tl dr: Las culatas (comúnmente llamadas simplemente "cabezas") son la gran pieza de metal que tapa y sella el extremo del orificio del cilindro.

Tipos de culatas:

Hay tres tipos básicos de culatas:

• Culata de cilindro de cabeza plana : estas cabezas de cilindro se usaron en motores más antiguos, como los motores Ford de cabeza plana (como se ve a continuación). La protuberancia ovalada en la parte superior de la culata es para el flujo de refrigerante. El refrigerante fluiría hacia arriba desde el bloque y a través de los pasajes en la cabeza (entre los orificios de los pernos) y saldría a través de este puerto ovalado en la parte superior.

  

• Culata de válvula superior (OHV) : este tipo de culata se ha utilizado ampliamente desde la década de 1950 y todavía se usa en la actualidad. Estos cabezales tienen las válvulas ubicadas dentro de ellos en lugar de en el bloque como el cabezal plano. Las válvulas se accionan indirectamente desde la leva a través de un tren de válvulas, que generalmente consta de elevadores (taqués), varillas de empuje y balancines. Una cabeza OHV generalmente se parece a estas cabezas Chevrolet a continuación. En la imagen, la superficie plana de la cabeza (lado derecho de la imagen) es la parte que mira hacia el bloque del motor. El lado izquierdo es donde se ven las puntas de las válvulas, los resortes de las válvulas, los retenedores y los protectores. Encima de estos es donde vería los balancines si estuvieran instalados.

  

• Cabeza de leva superior (OHC) : este tercer tipo de cabeza generalmente tiene el árbol de levas ubicado junto con la leva. Se llama "sobre la cabeza", porque la leva en realidad reside sobre la parte superior de la cabeza. El OHC puede tener una configuración simple (SOHC) o doble (DOHC). (Puede obtener más información sobre las diferencias entre un SOHC y un DOHC en esta publicación de SE ). Aquí hay algunas imágenes que muestran cabezas OHC:

  

  En esta imagen, es un poco difícil de ver, pero hay un árbol de levas (puedes ver el engranaje único a la izquierda de la cabeza) que se extiende a lo largo de la cabeza. Este único árbol de levas acciona las válvulas de admisión y escape que se encuentran en la cabeza.

  

  En esta imagen de un DOHC, puede ver los dos árboles de levas (encuentre dos engranajes a la derecha de la cabeza en la imagen). con DOHC, las válvulas se pueden accionar directamente (como en esta imagen) o con el uso de balancines.

Anatomía de una culata

• Primero, expliquemos un poco la culata Flathead. Como dije antes, es básicamente un trozo plano de metal que sella la parte superior del cilindro. En la imagen de arriba, la parte superior de la imagen (como dije) es la parte plana. Las muescas en la cabeza (la parte casi en forma de corazón) es la cámara de combustión. Aquí es donde la mezcla de aire y combustible tiene espacio para quemarse cuando el pistón está en el punto muerto superior (PMS) durante el encendido, entre los ciclos de compresión y potencia de un motor de ciclo Otto.

• Para comprender mejor lo que constituye la mayoría de las otras culatas, repasemos algunos de los conceptos básicos (Nota: algunas de estas cosas se mencionaron anteriormente, pero explicaré mejor cuáles son aquí):

• Culata desnuda : Este es el bloque de construcción principal de toda la estructura. Todos los demás componentes de los que hablaremos están unidos a la cabeza descubierta de alguna forma o moda.

• Válvula : generalmente enterrada dentro de la cabeza, esta es la parte que permite que la mezcla de aire/combustible entre en la cámara de combustión y los gases de escape salgan durante esa parte del ciclo Otto. La válvula es accionada en el momento preciso por el árbol de levas. Aquí hay una imagen representativa de una válvula:
• Resorte de válvula : Esto mantiene la válvula cerrada cuando no está abierta. Los resortes de válvula pueden constar de una, dos o incluso tres porciones de resorte diferentes (según la necesidad de diseño). Por lo general, solo los motores de muy alto rendimiento necesitan las presiones de resorte involucradas con tres (o triples) resortes. Aquí hay una imagen representativa de un resorte de válvula (estos son resortes de colmena, llamados así por su forma):

• Retenedor de resorte de válvula : El retenedor de resorte de válvula mantiene el resorte ubicado en el resorte. El retenedor está ubicado en el extremo superior del resorte (lejos de la cabeza). Mantiene el resorte en su lugar mientras se conecta simultáneamente a la válvula a través de trabas de retención (ver a continuación). Aquí hay una imagen representativa de un retenedor:

  

• Bloqueo del retenedor : El bloqueo (o llave) del retenedor está encajado entre la punta de la válvula y el retenedor. Se produce un ajuste de interferencia debido a la presión del resorte que empuja hacia arriba la traba, el ángulo de las trabas en relación con el vástago recto de la válvula y la pequeña lengüeta que encaja en la válvula. Aquí hay una imagen representativa de un bloqueo de retención:

  

  Esta es la mitad de un par de cerraduras. También puede ver el ángulo que se crea, junto con la pequeña pestaña que conecta la cerradura al vástago de la válvula.

• Sello de la válvula: el sello de la válvula está ubicado alrededor del vástago de la válvula en la parte superior de la guía de la válvula (ver a continuación) debajo del resorte de la válvula. Proporciona un sello para evitar que el aceite se filtre (o se bombee) en los conductos de admisión y escape. Aquí hay una imagen representativa de un sello de válvula:

  

  En la imagen se pueden ver dos válvulas (abajo a la derecha ya la izquierda). El sello de la válvula es el resorte que rodea la válvula, la pieza de polímero debajo y el metal que está debajo.

• Guía de válvula : la guía de válvula hace exactamente lo que su nombre indica: guía la válvula. La guía de la válvula es una pieza separada de metal, generalmente hecha de hierro fundido o bronce. La guía está separada del cabezal para que pueda reemplazarse si es necesario cuando se reconstruye un cabezal. Se introduce en el cabezal y proporciona una forma de mantener la válvula en una ubicación específica mientras permite que la válvula se mueva hacia arriba y hacia abajo durante el ciclo de apertura/cierre. Hay muchos tipos diferentes y diferentes aplicaciones para cada uno. Aquí hay una imagen representativa de diferentes guías de válvula:

  

• Asiento de la válvula : el asiento de la válvula es un material endurecido que se martilla en la cabeza y luego se corta en ángulos específicos para, junto con la válvula, crear un sello que mantiene los gases encerrados en la cámara de combustión durante el proceso de combustión. Los asientos de válvula generalmente están hechos de algún tipo de aleación de hierro, ya que tiende a soportar los rigores de una válvula de apertura/cierre durante su vida útil. Puede encontrar asientos en cabezas de hierro fundido (la mayoría de las veces), pero siempre encontrará asientos de válvulas en cabezas de aluminio. Sin estos, la válvula quitaría el aluminio del camino y pronto se dañaría. Aquí hay una imagen representativa de un asiento de válvula:

  

  En la imagen, he añadido dos óvalos amarillos. El asiento de la válvula se encuentra entre los dos óvalos. El asiento es la parte que está descolorida y parece haber sido maquinada en ángulo. Cuando se colocan los asientos, se mecaniza un lugar en la cabeza donde luego se introducirá el asiento. Luego, el asiento se corta en ángulos específicos para que la válvula haga un contacto perfecto con el asiento y cree un sello positivo. También puede ver en la imagen, en el centro de los círculos, la guía de la válvula asomándose hacia usted.

• Asiento de resorte : según el fabricante de la culata y el diseño de la culata, también puede haber un asiento de resorte, que puede proteger la culata de cilindros para que no se desgaste con el resorte. Como habrás adivinado, el asiento del resorte se extiende sobre la guía de la válvula y se coloca entre el resorte y la cabeza. Por lo general, los verá en cabezales de aluminio. En esta área, un fabricante también puede colocar cuñas de resorte de válvula para ajustar correctamente la altura del resorte.

  Aquí hay una imagen de la mayoría de las partes descritas anteriormente y cómo encajan todas (separadas, por supuesto):

  

• Cámara de combustión : La cámara de combustión es donde ocurre toda la acción. La forma de esto, además de las válvulas y la cúpula (o plato) del pistón, da forma a cómo se desplaza el frente de la llama después de que se produce la ignición del aire/combustible. Una cámara de combustión puede tener muchos tamaños y formas diferentes. Todo depende de lo que se necesita para el motor en particular. A continuación se muestra una imagen representativa de una cámara de combustión de puerto cerrado de Chevy (BBC) de bloque grande. En la imagen, se ve la cara de las válvulas de admisión (válvula más grande) y de escape (válvula más pequeña). Justo al lado derecho de las válvulas (a las 4 en punto de las válvulas) hay un orificio roscado. Aquí es donde sobresale la bujía.

  

  

  Aquí hay una cabeza OHV muy básica. Puede ver las diferentes partes de la cabeza anotadas para una mejor comprensión. Todos los cabezales con válvulas funcionan prácticamente de la misma manera, pero se pueden organizar de diferentes maneras, como ha visto en las imágenes de arriba . Aquí hay otra imagen que muestra la sección transversal de cómo se pueden ubicar las válvulas, el conducto de admisión y el conducto de escape dentro de la cabeza:

  

• Puertos de admisión/escape : Los puertos de admisión y escape son la parte de la cabeza que permite que la mezcla de aire/combustible ingrese al cilindro y que los gases de escape salgan del cilindro. El tamaño, la forma y la textura de estos pueden ayudar o dificultar la forma en que se produce el flujo de aire. Con un mayor flujo viene una mayor potencia y torque. Aquí hay una imagen representativa de una vista en corte de un puerto:

  

• Brocas y piezas adicionales : durante la fundición de las cabezas, se construyen pasajes de refrigerante en ellas. Esto permite que la cabeza purgue el exceso de calor del proceso de combustión.

Un cuarto tipo de cabeza, el jughead. En los viejos Buick antes de la década de 1920, era una válvula superior pero la cabeza no era removible, las válvulas eran removibles porque estaban en jaulas pero la cabeza no era removible. Para descabezar había que bajar más abajo y quitar toda la mitad superior del motor incluyendo las jarras. Por eso se le llamó motor malabarista.

"Culata" en general se refiere a un extremo o cierre de una parte que contiene presión, como la culata de un cilindro de motor, las tapas de un recipiente a presión, las tapas de un barril, etc. Nada que ver específicamente con juntas. Y un segundo uso de "cabeza" para presión, como "cabeza de vapor". La definición que usa "cabeza" para significar un extremo se ha usado generalmente como "cabeza de un perno o pasador, etc.