En un motor de combustión interna , la culata (a menudo abreviada simplemente "cabeza") se encuentra encima de los cilindros [1] y forma el techo de la cámara de combustión . En los motores de válvulas laterales , el cabezal es una simple lámina de metal; mientras que en los motores más modernos con válvulas en cabeza y árboles de levas en cabeza , la culata es un bloque más complicado que a menudo contiene conductos de entrada y escape, conductos de refrigerante, válvulas , árboles de levas , bujías e inyectores de combustible . La mayoría de los motores en línea tienen una sola culata compartida por todos los cilindros y la mayoría de los motores en V tienen dos culatas (una por banco de cilindros).
A continuación se muestra un resumen de los diseños de motores, en orden cronológico para su uso en automóviles.
En un motor de cabeza plana ( válvula lateral ), todos los componentes del tren de válvulas están contenidos dentro del bloque , por lo que la cabeza suele ser una simple lámina de metal atornillada a la parte superior del bloque del motor . Los motores de válvulas laterales alguna vez fueron universales en los automóviles, pero ahora están en gran medida obsoletos en los automóviles, aparte de los motores pequeños como los de cortadoras de césped, desmalezadoras y motosierras.
Un desarrollo posterior llamó motor de admisión sobre escape (IOE), que combinaba elementos de los diseños de válvulas laterales y válvulas en cabeza. Utilizado ampliamente en motocicletas estadounidenses a principios del siglo XX, el motor IOE permaneció en producción en cantidades limitadas hasta la década de 1990. Los motores IOE son más eficientes que los motores de válvulas laterales, pero también más complejos, más grandes y más caros de fabricar.
En un motor de válvulas en cabeza (OHV) o de árbol de levas en cabeza (OHC), una culata consta de varios conductos (llamados puertos ); algunos de los cuales forman el camino para los gases de admisión desde el colector de admisión a la cámara de combustión , y los otros son para que los gases de escape viajen desde la cámara de combustión al colector de escape . La culata también contiene las válvulas y las bujías .
Específicamente en un motor OHV, un solo árbol de levas está ubicado dentro del bloque del motor y usa varillas de empuje y balancines para accionar las válvulas. Los motores OHV suelen ser más compactos que los motores DOHC equivalentes; sin embargo, han sido reemplazados en gran medida por diseños DOHC, excepto en algunos motores V8 estadounidenses.
En un diseño OHC con árbol de levas en cabeza, la culata contiene las válvulas, bujías y tractos de entrada/escape (como en un motor OHV), pero el árbol de levas ahora está ubicado en la culata en lugar del bloque del motor. [2] El árbol de levas puede asentarse centralmente entre cada fila desplazada de válvulas de entrada y escape, y aún así utilizar balancines (pero sin varillas de empuje), o el árbol de levas puede asentarse directamente encima de las válvulas, eliminando los balancines y utilizando 'cubo'. ' taqués . Los motores OHC con un solo árbol de levas por banco de cilindros se usaron ampliamente en automóviles entre las décadas de 1960 y 1990, y la mayoría de los diseños usaban un balancín para accionar las válvulas en el lado opuesto del motor al árbol de levas. Los motores OHC con doble árbol de levas por bancada de cilindros ( motores DOHC ) se han generalizado en los motores de automóviles modernos desde la década de 1990. Los motores DOHC permiten un posicionamiento óptimo de las válvulas para una culata de flujo transversal y un accionamiento directo de las válvulas (es decir, sin balancines). Por lo tanto, generalmente permiten operaciones a más RPM, sin embargo, suelen ser de mayor tamaño (especialmente ancho) que los motores OHV o SOHC equivalentes.
Para los motores OHV y OHC refrigerados por agua , la culata también contiene conductos para el líquido refrigerante del motor, que se utiliza para transferir calor fuera de la culata.
La mayoría de los motores modernos con diseño "recto" (en línea) utilizan hoy en día una única culata que sirve a todos los cilindros. Los motores con diseño en "V" o "plano" suelen utilizar dos culatas (una para cada banco de cilindros ); sin embargo, una pequeña cantidad de motores en V de "ángulo estrecho" (como los motores Volkswagen VR5 y VR6 utilizan un solo cilindro). cabeza que abarca los dos bancos. La mayoría de los motores radiales tienen una cabeza para cada cilindro, aunque generalmente es de forma monobloque en la que la cabeza está hecha como parte integral del cilindro. Esto también es común para las motocicletas y dichos componentes de cabeza/cilindro. se les conoce como barriles .
Algunos motores, particularmente los motores diésel de mediana y gran capacidad construidos para fines industriales, marinos, de generación de energía y de tracción pesada (camiones grandes, locomotoras , equipos pesados , etc.) tienen culatas individuales para cada cilindro. Esto reduce los costos de reparación, ya que se puede cambiar una sola culata fallida en un solo cilindro en lugar de una unidad más grande y mucho más costosa que se ajuste a todos los cilindros. Un diseño de este tipo también permite a los fabricantes de motores producir fácilmente una "familia" de motores de diferentes diseños y/o números de cilindros sin necesidad de nuevos diseños de culatas.
