Los motores OHV (" overhead valve " o OHV en inglés) son una alternativa a los motores de válvulas laterales . Se pueden encontrar en todo tipo de arquitecturas de motores de cuatro tiempos ( en V , en línea , etc.). La disposición en la culata, es decir por encima del cilindro , permite una mejor circulación del gas y una mejor relación de compresión que los motores de válvulas laterales. Estos motores han sido el estándar en la industria automotriz durante varias décadas.
No confunda las válvulas en culata y el árbol de levas en culata porque un motor de válvulas en culata puede ser un "árbol de levas lateral" (sincronización de válvulas y balancín ).
Los primeros motores de combustión interna se basaban en motores de vapor y usaban válvulas deslizantes. Este fue el caso del primer motor Otto que funcionó con éxito por primera vez en 1876. A medida que los motores de combustión interna comenzaron a desarrollarse por separado de los motores de vapor, los motores de válvulas se volvieron cada vez más comunes, la mayor parte del tiempo. Los motores hasta la década de 1950 utilizaban un diseño de válvulas laterales (" flathead "en inglés).
A partir de 1885 y el Daimler Reitwagen , varios automóviles y motocicletas utilizaron válvulas de admisión de culata de cilindro de vacío ("atmosféricas") en lugar de un árbol de levas como en los motores OHV convencionales. Las válvulas de escape fueron accionadas por un árbol de levas ubicado en el bloque del motor como en los motores de válvulas laterales.
El prototipo de motor diesel de 1894 usaba válvulas en cabeza operadas por un árbol de levas, varillas de empuje y balancines, convirtiéndose así en uno de los primeros motores OHV. En 1896, William F. Davis registró la patente estadounidense 563,140 para un motor OHV que usa refrigerante para enfriar la culata. Sin embargo, en ese momento no se construyó ningún motor que funcionara con esta tecnología.
En 1898, en los Estados Unidos, el fabricante de bicicletas Walter Lorenzo Marr construyó un prototipo de triciclo propulsado por un monocilíndrico OHV. Marr fue contratado por Buick (entonces llamado Buick Auto-Vim and Power Company ) de 1899 a 1902, tiempo durante el cual se mejoró el diseño del motor OHV. Este motor empleaba balancines operados por varillas de empuje, que a su vez abrían las válvulas paralelas a los pistones.
Marr regresó a Buick en 1904 (después de fabricar una pequeña cantidad de Marr Auto-Car , con el primer motor conocido en utilizar tecnología de árbol de levas en cabeza ), el mismo año en que Buick presentó una patente para un motor. El primer motor OHV de producción del mundo se instaló en el modelo Buick B. El motor era un gemelo plano con dos válvulas por cilindro. Este motor hizo que Buick tuviera mucho éxito, y la empresa vendió 750 de estos coches en 1905.
Varios otros fabricantes comenzaron a producir motores OHV, como el motor vertical de 4 cilindros de los hermanos Wright (1906-1912).
Sin embargo, los motores de válvulas laterales siguieron siendo la norma hasta finales de la década de 1940, cuando comenzaron a ser reemplazados por motores OHV.
El primer motor de árbol de levas en cabeza (y válvula en cabeza) se remonta a 1902, sin embargo, el uso de este costoso diseño se limitó principalmente a automóviles de alto rendimiento durante muchas décadas ( Rolls-Royce , Isotta Fraschini , Duesenberg , Mercedes-Benz , Hispano-Suiza , Bugatti entre otros). Los motores de válvulas en cabeza gradualmente se hicieron más comunes desde la década de 1950 hasta la de 1990.
Este es particularmente el caso de Alfa-Romeo, que muy temprano desarrolló motores con doble árbol de levas y válvulas en culata en sus modelos deportivos ( Alfa Romeo 6C de 1927) y luego democratizó este sistema con un motor de 4 cilindros en hierro fundido. Aluminio de 1.900 cm3 le14 de enero de 1950en el Alfa Romeo 1900 .
En la Carrera Auto de las 500 Millas de Indianápolis de 1994 , el equipo Penske presentó un automóvil propulsado por el motor Mercedes-Benz 500I OHV fabricado a medida . Debido a una laguna en la normativa, a este motor OHV se le permitió utilizar una mayor cilindrada y una mayor presión de sobrealimentación, aumentando considerablemente su potencia en comparación con los motores de válvulas laterales utilizados por los otros equipos . El equipo Penske se clasificó desde la pole y ganó la carrera con una cómoda ventaja. Al principio del XXI ° siglo, varios motores V8 OHV de General Motors y Chrysler estaban usando un caudal variable para reducir el consumo de combustible y emisiones de escape.
Al principio del XXI ° siglo, la mayoría de los motores de automóviles (con la excepción de algunos motores V8 americano del Norte) utilizan un diseño de válvulas a la cabeza. En 2008, el primer motor OHV de producción que utiliza sincronización variable de válvulas se introdujo en la cuarta generación de Dodge Viper .
Los motores OHV tienen varias ventajas sobre los motores de válvulas laterales:
Sin embargo, en comparación con los motores de válvulas laterales, los motores OHV tienen inconvenientes:
En un motor con válvula en cabeza, el pánico de la válvula (incapacidad de la válvula para regresar a su asiento a tiempo ) puede causar fallas en el motor si las cabezas de las válvulas se mueven en el área barrida por el pistón.
Para evitar el pánico en las válvulas, se debe reducir el número de piezas móviles y su inercia.
La solución adecuada es la de un árbol de levas en cabeza por fila de válvulas. Esto elimina las partes intermedias pesadas entre la leva del árbol de levas y el vástago de la válvula, lo que permite alcanzar altas velocidades del motor. Una distribución desmodrómica elimina cualquier resorte de retorno y logra velocidades aún más altas sin riesgo de falla del motor.
En motores con sincronización rota, muchas partes móviles (válvulas, balancines, balancines) tienen una inercia significativa. Las dificultades que hay que superar para hacer funcionar correctamente un motor volteado a alta velocidad limitan su potencia específica. Sin embargo, la naturaleza compacta y la simplicidad de diseño y mantenimiento de estos motores ha justificado durante mucho tiempo su uso en vehículos de motor. Este uso persiste en motores de baja potencia, por ejemplo, de gran cilindrada estadounidense.
