En un motor de pistón , la culata (también conocida como " cabeza ") se encuentra encima de los cilindros , [1] formando el techo de la cámara de combustión . En los motores de válvulas laterales, la cabeza es una simple placa de metal que contiene las bujías y posiblemente las aletas de disipación de calor . En los motores más modernos con válvulas en cabeza y árboles de levas en cabeza , la culata es un bloque metálico más complicado que también contiene los conductos de entrada y escape y, a menudo, conductos de refrigerante , componentes del tren de válvulas e inyectores de combustible .
Un motor de pistón normalmente tiene una culata por banco de cilindros .
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 las dos orillas.
La mayoría de los motores radiales tienen una culata para cada cilindro, aunque suele ser de forma monobloque en la que la culata forma parte integral del cilindro. Esto también es común en las motocicletas, y dichos componentes de culata/cilindro se denominan 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.
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 placa de metal atornillada a la parte superior del bloque del motor . Los motores de válvulas laterales alguna vez fueron universales, pero ahora están en gran medida obsoletos en los automóviles y se encuentran casi exclusivamente en motores pequeños como cortadoras de césped, desmalezadoras y motosierras.
Los motores de admisión sobre escape (IOE) combinaban 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), la culata contiene varios conductos de flujo de aire llamados puertos ; Los puertos de admisión entregan la carga de admisión de combustible + aire desde el colector de admisión a la cámara de combustión , y los puertos de escape dirigen los gases residuales de la combustión fuera de la cámara de combustión al colector de escape . Las válvulas abren y cierran los puertos, con las entradas desplazadas hacia adelante y hacia atrás desde los escapes. El cabezal también contiene las bujías y, en los motores refrigerados por agua , los conductos de refrigerante.
Un único árbol de levas ubicado en el bloque del motor utiliza varillas de empuje y balancines para accionar todas las válvulas.
Los motores OHV suelen ser más compactos que los motores OHC equivalentes, y menos piezas significan una producción más barata, pero han sido reemplazados en gran medida por diseños OHC, excepto en algunos motores V8 estadounidenses.
Un motor con árbol de levas en cabeza (OHC) ubica los árboles de levas en la culata, encima de la cámara de combustión. La eliminación de las varillas de empuje reduce la inercia del tren de válvulas y proporciona espacio para diseños de puertos optimizados, lo que proporciona un mayor potencial de potencia.
En un motor de un solo árbol de levas en cabeza (SOHC), el árbol de levas puede estar asentado centralmente entre las filas de válvulas o directamente encima de una sola fila de válvulas (reemplazando el accionamiento del balancín con taqués ). Los motores SOHC estuvieron ampliamente disponibles entre los años 1960 y 1990. (eliminando varillas de empuje pero aún utilizando balancines)
Los motores de doble árbol de levas en cabeza (DOHC) asientan un árbol de levas directamente encima de cada fila de válvulas de compensación (entradas interiores, escapes exteriores). [2] Los diseños DOHC permiten un posicionamiento óptimo de flujo cruzado de las válvulas para proporcionar un funcionamiento a mayores RPM . Por lo general, son de mayor tamaño (especialmente en ancho) que los motores OHV o SOHC equivalentes. Aunque un mayor número de componentes eleva los costos de producción, los motores DOHC se han utilizado ampliamente en los motores de automóviles desde la década de 1990.
