Distribución variable

Distribución variable

1. Sistema que permite modificar los ángulos de apertura y cierre de las válvulas (el de apertura es el más importante, ya que el de escape no tiene gran impacto en el funcionamiento del motor) para variar el tiempo de llenado y vaciado del cilindro en función de la velocidad de giro del motor

   • Objetivos
     • Reducción de emisión de contaminantes
     • Optimizar las prestaciones del motor en distintas condiciones de carga y operaciones
     • Ahorro de combustible
   • A bajas r.p.m., la distribución se adelanta favoreciendo el arranque y posterior encendido.
   • A altas r.p.m., la distribución se atrasa, permitiendo un mayor tiempo de apertura de válvulas para favorecer el llenado/vaciado del cilindro, aumentando así el rendimiento y potencia, y disminuyendo la emisión de contaminantes.

2. Desplazamiento del árbol de levas

   • Clasificación
     • VANOS
       • Por medio de la gestión electrónica del motor y de un electroimán se conecta una válvula 4-2, para lo cual un pistón hidráulico admite alternativamente presión del aceite del motor y se mantiene en sus dos posiciones iniciales posibles por medio de topes mecánicos. En el pistón se encuentra un eje dentado montado sobre rodamientos de baja fricción, que transforma la carrera del pistón por medio de un dentado helicoidal en un giro del árbol de levas con relación a la rueda dentada accionadora. El margen de ajuste es de 25 grados con respecto al cigüeñal.
         • Para lograr esto cuenta con un sistema propio que trabaja a 100 bar y cuenta con un depósito de aceite. La bomba de aceite está integrada en la unidad de regulación y se acciona por medio del árbol de levas de escape. La presión elevada del aceite es necesaria, para mantener el pistón regulador, que realiza la torsión de la rueda dentada hacia el árbol de levas de admisión por medio de un dentado helicoidal, en cualquier posición intermedia con seguridad. Para ello se requieren también 2 válvulas de mando electromagnéticas, así como 2 ruedas con marcas para la posición de los árboles de levas con sus correspondientes indicadores de posición.
           • Utilizado por BMW
     • VarioCam
       • El mecanismo hidráulico controlado por la ECU, al aumentar el régimen de vueltas del motor, empuja con dos patines y tensa la cadena de distribución, la cual provoca un desplazamiento de los árboles de levas y por lo tanto se produce un reajuste de los tiempos de apertura y cierre de las válvulas de admisión. Al reducir el número de vueltas del motor los muelles repliegan el mecanismo de empuje de la cadena a su posición inicial.
         • Utilizado por Porsche
     • VVT
       • Recibe las señales de los sensores de posición del cigüeñal, del sensor del árbol de levas y otros sensores, para que luego envíe señales de activación y de desactivación a la válvula de control de aceite
         • El funcionamiento de este sistema se basa en una carcasa impulsada por la cadena de distribución y la paleta fijada al árbol de levas mediante un tornillo. Entre la carcasa y la paleta se forman cámaras en las cuales se va alojar el aceite del motor para ocasionar que el árbol de levas gire a la derecha o la izquierda, según sea la dirección en que dirija el flujo de aceite la válvula OCV. Además, el controlador posee un pasador, llamado pasador de bloqueo que tiene la función de producir un bloqueo entre la paleta y la envoltura, mientras el circuito es llenado por completo.
           • A altas rpm la válvula OCV permite que las cámaras de aceite de adelanto del controlador se llenen de aceite y la paleta se mueva a la derecha, transmitiendo este movimiento de avance al árbol de levas. Esto se produce gracias a que las señales de activación son más anchas que las de desactivación
           • A bajas rpm, como las señales de activación son más angostas que las de desactivación, la OCV se mueve a la posición de retraso, permitiendo que las cámaras de aceite de retraso del controlador se llenen de aceite y la paleta se mueva a la izquierda y transmita este movimiento de retraso al árbol de levas.
           • Retención: las señales de activación y de desactivación tienen una anchura igual por lo que ambas cámaras de avance y de retraso son llenadas por igual y que la válvula OCV tomó una posición neutral manteniendo una distribución fija
         • Sus siglas significan Variación de Tiempo Valvular y es un sistema utilizado por Toyota, Daihatsu y Hyundai. . Es muy utilizado en la actualidad gracias a su buena economía del combustible.
   • Consiste en utilizar un variador de fase montado en su engranaje. Pueden ser discretos o continuos
     • Convertidores de fase
       • Consta principalmente un actuador electrohidráulico de dos ruedas dentadas, una recta y otra helicoidal, un muelle de contrapresión y una válvula de control. El actuador, gobernado por la ECU causa un aumento en la presión de aceite en el mecanismo, lo que permite un desacoplamiento en unos grados en el árbol
     • Es utilizado en motores con dos árboles de leva, variando la posición angular de los árboles de levas entre 10 a 20 grados entre sí y modificando el cruce de válvulas, la apertura de admisión y el cierre de admisión, sin alterar la alzada de levas ni tampoco la carrera de la válvula.

3. Alzada de levas variable

   • Hay una leva independiente para cada válvula en cada árbol de leva, en los cuales se aprovecha la presión del aceite para desplazar un pasador. Éste enclava a los balancines de alzada baja y apertura breve con el balancín de mayor alzada y apertura prolongada.
   • Clasificación
     • VALVETRONIC
       • El componente principal de este sistema es una palanca intermedia (sobre la que actúa el árbol de levas), que tiene una forma tal que solo la mitad del perfil en su extremo inferior tiene forma de boomerang y solo ella es capaz de actuar en la palanca de arrastre que abre la válvula de admisión. el inicio y final de esa mitad son determinados por la palanca de desviación, sobre cuyo extremo superior el árbol de excéntrica accionado por un motor eléctrico puede aplicar una presión en dirección del árbol de levas, cambiando el fulcro de la palanca y, por ende, también la parte efectiva del perfil en forma de boomerang
         • Utilizado por BMW. Regulación continua de los tiempos de apertura. La alzada de las válvulas varía desde los 0 a los 9,7 milímetros
     • VarioCam Plus
       • Sus componentes fundamentales son empujadores de vaso invertido cambiables (controlados por una electroválvula de 3 vías) para la alzada de válvulas. son concéntricos y pueden bloquearse con un bulón. Su interior tiene contacto con la leva pequeña y el exterior con la leva grande. En el mecanismo se integra, además, un sistema para el reglaje hidráulico del juego de válvulas.
         • Utilizado por Porsche. Como este sistema incorpora la posibilidad de variación de los tiempos de distribución del árbol de levas de admisión, para optimizar la separación y el solapamiento, al mecanismo de distribución variable, se le agregó a su nombre la palabra PLUS. La distribución variable y el control de carreras de válvulas están controladas por la unidad de mando del Motronic ME7.8, diseñada con una capacidad de proceso alta.
         • Para la marcha en vacío y una baja carga, los empujadores de vaso invertido doble funcionan sobre una leva plana (central) con una carrera de la válvula de admisión de 3mm, es decir, los empujadores funcionan sin acoplamiento. El empujador interno también soporta el elemento para la compensación hidráulica de juego de las válvulas. El empujador externo se mueve con relación al empujador interno dependiendo de la curva de elevación de la válvula de las dos levas externa, sin accionar la válvula. Los tiempos cortos de apertura permiten además una combustión de la mezcla en los cilindros más homogénea y eficaz.
         • Para una carga mayor, el sistema cambia a 2 levas más inclinadas con una carrera de válvula de 10 mm (par y potencia y máximos). El empujador interno y el externo están acoplados, siendo este último quien determina la carrera del pistón y sigue las curvas de elevación de las dos levas externas. La disposición doble de las 2 levas altas también sirve para reducir la presión superficial y para evitar el momento basculante
         • Para mejorar los niveles de consumo en carga parcial, es conveniente aprovechar la recirculación interna de gases de escape. El sistema de distribución variable conecta en este caso un cruce de válvulas más amplio, con carrera corta de las válvulas de admisión, con lo que se alarga el tiempo disponible para aspirar gases desde el colector de escape.
         • Las principales ventajas de este método son sus costes relativamente bajos, su peso reducido y una estabilidad superior del número de revoluciones. Sin embargo, la carga no es controlada completamente libre de estrangulaciones.
     • VTEC
       • Requiere una tercera leva por cilindro que entra en funcionamiento a altas r.p.m y cuyo balancín no actúa a bajas revoluciones. Al acelerar, la presión del aceite desplaza un vástago entre los balancines de las otras levas y el de la leva central, quedando todo el conjunto unido. Es ahí cuando los balancines son abiertos por la leva con mayor perfil (que es la central) y se incrementa el alzado de las válvulas y su momento de apertura y de cierre. Cuando el motor reduce el régimen de giro, el vástago se recoge y el balancín central queda suelto (el perfil que ahora actúa es el de las levas exteriores).
         • Las levas externas tienen perfiles suaves y la leva central tiene un tiempo de distribución más largo y la carrera de la leva más larga.
           • Utilizado por Honda, sus siglas corresponden a Tiempo Variable de Válvulas y Sistema de Control Electrónico de Elevación. En este método, los árboles de levas no se torsionan y se regula la fase, el tiempo y sección de apertura
     • VVT-i
       • El mecanismo consta de un solo balancín que actúa sobre las dos válvulas de admisión a la vez, el cual es accionado por dos levas de diferente perfil, uno suave y otro agresivo, el cual se trata de un bulón capaz de desplazarse si no actúa un tope. En un régimen alto de revoluciones, la ECU acciona este tope con una válvula hidráulica, bloqueándose el bulón, por lo que el perfil agresivo es quien acciona las válvulas. A bajas o medias r.p.m., el tope no está actuando y el bulón sube y baja, por lo que es la leva de perfil suave quien acciona las válvulas. En resumen, sistema se ayuda de la presión hidráulica para modificar la posición del árbol de levas en relación al cigüeñal. El árbol de levas se puede atrasar o adelantar 60º respecto del cigüeñal
         • Utilizado por Toyota. Sus siglas corresponden a Variable Valve Timing & Lift - Intelligent.