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Sistema de distribución

Al igual que los pulmones del ser humano requieren del oxígeno para funcionar los tradicionales motores diésel y gasolina de los automóviles actuales necesitan aire para llevar a cabo sus ciclos de funcionamiento. La distribución es el conjunto de elementos que llevan a cabo el proceso de "respiración" de la mecánica y que permiten la entrada de aire a los cilindros y también la extracción de los gases de escape producidos en los mismos.
Arbol de levas
 

Tal y como vimos en el tutorial de Ciclo Otto, gasolina, cuatro tiempos, los motores de gasolina requieren para funcionar que en un momento determinado entre aire hacia el cilindro y que los gases de escape sean expulsados igualmente en un momento concreto, y esto es imprescindible igualmente en los motores de gasóleo. Como recordaréis, los elementos que permiten la entrada y salida de los gases al cilindro son las válvulas. Bien, todos los sistemas que regulan el movimiento de las mismas son los que conforman la distribución. 

Comenzando por lo más básico debemos saber que la inmensa mayoría de sistemas disponen de unas válvulas que se abren por un empujador mecánico situado en el llamado árbol de levas, mientras que su cierre se produce por la acción de un muelle que lleva la válvula hacia su posición de cerrado mientras ésta no es empujada. Analizado individualmente dicho proceso es muy sencillo, el árbol de levas tiene unas protuberancias llamadas levas que giran con el movimiento del motor, cuando la leva pasa por la zona de la válvula la empuja hacia abajo produciendo la apertura mientras que, al sobrepasarla, el muelle de la válvula obliga a ésta a cerrarse.
 
Cuatro árboles de levas

Lo complicado del sistema radica en establecer el modo en que el árbol de levas se mueve y cómo se establece un movimiento acompasado de todo el sistema para que cada válvula se accione en el momento y con la duración precisos. Aunque se llame árbol de levas en realidad este sistema se podría definir como un tubo cilíndrico que dispone en uno de sus extremos de un piñón. Dicho piñón se conecta con el cigüeñal de tal manera que al girar el cigüeñal obliga a girar al árbol de levas. El modo en el que se conectan el piñón del árbol de levas con el cigüeñal establece una de las diferencias principales entre los distintos sistemas de distribución existentes. 
 
Arbol de levas lateral con válvulas en cabeza

Un tema tremendamente importante es el de la relación de giro entre el cigüeñal y el árbol de levas. Tal y como ya sabemos el ciclo Otto (y también el diésel) se compone de cuatro tiempos: admisión, compresión, explosión y escape, que requieren dos vueltas completas del cigüeñal, pues se realizan dos fases por cada vuelta. Dado que el árbol de levas tiene que abrir y cerrar todas las válvulas una sola vez en dicho proceso (las de admisión en la fase de admisión y las de escape en la fase de escape), el giro del árbol de levas ha de ser justo la mitad del producido en el cigüeñal.
 
Válvulas y sistema de distribución

Aunque no lo estudiaremos en profundidad debido a su erradicación en los motores modernos los primeros automóviles contaban con árbol de levas y válvulas laterales. Más moderna aunque también desaparecida de la técnica actual es la distribución mediante varillas y balancines. En este caso el árbol de levas se sitúa también al lado del cigüeñal conectándose a éste por una cadena. El giro de la cadena hace que el árbol gire y las levas actúen contra una varilla que dirige este movimiento hacia las válvulas a través de un sistema de balancines. El proceso es el siguiente:

El cigüeñal hace girar al árbol de levas, la leva empuja a la varilla y ésta, a su vez, empuja hacia arriba a un balancín que, apoyado en un eje intermedio, empuja a la válvula hacia abajo para que ésta se abra. Debido a la disposición de este sistema su denominación es la de árbol de levas lateral con válvulas en cabeza, donde la cabeza se refiere a la zona superior del cilindro.
 
 


Posteriormente se estableció un proceso aparentemente más lógico en el que el árbol de levas se situaba en la zona superior del motor (cabeza) eliminando además las varillas para utilizar directamente el movimiento del cigüeñal a través del giro de la cadena. La denominación OHC proviene de Over Head Camshaft, o árbol de levas en cabeza, y tiene su origen en esta disposición. Cuando aparecieron árboles de levas separados para la admisión y el escape se comenzó a hablar de los motores DOHC o Double Over Head Camshaft, contando por tanto con un árbol de levas encargado de abrir las válvulas de admisión y otro destinado a las válvulas de escape.

El modo en el que se sitúan las válvulas en la zona superior del cilindro también condiciona la forma de la cámara de combustión. La existencia de dos árboles de levas permite ubicar las válvulas con cierto grado de inclinación, lo que origina las llamadas cámaras de combustión hemisféricas que disponen de determinadas ventajas dependiendo del régimen de giro de la mecánica.

Doble árbol de levas en cabeza
 

Aunque desde el principio hemos hablado únicamente de cadenas para unir el árbol de levas y el cigüeñal no ha sido éste el único elemento utilizado. A mediados de los años sesenta Pontiac y Fiat -con el 124 Sport- introdujeron como novedad tecnológica la correa. Diseñada con materiales especiales la correa permitía reducir el ruido y facilitar el proceso de construcción, aunque como inconveniente está la necesidad de cambiarla cada cierto tiempo debido a que se deteriora y termina rompiéndose, ocasionando en dicho caso una verdadera debacle mecánica.

Menos extendidas que las dos anteriores son las distribuciones por engranajes, en el que varios engranajes conectaban ambos sistemas moviendolos de manera solidaria. Un particular sistema es el de la distribución desmodrómica, cuya singularidad nos obligará a realizar un videotutorial propio en su momento. Baste por ahora con decir que en la distribución desmodrómica se eliminan los muelles de retorno y tanto la apertura como el cierre se producen por el movimiento de las levas.
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