvulas. Este factor es importante debido a que un motor funcionando a 6000 r.p.m. tiene que abrir y cerrar las válvulas en aproximadamente 1/100 segundos. Cuanto menor sea el peso y el tamaño de la válvula , más fácil será su accionamiento por lo que el muelle de la válvula tendrá una tensión más reducida y se podrá aumentar el número máximo de r.p.m. del motor.
El material de las válvulas es también importante en lo que el peso se refiere. El acero es el material más empleado por ser el más económico pero ya se empieza a usar otros materiales como el titanio (utilizado en la Formula 1 a partir de 1995 tanto en las válvulas de admisión como de escape).
Peso de válvulas de admisión |
Motor de 2 válvulas |
Motor de 4 válvulas s |
Acero |
70,0 gr |
47,7 gr |
Titanio |
39,3 gr |
26,8 gr |
Cerámica |
28,0 gr |
19,1 gr |
Clasificación
Cuando se diseña un motor multi válvulas hay que tener en cuenta el accionamiento de las mismas, ya que todos los sistemas que se han venido usando en la evolución del automóvil no son validos.
Hacemos una relación de los siguientes sistemas de accionamiento:
1.- Árbol de levas situado en la parte inferior (OHV Over Head Valves), varillas de empuje con balancín y válvulas en paralelo.
2.- Árbol de levas situado en la parte superior (OHC Over Head Camshaft), balancín de palanca y válvulas en paralelo.
3.- Árbol de levas situado en la parte superior (OHC Over Head Camshaft), con empujadores de vaso invertido y válvulas en paralelo.
4.- Árbol de levas situado en la parte superior (OHC Over Head Camshaft), con balancines y con las válvulas colocadas en forma de "V". A este sistema también se le puede denominar SOCH (Single Over Head Camshaft) cuando accione 3 o 4 válvulas s como ocurre en algunos motores por ejemplo: la marca Honda (VTEC) utiliza esta configuración.
5.- Dos arboles de levas situados en la parte superior (DOHC Doublé Over Head Camshaft), con la válvulas colocadas en forma de "V". Es el accionamiento de las válvulas preferido para la técnica del motor de 4 y 5 válvulas.
A tener en cuenta
Tamaño de las válvulas
A mayor tamaño (d1) mejor llenado a mayor velocidad, se entiende fácil a mayor régimen de revoluciones el caudal que deberemos introducir en un tiempo determinado será función del número de ciclos y la cilindrada del cilindro.
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