Distribucion variable automotriz by Walter Aliaga Garcia

DISTRIBUCION VARIABLE VALVULAR VALVULAS INTELIGENTES

“VÁLVULAS INTELIGENTES” Primera edición: Enero 2013 Tiraje: 500 ejemplares Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú Registro Nº 2013 - 01672 AUTORES: Ing. WALTER ROLANDO ALIAGA GARCÍA Ing. ARMANDO ANTONIO RUTTI SURICHAQUI Lic. RUBÉN PALACIOS GARCÍA REVISIÓN: Lic. Liliana Tacay Elescano Ing. Luz Huamán Mendoza COLABORACIÓN ESPECIAL: Ing. Juan Quilca Heredia Ing. Víctor Bustamante Sueldo Derechos reservados de los autores: El presente trabajo no puede ser, en parte o totalmente reproducido, memorizado en sistemas de archivo o transmitido en medios electrónicos, mecánicos, fotocopia o cualquier otro sin la autorización de los Autores. Impreso en los Talleres Gráficos Editora ASOL RUC: 10199068674 Jr. Cuzco Nº 425 Int. 21B - Huancayo Cel.: 964496614 Printed in Perú / Impreso en Perú

Ing.WALTER ROLANDO ALIAGA GARCIA Presidente Asociacion Autotronica del Peru Docente Mecanica Automotriz IESTP”AACD”

Ing. ARMANDO ANTONIO RUTTI SURICHAQUI Docente de Mecanica Automotriz UNCP- Tarma Docente Mecanica Automotriz IESTP”PICHANAQUI”

Lic. RUBEN PALACIOS GARCIA Docente Mecanica Automotriz IESTP “SIERRA LUMI”

Ing.Walter Rolando ALIAGA GARCIA    

Ing. Mecanico Prof. Electricidad y electronica Master Gestión Pedagogica Tec. Mecanico automotriz“Mecanica Progreso”

Profesor Escuela Choferes “JSA” Administrador “Mecanica Progreso” Gerente General SIA Ings. SA Director deL Instituto Peruano de Capacitacion Tecnologica, “IPITEC”,  Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Pichanaki”  Jefe Departamento Mecanica Automotriz IESTP “Pichanaki”  Docente de Mecanica Automotriz IESTP “AACD”  Coordinador Departamento Mecanica Automotriz IESTP “AACD”  Jefe Area Academica Mecanica Automotriz IESTP “AACD”  Presidente “Asociacion Autotronica del Peru”  Gerente SIA Ings. SAC Ing. Armando Antonio RUTTI SURICHAQUI  Ing. Mecanico  Master Gestión Pedagogica  Lic. Electromecanica UNEGV “La Cantuta”  Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Pichanaki”  Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Puerto Libre del Perene”  Docente de Mecanica Automotriz UNCP- Tarma    

Lic. RUBEN PALACIOS GARCIA      

Docente Mecanica Automotriz IESTP “SIERRA LUMI” Master Gestión Pedagogica Tecnico Profesional en Mecanica Automotriz IESTP A.Vierich Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Pichanaki” Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Puerto Libre del Perene” Docente de Mecanica Automotriz UNCP- Junin

ÍNDICE INTRODUCCIÓN HISTORIA DE LA DISTRIBUCIÓN VARIABLE O “VÁLVULAS INTELIGENTES”

11 15

LA DISTRIBUCIÓN VARIABLE 1.1. TRASLAPE O CRUCE DE VÁLVULAS 1.2. ELEMENTOS 1.2.1. ELEMENTOS MECÁNICOS a. Con cámaras de Paletas Hidráulicas b. Electro hidráulico en el eje de levas c. Cambiadores de fase con engranaje helicoidal d. Con Leva Excéntrica e. Alzado de Válvulas tipo vaso f. Con movimiento Axial g. Con levas Cónicas h. Con electroválvula en el Variador de Calado i. El Sistema Electrohidráulico Multiair (Inyección de Aire a Voluntad) 1.2.2.ELEMENTOS ELECTRÓNICOS 1.2.2.1. SENSORES a. Sensor de Caudal de Aire b. Sensor Posición de la Mariposa del Acelerador c. Sensor de RPM d. Sensor de Posición del Árbol de Levas e. Sensor de Temperatura del Motor 1.2.2.2. ACTUADORES a. Electroválvula. 1.2.2.3. UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO 1.3. TÉRMINOS 1.3.1. Paletas 1.3.2. Leva Agresiva 1.4. LA CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE 1.4.1. POR ANTIGÜEDAD DE USO Y FORMA DE MOVIMIENTO 1.4.2. POR LA ANTIGÜEDAD COMERCIAL 1.4.2.1. HONDA década de los 80 1.4.2.2. TOYOTA a. VVT Toyota

20 22 25 25 25 26 26 27 27 28 28 29 29 30 30 30 31 31 32 34 34 34 35 36 36 36 36 36 38 38 38 38

b. c.

VVT-i Toyota VVTL-i Toyota con los dos Sistemas 1.4.2.3. PORSCHE 1.4.2.4. BMW 1.4.3. POR EL MOVIMIENTO 1.4.3.1. VERTICAL 1.4.3.2. AXIAL U HORIZONTAL 1.5. TIPOS a. El calado del árbol de levas b. Variación de la carrera de las válvulas c. Los Mixtos que poseen los dos sistemas d. La distribución electrónica o Multiair 1.6. DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL 1.6.1. DIAGRAMA DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL 1.7. DIAGRAMA DISTRIBUCIÓN VARIABLE 2. MARCAS CON VARIACIÓN DE LA CARRERA DE LA VÁLVULA (ALZADA DE VÁLVULAS) 2.1. Sistema de Distribución Variable Honda VTEC 2.1.1. Funcionamiento del Honda VTEC: 2.1.2. Esquema de funcionamiento a alto régimen: 2.1.3. Control electrónico 2.1.4. Esquema del control electrónico del electro-válvula: 2.2. VALVELIFT (AUDI) 2.2.1. INTRODUCCIÓN 2.2.2. FUNCIONAMIENTO VALVELIFT 3. SISTEMAS CON CALADO DEL ÁRBOL DE LEVA 3.1. TOYOTA 3.1.1. INTRODUCCIÓN 3.1.2. FUNCIONAMIENTO VVT-i 3.1.3. FUNCIONAMIENTO VVT 3.1.4. FUNCIONAMIENTO DEL CONTROLADOR VVT-i DE CÁMARA DE PALETAS a. AVANCE DEL CONTROLADOR VVT-i: b. RETARDO DEL CONTROLADOR VVT-i: c. RETENCIÓN DEL CONTROLADOR VVT-i:

38 38 39 39 39 40 40 41 41 42 44 44 45 47 52 56 56 58 62 62 63 64 64 67 72 72 72 73 73 75 76 77 78

3.2 SISTEMA VANOS (BMW) 3.2.1. FUNCIONAMIENTO VANOS y Double- VANOS 3.2.1.1. Funcionamiento VANOS 3.2.1.2. Elementos del vanos BMW 3.2.1.3. Sistema VANOS con control de alzado de válvulas 3.2.1.4. Funcionamiento doble VANOS (Double- VANOS) 3.3. VARIOCAM (PORSCHE) 3.3.1. INTRODUCCIÓN 3.3.2. FUNCIONAMIENTO VARIOCAM 4. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE MIXTO 4.1. VALVETRONIC (BMW) 4.1.1. INTRODUCCIÓN 4.1.2. FUNCIONAMIENTO VALVETRONIC a. LEVA Y BALANCÍN SECUNDARIO ALEJADOS (BAJO RÉGIMEN) b. LEVA Y BALANCÍN SECUNDARIO EN APROXIMACIÓN MÁXIMA (ALTO RÉGIMEN) c. POSIBLES AVERÍAS 4.2. VARIOCAM- PLUS (PORSCHE) 4.2.1. INTRODUCCIÓN 4.2.2. FUNCIONAMIENTO VARIOCAM- PLUS 4.2.2.1. CVCP (LOS VARIADORES DE CALADO DE CÁMARA) 4.2.2.2. ALZADO DE LAS VÁLVULAS 4.3. MIVEC 4.3.1. LANZAMIENTO COMERCIAL 4.3.2. NUEVOS AVANCES 4.3.3. FUNCIONAMIENTO 4.3.4. LAS CARACTERÍSTICAS DELNUEVO SISTEMA DEMIVEC– 1 4.3.5. LAS CARACTERÍSTICAS DELNUEVO SISTEMA DEMIVEC– 2 4.4. VVTL-i TOYOTA 4.4.1. FUNCIONAMIENTO VVTL-i 4.4.1.1. VARIACIÓN DEL CALADO ÁRBOL DE LEVAS

79 80 80 80 82 84 85 85 86 90 90 90 91 93

94 97 99 99 101 102 107 110 110 111 112 115 116 117 118 119

4.4.1.2. VARIACIÓN ALZADA CON EL PATIN 5. MULTIAIR DISTRIBUCIÓN VARIABLE ELECTRÓNICA 5.1. FUNCIONAMIENTO 5.2. ELEMENTOS DEL MULTIAIR 5.2.1. Seguidor de Rodillos 5.2.2. Pistón Hidráulico 5.2.3. Electroválvula 5.2.4. Conjunto de válvula 5.3. LA ACTUACIÓN DEL AIRE EN EL PROCESO DE ADMISIÓN 6. DESARMADO, INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO 6.1. DESARMADO E INSTALACIÓN DEL CONTROLADOR DEL SISTEMA VVTi 6.1.1. MANTENIMIENTO DEL CONTROLADOR DEL SISTEMA VVT-i 6.1.2. MANTENIMIENTO DE LA VÁLVULA HIDRÁULICA DEL SISTEMA VVT-i 6.1.3. DESARMADO E INSTALACIÓN DEL SISTEMA VETC (HONDA) 6.1.4. DESMONTAJE DEL SISTEMA VARIOCAM 6.2. DESMONTAJE VANOS 6.3. MIVEC MITSUBISHI REFERENCIASBIBLIOGRÁFICAS REFERENCIAINFORMÁTICA- LINKOGRAFIA BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

119 121 121 123 123 125 126 127 129 133 133 133 137 141 142

143 149 151 152 153 155

INTRODUCCIÓN No solo las “Válvulas Inteligentes” están produciendo profundos y veloces cambios en la industria automotriz, en la cual se realiza una acción sinérgica entre diferentes ramas como la informática, controles, mecánica y electrónica para compensar y mejorar los elementos existentes que afectan las estructuras automotrices existentes. Considerando a la sinergia como la integración de las partes sea superior a la simple unión de estas .El desarrollo de la industria automotriz en el Perú es relevante, han arribado marcas y modelos con tecnología de punta que antes sólo se veía en las películas de ciencia ficción y que ahora son una realidad. Por lo que en primer lugar hay que tener a la gente capacitada para enfrentar el reto de seguir siendo una de las industrias más importantes del país. Hay

nuevos

elementos

mejora

rendimiento

comportamiento incorporados a los motores de automóviles. Estos elementos se caracterizan por tener algo en común, que son variables, es decir, varían para mejorar el rendimiento del vehículo y adaptarse a diferentes situaciones y exigencias técnicas. Los cambios en los sistemas automotrices son constantes debido a que es una ciencia aplicada, integradora de otras ciencias aplicadas tales como la telemática, la biónica, la electrónica, la mecánica, el control, la informática, entre otras, permite ver al todo como un sistema en el que se busca la optimización global del sistema

llamado

automóvil.

Estas

transformaciones

tienen

consecuencias muy diversas que exigen a los sistemas educativos la formación de profesionales altamente calificados que impulsen la reconversión productiva, la inserción en el mercado internacional y el crecimiento sostenible del país, en una perspectiva de desarrollo

humano. Esta es una de las principales causas por los cuales los mecánicos deben de buscar alternativas de capacitación e información acerca de esos cambios. Todas estas características de estos elementos que tienen objetivos finales comunes se basan en una idea principal e imprescindible para comprender el porqué de la creación de todos estos elementos de funcionamiento variable: la mejora del llenado en los motores de gasolina. Este tipo de elementos dedican su funcionamiento a extraer un mayor rendimiento del motor (mayor y mejor respuesta), así como una mayor progresividad (dando así al conductor más facilidades) y una variación muy significativa en los consumos de combustible. La distribución de válvulas variable es un sistema que hace variar el tiempo de apertura y cierre de las válvulas de admisión de aire (o escape de gases) en un motor de combustión interna alternativo, en función de las condiciones de régimen y de carga motor con objeto de optimizar el proceso de renovación de la carga. La proporción de masa de mezcla aire/combustible depende del tiempo disponible cuando se abren o cierran las válvulas de admisión y escape. Con objeto de dinamizar este proceso, hay un momento en que las dos válvulas (o cuatro) están abiertas a la vez, es lo que se denomina «cruce de válvulas» o traslape. En las zonas de bajas rpm, un cruce reducido favorece un ralentí estable y unas emisiones bajas. En altas RPM, el poco tiempo disponible requiere un mayor cruce, especialmente con elevada carga motor.

Al modificarse el tiempo de descarga o salida entre el cierre de las válvulas de escape y la apertura de las de admisión, varía el llenado de mezcla aire/combustible , obteniendo lo mejor de las dos situaciones en el comportamiento del motor para que sea óptima la combustión, dando por resultado un mayor aprovechamiento del combustible, emisiones de escape más limpias y máximo par motor. El sistema de calado utiliza la presión hidráulica para modificar la posición del árbol de levas de las válvulas de admisión en relación con el cigüeñal del motor. La posición del árbol de levas puede avanzarse o retrasarse en 60 grados de ángulo del cigüeñal.

Los Autores

HISTORIA DE LA DISTRIBUCIÓN VARIABLE O “VÁLVULAS INTELIGENTES” Se conoce como “Válvulas Inteligentes”, a las válvulas del Sistema de Distribución Variable de Toyota VVT-i (Variable Valve Timing Intelligence{Distribución Variable Inteligente de Válvulas}) que Honda lo denomina como: VTEC, (Variable Valve Timing and Lift

Electronic

Control{Distribución

Variable

con

Control

Electrónico}). Esto se debe a que en el sistema convencional el árbol de levas por lo tanto las mismas levas estaban completamente estáticas (cuando se sincronizaba se calibraba de tal manera que no se movía hasta cuando por falta de potencia debido a la altitud u otra necesidad se “adelantaba la Chispa”, utilizando la Lámpara Estroboscópica “que ya paso al recuerdo”), en el nuevo sistema estas se mueven a la solicitud del vehículo ya sea de potencia o velocidad del motor, cuando necesita mayores revoluciones y cuando están en ralentí o mínimo. El avance tecnológico o la adherencia de la Electrónica, la computación y la informática a la industria automotriz permiten la utilización de microprocesadores o computadoras en el funcionamiento del motor, esto ya había ocurrido con la inyección de combustible en la famosa “fullI inyection”, en la cual se usa los ECUs, los sensores y los actuadores. Los sistemas de distribución variable del calado del árbol de levas se usan en la mayoría de casos, con el DOHC o doble árbol de levas en la cabeza o culata. La mayor parte del diseño de los parámetros automotrices se realiza a nivel del mar, anteriormente cuando se utilizaba los carburadores y el distribuidor convencionales, se tenía que adelantar la chispa cuando estos vehículos arribaban a ciudades como la

nuestra, debido a la altitud y la consiguiente disminución de oxígeno en el aire, era necesario adelantar la chispa, para que retomara la potencia con la cual se le conocía a nivel del mar, este adelanto se realizaba con una pistola estroboscópica, variando los grados del ángulo de trabajo ( en los nuevos motores con inyección electrónica son los sensores y actuadores, mediante el ECU que se encargan de este trabajo).Un antecedente de estos Sistemas Variables los encontramos en el avance centrífugo de la chispa por contrapesas que entraba en acción cuando el avance por vacío dejaba de funcionar. A altas velocidades del motor, la mariposa del acelerador se abría totalmente y el vacío del múltiple bajaba al mínimo. Al aumentar la velocidad del motor, los contrapesos se separaban de la flecha. Estos estaban conectados a la leva de manera que, cuando se abrían, la leva se movía ligeramente en el sentido de rotación de la flecha del distribuidor. Esto hacia que los platinos se abrieran más pronto de lo que se hacía a bajas velocidades del motor, a alta velocidad los contrapesos se separaba y se adelantaba el tiempo del encendido. El avance de la chispa por vacío lo realizaba un diafragma conectado al cuerpo del distribuidor tradicional, mediante una manguera que iba de uno de los lados del diafragma del distribuidor a la base del carburador. Al abrirse la mariposa, el vacío parcial del múltiple flexionaba el diafragma y hacia girar la placa y los platinos. Al cambiar de posición en relación con la leva, los platinos se abrían antes y la chispa saltaba más pronto. Ya en manuales automotrices de 1960 en los Estados Unidos de Norte América, se mostraba una polea de levas, el cual se atornillaba a la leva de un motor Small Block Ford y poseía un mecanismo que funcionaba como un sistema de avance mecánico

en el distribuidor, para cuando las revoluciones subieran este avanzaba el tiempo de apertura las levas. También se cree que la ALFA ROMEO o la FIAT utilizaban un sistema similar. El sistema VVTi de Toyota no es nuevo, sin embargo, sistemas similares han sido utilizados por muchas décadas anteriormente. Pero no para motores de producción en masa o comerciales y menos para el control altamente efectivo de los sistemas de distribución variable de los motores modernos. El sistema VTEC de HONDA es relativamente nuevo efectivo y simple en comparación con un sistema altamente complejo como el utilizado por el sistema Toyota, Honda está haciendo motores que producen figuras de HP similarmente iguales que los mejores motores de competencia (RACING). Utilizando un sistema convencional de válvulas, es difícil mantener un motor multi-válvulas andando en las calles, debido a la insuficiencia de potencia al dar solamente 85 hp a 90hp por litro de gasolina. Se puede utilizar una leva más grande para obtener más hp fácilmente, pero solamente pero solamente está supeditado a revoluciones altas, a expensa de perder potencia a revoluciones bajas. Entonces con un poco de sentido común sé está haciendo más común el cambiar ese tipo de levas que limitaba la potencia mientras el motor estaba en funcionamiento normal. Sin embargo. La primera regulación de árboles de este tipo, fabricada en serie, se introdujo en un motor de 2 válvulas por cilindro de Alfa Romeo en 1987en el modelo Twin Spark de 2,0 litros, el cual también dispone de 2 árboles de levas en cabeza. Este motor gracias al convertidor de fase y a un doble encendido, da unos valores de rendimiento de 150 CV que, normalmente, solo los

alcanzan motores multiválvulas y, por tanto, demuestra cómo a pesar de usar un motor de 2 válvulas se consigue unos valores de potencia elevados. Si bien en el FIAT la Sincronización de válvulas variable comenzó con el motor de doble chispa el Twin Spark, con muy buen rendimiento para su cilindrada, pero es una de las zonas más débiles del motor de 16 válvulas. Es el variador de levas que controla el tiempo. Los síntomas son una ligera pérdida de rendimiento y un diesel tipo sonajero de la parte superior del motor, que aparece en el inicio y poco a poco dura más tiempo. Por lo tanto, es recomendable para cambiar el variador a pesar de su aparente buena condición a las 36000 millas (60.000 km). El variador tiene un problema a solamente en la versión anterior del 8V Twin Spark, ya que al utilizar un sistema diferente de variador de levas, también es el caso para las versiones 16v utilizadas en el Alfa Romeo 156 y los 147. El Sistema VTEC cuyo mecanismo fue diseñado por Ikuo Kajitani cuando trabajaba en el primer departamento de diseño de Honda. Entonces Nobuhiko Kawamoto era el presidente y le solicitó a Ikuo Kajitani que desarrollara un motor que fuera la base de los futuros motores de la compañía nipona. En un principio la propuesta surgió para crear un motor ligeramente más eficiente y más potente de lo normal, pero pronto Kawamoto presionó a Kajitani para que desarrollara un motor de 1.6 litros con 160cv de potencia (100cv/l) en una época en la que los motores erogaban un máximo de 70 u 80cv con ese mismo cubicaje. La inspiración del VTEC es simple; se fija en el cuerpo humano y su sistema respiratorio. Cuando los humanos estamos en reposo, sentados, parados o inclusive caminando, nuestro sistema respiratorio consume poco aire, ya que nuestros

músculos y cerebro requieren una cantidad moderada de oxígeno en ese momento. Cuando corremos o estamos bajo un estado estresante para el cuerpo, nuestros pulmones se abren (bronco dilatación) permitiendo una mayor oxigenación. De esta forma nuestro cuerpo se llena de oxigeno cuando lo necesita y conforme lo necesita, sin la necesidad de sobresaltar los pulmones en todo momento. Cuando a Kajitani le pidieron un motor de 1600cm³ con 160 cv, él dijo “It felt like a dream” (Parecía un sueño) ya que incluso para su ingenio esas cifras sonaban casi imposibles, pero cuando se introdujo el Honda Integra en abril de 1989 con motor DOHC VTEC, las palabras de Kajitani fueron “It was a true dream engine” (Era un verdadero motor de ensueño). De ahí el lema de “Honda, The power of Dreams” (El poder de los sueños). El sistema Multiair, ultimo avance tecnológico en cuanto a distribución

Variable,

que

nos

permite

tener

diferentes

comportamientos de funcionamiento en el motor, viene a ser un sistema

distribución

variable

completamente

electrónico,

quedando los anteriores modelos como meramente mecánicos, este sistema funciona controlando la entrada de aire a voluntad. Los motores para adquirir potencia tendrían que hacerse más grandes, pero no se puede por costo y espacio; por lo que es necesario tener en un mismo motor con diferentes comportamientos, es decir uno o dos motores dentro de uno solo. En los últimos años la tecnología automotriz ha avanzado a pasos gigantescos, por lo tanto el mantenimiento del novedoso sistema MULTIAIR, que permite abrir y cerrar la válvula de admisión a voluntad, durante el tiempo que se estime necesario, permitiendo la entrada de aire directamente dentro del cilindro, por lo que mejora el rendimiento y el comportamiento de

los motores que tienen incorporado este sistema, proponiendo así cubrir las expectativas de aprendizaje de los estudiantes y así de alguna

manera

reducir

alto

mantenimiento

las

concesionarias para disminuir dicho costo y aportar al avance de la ciencia en pos de un mejor futuro. 1.

LA DISTRIBUCIÓN VARIABLE La distribución variable valvular o las “válvulas inteligentes”

viene

solucionar

las

rígidas

normas

europeas

para

comercialización de automóviles en territorio de Unión Europea, la solución primeramente se centró en las emisiones de gases contaminantes para evitar el deterioro del medio ambiente, pero al realizar las innovaciones trajo como complemento el ahorro de combustible y el aumento de potencia. La relación de transmisión entre el cigüeñal, el árbol de levas y las válvulas casi nunca se tocó, pero la incidencia de la electrónica, la informática y la computación, en el automóvil, permitió utilizar la velocidad de las computadoras para dar órdenes y así mover el árbol de levas en sentido contrario, aumentando la duración del traslape, permitiendo la entrada de aire limpio o un traslape de mayor duración. Para el funcionamiento del sistema variable, es necesario que la válvula de admisión se abra antes de lo establecido e ideal que la válvula de escape lo haga antes del tiempo de escape; de esta manera limpiara de residuos al ingresar el aire en los cilindros y pueda colmar, aun a alta velocidad, ya que al girar más rápido el motor, más difícil resulta atiborrar los cilindros. Lo inoportuno es cuando se tiene que llenar a cada uno de los otros cilindros en la

apertura

válvula,

poder

incorporarse

aire

adecuadamente se pierde en el rendimiento final del motor. La distribución Variable contribuye a solucionar este problema al cambiar el momento de apertura y cierre de las válvulas en función de la sincronización del motor, algunos sistemas combinan controlando el tiempo de abertura y aumentando la carrera de la válvula al abrirse para admitir el aire. En conclusión, los sistemas de distribución variable dedican su funcionamiento a proporcionar a cada momento al cilindro de la cantidad de aire requerida, variando mediante diversos mecanismos el caudal de entrada y el tiempo durante el que entra en el cilindro, así como el tiempo que se encuentran en fase de apertura simultánea las válvulas de escape y las de admisión en el momento del inicio de la admisión. Vtec en Honda, VVT-i en el grupo Toyota, Vanos y Valvetronic en BMW…cada marca tiene unas siglas para denominar estos sistemas. Cada uno de los fabricantes intenta una evolución diferente. Se desarrollan diferentes soluciones a la distribución desde la década de los 80 y se pusieron a la venta en el mercado a finales de los 80 y principios de los 90, hasta la actualidad. Casi todas las marcas en el mercado mundial lo instalan ya en la mayoría de sus vehículos, o lo harán en breve. Todos los fabricantes lo hacen buscando un solo objetivo, rendimiento. El rendimiento es el denominador común a este tipo de sistemas [3]. Honda fue el pionero de estos sistemas como se le conoce ahora (electrónico- ECU), fue el primero en lanzarlo al mercado, también se le considera como el mejor, los sistemas Vanos de BMW y el VVT de Toyota, con sus sistemas primerizos, algunos totalmente mecánicos.

A continuación, algunos ejemplos de los sistemas más conocidos:  Audi- Valvelift  Toyota- VVT-i, VVTL-i  BMW- Vanos, Valvetronic, Double Vanos  Mitsubishi- MIVEC  Honda- VTEC, i-VTEC, VTEC-E, etc.  Citroën- VTC  Mercedes- dVVT  Porsche- VarioCam y VarioCam Plus En definitiva, se resume la distribución variable como la distribución en la cual el diagrama de distribución, la carrera de las válvulas o el accionamiento de éstas se adecúan al régimen del motor, adaptándose a los cambios que se experimentan como consecuencia de la variación de la carga y la velocidad del motor, para así conseguir una curva de coeficiente de llenado de los cilindros lo más lineal posible [3]. 1.1. TRASLAPE O CRUCE DE VÁLVULAS El periodo de cruce de válvulas tiene lugar en el inicio del tiempo de admisión, cuando la válvula de admisión ya está abierta y la de escape no se ha cerrado por completo. Los motores de serie tienen un cruce de válvulas de 15 a 30 grados de giro del cigüeñal. En el ejemplo de la figura superior la magnitud del cruce es de 20 grados. Los árboles de levas de los vehículos de carreras tienen cruces de válvulas que van de 60 a 100 grados.

FIG.N° 01

FIG. N°02 Un cruce adicional proporciona un llenado de cilindro más eficaz a altas revoluciones, pero produce un vacío en el motor más bajo, así como una mayor pobreza en el rendimiento en los bajos regímenes, en la calidad de marcha en ralentí y en la economía de combustible a baja velocidad.

Si la válvula de admisión se abre demasiado pronto, la calidad de marcha en ralentí se deteriora, mientras que el rendimiento en regímenes elevados no mejora demasiado. La velocidad máxima del pistón en el tiempo de admisión se alcanza antes de la apertura máxima de válvula, por lo que sí la válvula se abre antes, podría mejorar la respiración del motor. El factor del cruce de válvulas que afecta al rendimiento en regímenes elevados es el cierre de la válvula de escape. De hecho, aumentar el tamaño de la válvula de escape y su orificio correspondiente no suele considerarse demasiado adecuado para la obtención de más potencia, ya que la válvula de escape limita en mayor medida el flujo procedente del cilindro a medida que se cierra [3].

FIG. N°003

Un cruce elevado de válvulas puede generar problemas de holguras entre la válvula y el pistón, es decir, que podrían llegar a tocarse. La elevada alzada de las válvulas no causa este problema,

ya que el pistón está en una posición baja dentro del cilindro cuando la válvula se abre al máximo. 1.2. ELEMENTOS 1.2.1. ELEMENTOS MECÁNICOS a. Con Piñones completamente mecanicos

b. Con cámaras de Paletas Hidráulicas

FIG. N° 004

FIG. N° 005 c. Electro hidráulico en el eje de levas

FIG. N° 005

d. Cambiadores de fase con engranaje helicoidal

FIG. N° 006 e. Con Leva Excéntrica

FIG. N°007

f. Alzado de Válvulas tipo vaso

FIG. N°008

g. Con movimiento Axial

FIG. N °009

h. Con levas Cónicas

FIG. N°010 i. Con electroválvula en el Variador de Calado

FIG. N° 011

j. El Sistema Electrohidráulico Multiair (Inyección de Aire a Voluntad)

FIG. N°012 Sistema del Multiair

1.2.2. ELEMENTOS ELECTRÓNICOS

FIG. N° 13 Elementos electrónicos válvulas inteligentes

1.2.2.1. SENSORES a. Sensor de Caudal de Aire Llamados sensores másicos pues su señal es proporcional a la masa de aire (Kg/hora) que ingresa al motor. Su principio de funcionamiento es una aplicación de un dispositivo electrónico con puente de Wheatstone (Fig. 2.6). En donde una resistencia de formas variadas está puesta en la corriente de aire, de esta resistencia se extrae calor por medio del flujo de aire de forma variada, esta extracción hace que varíe el valor de su resistencia, lo que producirá una diferencia de tensión produciendo así una señal, que seprocesara en la ECU.

FIG.N °013 Conexionado de Resistencias en Puente de Wheatstone b. Sensor

Posición

Mariposa

del

Acelerador Es detipo resistivo, caracterizado por tener la capacidad de variar su resistencia en función de una posición determinada; es decir que se puede comparar su funcionamiento con la de un potenciómetro. Estos pueden ser de tipo: pista simple, pista doble o con interruptor de máximo y mínimo.

Este sensor envía una señal de tensión proporcional al ángulo de apertura de la mariposa de aceleración10.

FIG. N°014

c. Sensor de RPM Estos van colocados sobre la rueda dentada delvolante motor, pueden ser de tipo inductivos siendo los más utilizados para estefin o de efecto Hall.

FIG.N° 015 Ubicación del Sensor de rpm

Los sensores inductivos colocados en el volante motor (Fig 2.9) están formados básicamente por una bobina sobre un imán permanente

FIG.N°016 Sistema Hall d. Sensor de Posición del Árbol de Levas La señal emitida por él es de onda cuadrada. Un elemento Hall, que es un semiconductor recibe el campo magnético de un imán permanente cuando entre ambos sólo hay una ventana. Cuando una de las placas del rotor se interpone no recibe este campo y emite una señal cuadrada de tensión. Un cableado de este tipo de sensor tiene tres conductores. Uno de ellos tiene recibe polarización de la central o de la red del vehículo (5 V ó 12V), otro es masa y el tercero emite la señal del sensor. A diferencia de los sensores inductivos, este sistema de generación de pulsos necesita de una polarización para poder generar una señal. Los sensores de efecto hall reales funcionan con un esquema como el siguiente a Estado 0 b Estado 1

FIG.N掳 017 Principio de Funcionamiento de un Sensor Hall

Conocido tambi茅n como sensor de fase, pues este determina el instante en el cual uno de los pistones se encuentra en la parte superior, de igual como el anterior puede ser de tipo inductivo o de efecto Hall12. e. Sensor de Temperatura del Motor Existen dos variedades diferentes de sensores de temperatura, en funci贸n de la variaci贸n de resistencia con el cambio de temperatura, los cuales pueden ser de tipo NTC o PTC.

FIG.N°018 Forma Física de un Sensor de Temperatura NTC

1.2.2.2. ACTUADORES a. Electroválvula La electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para controlar el flujo de un fluido a través del conducto para la altura de apertura de la válvula de admisión. La válvula está controlada por una corriente eléctrica de poco voltaje a través de una bobina solenoidal. 1.2.2.3. UNIDAD

CONTROL

ELECTRÓNICO Es el principal elemento del control, ya que es el encargado de recibir señales de diversos sensores, las mismas que pueden ser de tipo analógico, digital o pulsatorias, que una vez ingresados en el sistema son comparadas con mapas de datos, para luego adoptar

una respuesta que comandara a los actuadores del sistema.“Una ECU de un automóvil moderno tiene un microprocesador de 32 bits a 40 Mhz, esto puede resultar gracioso si se compara con las capacidades que tienen los procesadores de una computadora personal de hasta 2,000 Mhz. Pero lo que lo hace muy eficiente es el código que está corriendo para hacer sus cálculos, que es diferente al de una PC; este código en promedio, usa un poco menos de un MB de memoria, en comparación con los 256 o 512 MB de una PC”.

Fig.N°019 ECU 1.3. TÉRMINOS 1.3.1. Paletas Elemento Fijado en el árbol de levas, componentes del controlador

VVTi, que se encuentra dentro de las cámaras de

paletas lugar donde se aplica la presión de aceite, para hacer girar el árbol de levas en el sentido del retardo 1.3.2. Leva Agresiva Es la tercera leva que tiene el sistema VTEC, se emplea esta tercera leva adicional de mucho mayor tamaño, por cada cilindro en el árbol de levas, que entra en funcionamiento a partir de un cierto

régimen de giro al hacerse solidario el balancín que debe moverla con los que accionan las otras dos levas, gracias a la presión del aceite. Esta leva pasa a controlar las válvulas de admisión y de escape, variando tiempo de apertura y alzado. Esta leva adicional está controlada electrónicamente y es más agresiva que las normales, es por ello que también se la llama leva caliente.

1.4. LA CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DISTRIBUCIÓN VARIABLE 1.4.1. POR LA ANTIGÜEDAD DE USO Y MOVIMIENTO Al clasificar se tiene que tener en cuenta a todos los sistemas y a los que han aparecido últimamente

FIG. N째 020

a. El calado del árbol de levas b. La carrera de las válvulas c. Los Mixtos que poseen los dos sistemas d. La distribución electrónica o Multiair.

1.4.2. POR LA ANTIGÜEDAD COMERCIAL 1.4.2.1. HONDA VTEC, sigla de Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, es un sistema de distribución variable de las válvulas de un motor de cuatro tiempos, desarrollado por la marca Honda e introducido al mercado en abril de 1989. 1.4.2.2. TOYOTA a. VVT Toyota El sistema de VVT es una leva controlada hidráulicamente en dos etapas que pone en fase el sistema, ofrecido a inicios de 1991 con el motor 4A-GE de 20-Válvulas b. VVT-i Toyota El sistema de Toyota VVT-i substituye al sistema VVT, VVT-i introducido en 1996, varía la sincronización de las válvulas del producto ajustando la relación entre la impulsión del árbol de levas (correa, tijeras-engranaje o cadena) y el árbol de levas del producto. La presión del aceite de motor se aplica a un actuador para ajustar la posición del árbol de levas. En 1998 c. VVTL-i Toyota Con Los Dos Sistemas En 1998, Toyota comenzó a ofrecer una nueva tecnología, VVTL-i, que puede alterar la elevación de la válvula (y la duración) así como la sincronización de la válvula. En el caso del motor de 16 de la válvula 2ZZ-GE, el motor tiene 2 árboles de levas, uno funcionando en las válvulas de admisión y otro funcionando en las válvulas de escape

1.4.2.3. PORSCHE VarioCam es un automóvil variable de la tecnología de sincronización de válvulas desarrollado por Porsche, VarioCam varía la sincronización de las válvulas de admisión mediante el ajuste de la tensión de la cadena de distribución que conecta los árboles de levas de admisión y escape. VarioCam fue utilizado por primera vez en el motor de 3,0 L 1992 en el Porsche 968 1.4.2.4. BMW VANOS

(abreviado

del

alemán

variables

Nockenwellensteuerung) es un automóvil variable de la tecnología de sincronización de válvulas desarrollado por BMW en colaboración con Continental Teves. VANOS varía la sincronización de las válvulas moviendo la posición de los árboles de levasen relación con el engranaje de accionamiento. Este movimiento varía de6grados de avanzada a 6grados de árbol de levas retardado. VANOS fue introducido por primera vez en 1992 en el motor BMWM50 utiliza en la Serie 5.

1.4.3. POR EL MOVIMIENTO EN EL ALZADO DE VÁLVULAS 1.4.3.1. VERTICAL

FIG.N°021 1.4.3.2. AXIAL U HORIZONTAL

FIG N°022

1.5. TIPOS a. El calado del árbol de levas También se le llamado de desplazamiento del árbol de levas o variadores de fase, este nombre lo tiene debido al ángulo que forma al desplazarse el eje de levas con respecto al cigüeñal denominado “calado”; las marcas las utilizan con muy pocas variantes, debido al derecho de patente, algunas marcas han adaptado este sistema pero con variantes en su diseño, pero siempre con su mayor logro la variación o el regreso del árbol de levas.

FIG N°023 El más utilizado es el que controla la admisión variando la posición angular del árbol de levas respecto al engranaje que lo arrastra. Esta variación se controla a través de un accionador electromagnético comandado por la computadora del motor, de forma que la presión del aceite en el mecanismo variador de fase permite ese desacoplamiento de unos grados en el árbol. En el convertidor de fase normalmente se regulan hacia adelante o hacia atrás los árboles de levas de admisión durante el

funcionamiento alrededor de 10º a 20ºcon respecto al ángulo entre árboles de levas (que corresponde a 20 - 40º del ángulo de calado respecto al cigüeñal. Para la construcción de tales mecanismos de regulación solo son adecuados aquellos mandos del árbol de levas en los quelas cadenas de distribución (o correa de distribución) discurra a lo largo de los 2árboles de levas o bien solo se accione el árbol de levas de escape. Entre la rueda de propulsión de accionamiento del árbol de levas y el árbol de levas de admisión se instala un mecanismo electrohidráulico de torsión, que lleva a cabo la torsión relativa deseada y que es gestionada electrónicamente. Durante la torsión del árbol de levas de admisión se modifican los siguientes parámetros del diagrama de distribución. - El cruce de válvulas - El inicio de la apertura de admisión - El fin del cierre de la válvula de admisión Estos parámetros tienen una influencia esencial sobre la potencia y el par motor, pero también sobre la calidad de la marcha en vacío, del comportamiento de los gases de escape y del consumo. [3] b. Variación de la carrera de las válvulas También llamado el de Alzado de Válvulas, se le llama variación de la carrera de las válvulas debido a un tercer lóbulo en el eje de levas que permite tener otra carrera de válvulas, las marcas que utilizan con sus respectivas variantes debido al derecho de patente.

FIG N°024 Los variadores de alzado de las válvulas son sistemas que dedican su funcionamiento a abrir en mayor o menor medida las válvulas para así favorecer el llenado del cilindro y conseguir un mejor rendimiento volumétrico a cada momento. Con este tipo de sistemas se consigue aumentar la potencia final al mejorar el llenado con una gran carrera de las válvulas demandada por el gran caudal de aire necesaria y mejora los consumos y la contaminación al favorecer el llenado a bajas revoluciones con poca apertura de las válvulas para favorecer la entrada del aire a gran velocidad en el momento de la apertura de la admisión (normalmente retardada para no tener pérdidas de carga hacia el escape) [1].

c. Los Mixtos que poseen los dos sistemas Son vehículos que utilizan los dos sistemas permanentemente, como en el caso se emplean carreras de válvula de 3,6 mm, en la segunda posición, para un régimen alto, se emplea la carrera de las válvulas de 11,4 mm.

FIGN°025 d. La distribución electrónica o Multiair En los anteriores sistemas la variación ocurrida manipulando el sistema de distribución, en este dispositivo lo que se varia a voluntad es el aire mediante una electro válvula, eliminando uno de los árboles de levas, sustituyendo por electro válvulas

FIG N°026

FIG N°027

1.6. DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL En la práctica el inicio de las diversas etapas no corresponde perfectamente a los puntos muertos del pistón (PMI y PMS). Su anticipo y su retraso están determinados por la conformación y disposición del árbol de levas, y de la sincronización, esta varía algunos grados en el diagrama circular. Antes de esto es necesario conocer que es un DOHC. EL SISTEMA SV O DE VÁLVULAS LATERALES.- Es el tipo de distribución que tiene levas y válvulas situadas al lado del cilindro. Este sistema, aunque es muy sencillo, ya que emplea pocos elementos para el accionamiento de las válvulas y reduce al máximo los efectos de la inercia producidos por el movimiento alternativo delos empujadores, se emplea poco en la actualidad, debido al excesivo volumen que requiere en la cámara de combustión, lo que origina bajas relaciones de compresión y, por tanto, poco rendimiento térmico.

EL SISTEMA OHV O DE LEVAS EN BLOQUE Y VÁLVULAS EN CULATA es el sistema más generalizado debido a su sencillez constructiva y a sus interesantes características de funcionamiento. Como elementos de enlace entre las levas y las válvulas emplean un sistema de empujadores y balancines, EL SISTEMA OHC O DE LEVAS Y VÁLVULAS EN CULATA es el medio más directo de transmitir el movimiento a las válvulas. Pero, aunque evita los efectos de inercia y de holgura, resulta más complejo ya que la colocación de los árboles sobre la culata requiere soportes especiales que dan al motor mayor altura y exigen en su fabricación elementos específicos para accionar la bomba de combustible, la bomba de aceite y el distribuidor del encendido, los cuales,

los

sistemas

anteriormente

descritos,

toman

movimiento desde el mismo eje que acciona las levas conocido como árbol de levas. EL SISTEMA DOHC O DE DOBLE ÁRBOL DE LEVAS Y VÁLVULAS EN CULATA es cuando contiene dos árboles de levas (admisión y escape) para 16 válvulas en la culata y a la vez la culata contiene las respectivas válvulas.

DIAGRAMA FUNCIONAMIENTO

FIG N째028

FIG N째 029

Gráfico donde se representan los ángulos de apertura y cierre de las válvulas de un motor de 4 tiempos. Se trata generalmente de un diagrama circular donde se representan los arcos de tiempo, referidos a los puntos muertos del pistón, durante los cuales las válvulas permanecen abiertas o cerradas. En un ciclo ideal de funcionamiento puede suponerse que las fases de apertura y cierre de las válvulas coinciden con la llegada del pistón a los puntos muertos. En la práctica, esta coincidencia se produce muy pocas veces y sólo a regímenes bajos. En efecto, es necesario un cierto tiempo para que la válvula pueda abrirse o cerrarse completamente; por tanto, las fases de apertura y cierre deberán iniciarse poco antes o después de los puntos muertos. El diagrama de apertura de la válvula de admisión se estudia siempre para que permita el máximo llenado del cilindro a una cierta velocidad. Por ello es necesario anticipar el inicio de la fase de apertura respecto al punto muerto superior, de manera que la válvula se

encuentre

suficientemente

abierta

cuando

pistón,

descendiendo, inicia la aspiración de la mezcla. En cambio, el cierre de la válvula es retrasado respecto al punto muerto inferior, con objeto de aprovechar la inercia de la mezcla (que continúa entrando incluso cuando el pistón comienza a subir). Cuanto más deprisa gira el motor, tanto más grande es la inercia de la mezcla y tanto mayor debe ser el retraso de cierre de la válvula. Del mismo modo, la válvula de escape empieza a abrirse antes que el pistón haya llegado al punto muerto inferior. Este avance determina la disminución de la presión en el cilindro y permite al pistón expulsar con mayor facilidad los gases quemados. La evacuación está además favorecida por el hecho de que la válvula,

cuando se inicia la fase de escape, se encuentra ya completamente abierta. La propia válvula, finalmente, se cierra con retraso respecto al punto muerto superior, y esto permite aprovechar del todo la inercia de los gases quemados. Por tanto, alrededor del punto muerto superior existe un breve espacio de tiempo en el cual ambas válvulas están abiertas. En este breve tiempo la depresión existente en el colector de escape favorece la evacuación de los gases quemados y facilita la entrada de la mezcla fresca por el conducto de admisión. El ángulo correspondiente al arco de tiempo en cuestión se define como ángulo de cruce de válvulas. Los valores de avance y de retraso en la apertura y el cierre de las válvulas dependen del tipo de motor y del uso a que va destinado. Un motor de competición (Racing), estudiado para regímenes altos, exigirá un ángulo de cruce más bien grande, superior al de un motor normal de turismo. Para conseguir un llenado de la cámara de explosión con la mayor cantidad de mezcla fresca (es decir, pera un mayor rendimiento del motor), es esencial el estudio de un ángulo de cruce apropiado.

FIG N°030 Una distribución muy cruzada permite un funcionamiento regular a regímenes altos, pero determina el reflujo parcial de la mezcla en el conducto de admisión a regímenes bajos. Además, uno apertura prolongada de la válvula de admisión provoca, a regímenes bajos, pérdidas de potencia por bombeo, turbulencia reducida en la cámara y baja velocidad del flujo de aire a través del difusor del carburador (mezcla imperfecta de aire y gasolina). Los ángulos de apertura y cierre de las válvulas dependen del propio calado de la distribución, de la conformación de las levas e incluso de los juegos entre empujadores y balancines. Los diagramas suministrados por las empresas constructoras son los que se obtienen con el motor frío, con los juegos prescritos para la puesta a punto (que no son generalmente iguales a los que existen durante el funcionamiento).

FIG N°031 Los tiempos de apertura y cierre de las válvulas no pueden ser instantáneos, ya que ello obligaría a tener aceleraciones infinitas en las partes móviles de la distribución provocando la rotura de las piezas. Ello conlleva a que los elementos de la distribución tengan que tomarse un cierto tiempo de transición desde que empiezan a abrir las válvulas hasta conseguir su total apertura. Debido a este tiempo el diagrama de la distribución teórico tiene variaciones, ya que para conseguir una apertura de válvulas plena en el inicio de la carrera hay que comenzar a abrir un poco antes. En la práctica, para conseguir un mejor llenado del cilindro se puede aprovechar la energía cinética de los gases. Esto implica un aumento del rendimiento volumétrico del motor, y por tanto un aumento de potencia. Para conseguirlo se adelantan y retrasan la

apertura y cierre de las válvulas adecuadamente consiguiendo los siguientes efectos en el denominado diagrama de distribución práctico: Puesto que el régimen de giro en los motores de automoción no es constante, lo ideal sería que el diagrama de distribución variase con él, adaptando los ángulos de cierre y apertura de las válvulas a los valores que maximizan el área de presión efectiva y por lo tanto, comportan el aumento del rendimiento volumétrico. De esta manera se conseguiría una renovación de carga óptima en cualquier régimen de giro. Por

sencillez,

diagrama

distribución

usado

tradicionalmente en los motores de automoción es fijo, el cual se diseña para conseguir una renovación de la carga óptima a unas revoluciones determinadas. Esto ha llevado a la clasificación de los motores en motores rápidos o lentos en función de si la renovación de la carga óptima se realiza a regímenes de giro elevados (buscando la mayor potencia debido alas altas revoluciones alcanzadas), o a regímenes bajos (buscando una curva de par más plana, propia de los motores elásticos).[1] 1.7. Diagrama distribución variable Con el desarrollo de la electrónica, se ha hecho posible construir mecanismos capaces de variar el diagrama de la distribución lo suficientemente baratos y eficaces para poder fabricarlos en serie. Junto con estos sistemas de ajuste del diagrama de distribución encontramos también sistemas que ayudan a mejorar el llenado de los cilindros tales como sistemas de escape variables o sistemas de admisión de longitud y sección variable o de resonancia,

creando así diversas mejoras que controlarán notablemente la contaminación y mejorarán el rendimiento. [1] Las variaciones que se encuentran del Diagrama de Distribución Variable con el diagrama convencional, está en el traslape que tiene una abertura de 33°.

FIG N°032

FIG N°033 Sincronización de la válvula tiene un efecto directo en la fase de admisión / escape del motor de combustión interna, tiene una influencia crucial sobre el rendimiento dinámico del motor y la economía de combustible. A diferencia del sistema convencional de válvula fijo, la tecnología VVT lleva la velocidad y motores de carga como

entradas

cambia

sincronización

correspondientemente bajo diferentes condiciones de trabajo

válvulas

Bajo condiciones de alta velocidad de carga: Bajo condición de carga baja de alta velocidad, el motor debe aumentar su ángulo de avance de la ingesta con el fin de tener un mejor rendimiento dinámico. Cuando el motor está funcionando a baja velocidad, el aire en el colector de admisión tiene una inercia relativamente baja, flujo de retorno del cilindro de gas en el colector de admisión son como para producir al final de las fases de admisión, debido a la alta presión en el cilindro. Sistema VVT se cierra la válvula de admisión con antelación para suprimir este tipo de flujo de retorno, como se muestra en la Figura Nº 034-1 Condición de alta velocidad de carga de alta: Cuando el motor está funcionando en condiciones de carga alta de alta velocidad, el aire en el colector de admisión tiene una velocidad relativa alta y la inercia, el sistema VVT pospone el cierre de la válvula de admisión para ampliar la cantidad de aire que fluye en el cilindro, como se muestra en la Figura N° 034-2. Este cambio en la sincronización de la válvula proporciona mejora el rendimiento dinámico del motor Condición de carga parcial: cuando el motor está funcionando a carga parcial, sistema VVT sube el tipo del motor EGR para mejorar el rendimiento de la emisión. Y el sistema VVT también minimiza la pérdida de bombeo durante la fase de admisión para optimizar la economía de combustible. Para conseguir estos dos objetivos, el sistema VVT abrir la válvula de admisión con antelación para crear un solapamiento de válvulas más grandes, como se muestra en la Fig.034-3 Inicio de baja temperatura y condiciones de marcha en vacío: sistema VVT disminuir el solapamiento de las válvulas durante el ralentí y baja temperatura de comienzo, como se muestra en la

Figura Nº 034-4. Cuando el motor está al ralentí, la vorticidad en la disminución del cilindro. VVT pospone el sistema abierto de la válvula de admisión por lo que habrá una diferencia de presión más grande entre el colector de admisión y el cilindro cuando la válvula se abre. Esto resulta en una mejor combustión en el cilindro. Esta es también la solución para el arranque a baja temperatura

FIG N°034

FIG N°035

DIFERENCIA ENTRE LOS DIAGRAMAS DE FUNCIONAMIENTO DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL

DISTRIBUCIÓN VARIABLE

TRASLAPE

15°

33°

ADMISIÓN

6° a PMS a 40° d PMI

18° a PMS a 72° d PMI

ESCAPE

31° a PMI a 9° d PMS

34° a PMI a 2° d PMS

ETAPA

MARCAS CON VARIACIÓN DE LA CARRERA DE LA VÁLVULA (ALZADA DE VÁLVULAS) 2.1. Sistema de Distribución Variable Honda VTEC El sistema VTEC(Variable Valve Timing and Lift Electronic

Control) de Honda es el más sofisticado de los sistemas variables que apareció primero (Honda fue pionero en la década de los 80 en usar este sistema, primero equipando los modelos deportivos de los Civic y CRX además del NSX, para luego ser un estándar en casi todos los modelos de la marca) que de otros fabricantes en forma comercial, en la variación del tiempo de apertura de las válvulas, que se conoce como Distribución Variable de Válvulas, que sólo se podían abrir en el momento que las válvulas de admisión/escape estaban abiertas simultáneamente a la vez (en el cruce o traslape), en la transición entre los tiempos de escape y admisión. La configuración VTEC altera tanto el tiempo de apertura de válvulas como su alzamiento. Entonces Nobuhiko Kawamoto era el presidente y le solicitó a Ikuo Kajitani(el mecanismo fue diseñado por Ikuo Kajitani) cuando trabajaba en el primer departamento de diseño de Honda para que desarrollara un motor que fuera la base de los futuros motores de la compañía nipona. En un principio la propuesta surgió para crear un motor ligeramente más eficiente y más potente de lo normal, pero pronto Kawamoto presionó a Kajitani para que desarrollara un motor de 1.6 litros con 160cv de potencia (100cv/l) en una época en la que los motores erogaban un máximo de 70 u 80cv con ese mismo cubicaje.

La inspiración del VTEC es simple; se fija en el cuerpo humano y su sistema respiratorio. Cuando los humanos estamos en reposo, sentados,

parados

inclusive

caminando,

nuestro

sistema

respiratorio consume poco aire, ya que nuestros músculos y cerebro requieren una cantidad moderada de oxígeno en ese momento. Cuando corremos o estamos bajo un estado estresante para el cuerpo, nuestros pulmones se abren (bronco dilatación) permitiendo una mayor oxigenación. De esta forma nuestro cuerpo se llena de oxigeno cuando lo necesita y conforme lo necesita, sin la necesidad de sobresaltar los pulmones en todo momento. Cuando a Kajitani le pidieron un motor de 1600cm³ con 160cv, él dijo "It felt like a dream" (Parecía un sueño) ya que incluso para su ingenio esas cifras sonaban casi imposibles, pero cuando se introdujo el Honda Integra en abril de 1989 con motor DOHC VTEC, las palabras de Kajitani fueron "It was a true dream engine" (Era un verdadero motor de ensueño). De ahí el lema de "Honda, The power of Dreams" (El poder de los sueños). 2.1.1. Funcionamiento del Honda VTEC: En su forma clásica utilizada en los motores DOHC (dibujo de arriba), hay dos tipos de levas diferentes: uno usado bajo condiciones de baja velocidad y otro que actúa sólo a altas vueltas (normalmente por encima de las 4900 rpm). Las levas de bajo régimen tienen un perfil suave para una buena respuesta en bajas, emisiones reducidas y poco consumo.

FIG N° 2-001 Por el contrario, la leva de alto régimen es como las levas de carreras, con un perfil agresivo y con una duración abierta de 290º en el caso del motor B18C5 del Integra [1].

FIGN° 2-002 El sistema se montó primero en los motores DOHC de alto rendimiento.

Constaba de tres levas (dos de bajo régimen –nº 2 en la figuray una de alto régimen entre las anteriores -nº 3- ) y 3 balancines para cada par de válvulas de admisión y de escape. A bajo y medio régimen los balancines de los extremos, que están alineados con las levas de bajas rpm (Nº 4 y 6), actúan directamente para abrir y cerrar las válvulas. El balancín extra de altas rpm (nº 5) se mueve hacia arriba y hacia abajo sobre el eje de balancines, actuando sobre un falso muelle de válvula (nº 10). A altas rpm el balancín extra de altas rpm (nº 5) se mueve solidariamente con el eje de balancines (y por consiguiente con las levas de bajas) y el conjunto es actuado directamente por la leva de altas rpm (Nº 3) [1].

FIG N° 2-003 La conexión y desconexión del balancín de alto rendimiento al eje de balancines se consigue mediante un sistema de pasador hidráulico situado en el eje de balancines (nº 7,8 y 9). A un determinado

régimen

motor,

ese

pasador

accionado

hidráulicamente se desliza por dentro de los tres balancines bloqueándolos juntos. Esto da el control del conjunto entero de balancines a la leva extra. Con su perfil más alto, la leva extra abre las válvulas aún más y durante más tiempo, permitiendo entrar mayor flujo de combustible y aire en la cámara de la combustión [1]. Con una carga más grande de combustible/aire y a mayores revoluciones, el motor genera más potencia. Una vez que el motor baja de vueltas, el pasador que bloquea el conjunto de balancines se suelta, permitiendo a las levas de bajo perfil y sus balancines reanudar su operación. La siguiente figura es un esquema del funcionamiento a bajo régimen:

FIG N° 2-004

FIG N° 2-005 Se puede observar cómo los balancines de bajas (E y F) no están anclados al de altas (G). Entonces, las levas externas (A y B)actúan directamente los balancines de bajas y, a través de esos balancines, las válvulas. El balancín del medio (altas rpm) es actuado por la leva de alto rendimiento, pero debido a que no está conectado a nada no produce ningún efecto [1]. 2.1.2. Esquema de funcionamiento a alto régimen: En el esquema se ve que a un predeterminado número de revoluciones por minuto (típicamente entre las 5000 y las 6000rpm), la centralita manda una señal a un distribuidor hidráulico que libera el aceite de la bomba hacia el pasador (D) por medio de una electroválvula en la dirección de la flecha. Esto une los balancines externos con el del medio, causando que los tres balancines se muevan juntos como uno solo [1].

2.1.3. Control electrónico El momento de cambio es manejado por una Unidad Electrónica de Control (ECU), que cambia la presión del aceite para activar el pasador hidráulico. El pasador hidráulico se desliza en su lugar rápida y suavemente, produciendo en el motor alto rendimiento casi instantáneamente. En el caso del motor B16A del CRX y Civic la ECU

PGM-F1

encarga

vigilar

constantemente

las

modificaciones que se producen en el motor tales como la carga, el régimen, la temperatura y la velocidad del vehículo. Estas informaciones son enviadas al ordenador de la inyección que, después de una interpretación, decide el modo de funcionamiento del motor [1]. Las condiciones necesarias para que se conmute a modo altos regímenes en el motor B16A son las siguientes: -

Régimen de motor por encima de las 5300 rpm

Velocidad del vehículo por encima de los 30 Km/h

Temperatura del líquido de refrigeración por encima de 60º C

Carga del motor, detectada al medir la depresión en el colector de admisión por medio del captador MAP.

2.1.4. Esquema del control electrónico del electroválvula:

FIG N° 2-006 Además, en función de la carga y del régimen del motor la ECU puede modificar el punto de conmutación:

FIG N° 2-007

FIG N° 2-008 Consecuencias en el diagrama de la distribución: En el diagrama de distribución de arriba se puede observar cómo, en el modo de alto régimen, los tiempos de apertura de las válvulas son mayores que en el modo bajo régimen, permitiendo un mejor llenado de los cilindros; la válvula de admisión se abre antes y se cierra más tarde y lo mismo ocurre con la de escape, teniendo también entre ellas un mayor tiempo de cruce. Cada modelo de Honda que equipa un motor VTEC DOHC ofrece, por litro, el mayor par y la mayor potencia entre los motores atmosféricos de su clase y con un consumo bastante reducido [1]. 2.2. VALVELIFT (AUDI) 2.2.1. INTRODUCCIÓN El AVS (Audi Valvelift System), que es un sistema de alzada de válvulas, que tiene una variación con anteriores, su movimiento es horizontal o axial que mediante unas levas y un circuito en la que

funciona un tetón con una electroválvula permite el aumento de la carrera del vástago de la válvula, para que de esta manera el traslape sea mayor. Audi ha presentado su nuevo sistema de control de válvulas denominado AVS (Audi Valvelift System), que se incorpora como novedad dentro de un paso lógica en la evolución de las mecánicas de los motores de combustión. Las ventajas que ofrece incluyen un mejorado comportamiento del motor con una respuesta más ágil al acelerador, un menor consumo de carburante y un tacto más suave del motor. Este sistema está basado en el actual sistema de apertura de válvulas variable en el tiempo y aporta el siguiente paso en la evolución de estos sistemas, ofreciendo una nueva variabilidad para la elevación de las propias válvulas. ¿Esto qué significa exactamente? Pues que se puede modificar la altura, dentro de unos determinados rangos, a la que se elevan las válvulas según la carga y la necesidad de rendimiento que se le está exigiendo al motor.[1] En su primer motor FSI (Inyección directa de gasolina) V6, el 2.8 montado por primera vez en un modelo del grupo VAG en el nuevo A6 (2007), Audi presentó un innovador motor que tiene como objetivo un consumo excelente en combinación con un sistema de distribución variable que puede permitir, en combinación con la inyección directa, un buen rendimiento a medio y alto régimen sin afectar demasiado a los buenos consumos. Este motor rinde 210 CV y se caracteriza por mantener esta potencia de forma constante desde las 5500 rpm hasta las 6800 rpm. Este sistema tiene como nombre Valvelift (figura N° 2.001). [1]

Figura N° 2-009 Combina muchas de las propiedades de los sistemas VTEC de HONDA, tales como el alzado de las válvulas a diferentes carreras y con diferentes momentos de apertura para crear turbulencias en el interior del cilindro y la apertura máxima de las válvulas a altas revoluciones para hacer un llenado más efectivo a mayor demanda de caudal. Por lo tanto, este sistema es un sistema dotado de unos tiempos de AAA y de RCA que pueden variar en función del control del árbol de levas y, además, consta también de un sistema de alzado controlado. Algo que también caracteriza a estos motores es que el Valvelift es un sistema de control de alzado y apertura de las válvulas en dos fases, es decir, no tiene un comportamiento progresivo ni constante.[1]

2.2.2. FUNCIONAMIENTO VALVELIFT El sistema Valvelift se basa en variar el alzado de las válvulas y el perfil de las levas con unas levas corredizas. La particularidad del sistema de Audi es que basa su funcionamiento en emplear levas distintas para accionar de forma diferente las válvulas, tal y como hace el sistema VTEC. Es un sistema de doble leva distinto a otros sistemas antes vistos en el mercado (figura). [1]

Figura N° 2-010 En el Valvelift, como en otros sistemas de doble leva, cada válvula de admisión se ha dotado de una leva normal y otra que le proporciona menos alzada y diferente tiempo de apertura. Estas dos levas tienen la particularidad, igual que un sistema VTEC-E de tener un alzado muy contenido en combinación con un AAA nulo respecto a PMS, para evitar las pérdidas de efectividad al mezclarse el aire limpio con los gases de escape. En el Valvelift cada una de las dos válvulas de admisión de cada cilindro tiene sus dos levas independientes. También, no hay elementos intermedios entre las levas y los balancines de rodillos que accionarán las válvulas, en

este sistema las levas se mueven de forma axial por el árbol de levas. [1] Para hacer funcionar este sistema de levas corredizas hay un conjunto de piezas en el sistema de admisión que lo hacen posible. En el árbol de levas hay una pieza flotante para cada cilindro (figura 2.011). Esta pieza gira de forma solidaria con el árbol de levas, pero se puede mover de forma axial con dos topes que determinaran su posición final y su posición inicial. Para mover esta pieza entre los dos extremos hasta los topes que delimitan su recorrido axial, el árbol de levas consta de un estriado (figura 2.012) para hacer encajar la pieza sobre éste. El recorrido que podrá hacer la pieza desde un extremo hasta el otro es algo inferior a 7 mm.

Figura N° 2-011

Figura N° 2-012

Para cada cilindro, en el árbol de levas de admisión tenemos cuatro levas. Cuando la pieza que contiene el conjunto de levas (figura 2.012), está en uno de los dos extremos de su recorrido axial, actúan las dos levas que tienen más alzada (una para cada válvula).

Cuando está en el extremo opuesto, actuarán las levas de menor alzado. En cada extremo de la pieza flotante hay una guía de tallado helicoidal (figura 2.013). Sobre cada guía y perpendicularmente al árbol de levas, hay un cilindro (figura 2.014) que puede entrar en esta guía. Por tanto, habrá dos cilindros para cada pieza flotante. Cuando el cilindro no actúa sobre el tallado helicoidal para hacer desplazar la pieza axialmente, esta pieza permanecerá en la última posición en la que está de forma permanente, gracias a la acción de un fiador esférico unió a un muelle (figura 2.14).

Figura N° 2-013

Figura N° 2-014

Cuando necesitamos mover la pieza axialmente hacia la otra posición en función del régimen del motor, uno de los cilindros saldrá de su casquillo para entrar en la guía (helicoidal) de la pieza flotante. Al tener libertad de movimiento axial la pieza con el conjunto de cuatro levas y no tenerlo el cilindro que se introducirá en la guía, la

pieza deslizará sobre el estriado hasta la otra posición a convenir. Si hay que volver a mover la pieza en el sentido opuesto, haremos funcionar el cilindro contrario, comandado por la centralita y empujado sobre la otra guía y así se moverá hacia la otra posición. Hay que destacar que el sistema actúa y desplaza las levas para hacer actuar las válvulas con diferente perfil de apertura y alzado en menos de lo que tarda el árbol en dar una vuelta (el equivalente a dos vueltas de giro del cigüeñal). El cambio de posición de la pieza flotante de las levas se debe realizar entre las 700 y las 4.000 rpm. Cuando actuamos por encima de un régimen de 4.000 rpm, sea a carga mínima o a carga parcial o completa, el motor actuará con las levas de perfil agresivo para asegurar la respuesta en caso de demanda del pedal del acelerador. En el momento del cambio el control electrónico del motor se encargará de variar el avance del encendido, la fase del árbol de levas o incluso cerrar momentáneamente la mariposa de gases para que el incremento de par producido al entrar un mayor caudal de aire de forma inminente en el cilindro no provoque un brusco e incómodo acelerón. También con este sistema se recurre a variadores de calado, para mayor suavidad de marcha y para conseguir un aumento progresivo del rendimiento y controlar el efecto EGR, tal y como se realiza en los motores i-VTEC. Dichos variadores de calado tienen el mismo perfil y funcionamiento que en los sistemas habituales hasta la fecha empleados por Audi y, por ejemplo, BMW (VANOS).[1]

Para realizar el movimiento de los cilindros para que entren en la guía se emplea un electroimán. Cuando estos electroimanes actúan, se extiende el cilindro con un desplazamiento de 4 mm. El propio perfil de la pieza flotante devuelve el cilindro hacia la posición inicial (contracción) cuando el árbol de levas da una vuelta completa. Las dos levas con más alzada en cada cilindro son iguales. Dan a la válvula el mismo AAA y el mismo RCA (también controlado por los variadores de calado). La apertura de estas levas se situará a 11 mm. Las levas de perfil más bajo (de bajo régimen) harán actuar a las válvulas con alzado de 5,7 y de 2,0 mm, variando también el momento de apertura y el tiempo de apertura. En este perfil de bajo régimen y baja carga, varía la forma en la que entra el aire por el conducto de admisión y, en consecuencia, crea una turbulencia que provoca un reparto regular del aire y la mezcla sobre el pistón (“squish”) y un movimiento transversal, provocado por la compleja forma superficial del pistón de inyección directa (“tumble”). El sistema Valvelift tiene un variador de calado o de fase continuo que puede variar el avance en admisión en 42º. También tiene otro igual en el árbol de levas de escape. [1] El innovador sistema presenta, por tanto, varias ventajas. Una de ellas es la baja fricción provocada por la sencillez del accionamiento y el bajo número de piezas que influyen al accionar las levas (funciona como un árbol de levas convencional sobre los balancines). Otra de las ventajas es que hay mayor rigidez que en otros sistemas en el movimiento y accionamiento de los árboles de levas. La tercera ventaja es que el exceso de fricción y de empleo de más piezas (y por tanto masas) que en un árbol sencillo es sólo durante una vuelta del árbol de admisión cada vez.

Los resultados de este complejo y, a la vez sencillo, sistema, en el motor V6 (a 90º) de 2776 cm3 y de inyección directa de gasolina (FSI) para el A6, son: - Potencia máxima: 210 CV entre 5.500 y 6.800 rpm. - Par máximo: 280 N·m entre 3.000 y 5.000 rpm. - Consumo mixto: 8,8 l/100 km. La razón por la cual se consiguen mantener unos valores más que suficientes y con excelentes consumos para un vehículo de 1615 kg. en vacío, es la combinación de la tecnología del grupo VAG, FSI y el sistema Valvelift, nunca antes empleado por este grupo de fabricantes en ninguno de sus vehículos. También hay que destacar que mediante una relación de compresión de 12:1 se consiguen, con el control de la inyección directa a más de 100 bares de presión (de gasolina), estos valores inéditos en el mercado. Otros motores de semejante potencia equipados sin árbol de levas con control de alzado de válvula y con inyección directa, como el 2.5 de BMW (Montado en la serie 5), tiene un consumo de 7,4 l cada 100 km, o lo que es lo mismo, 1,4 litros menos cada 100 km. El peso del BMW es de 1585 kg. [1]

SISTEMAS CON CALADO DEL ÁRBOL DE LEVA 3.1. TOYOTA 3.1.1. INTRODUCCIÓN Los primeros sistemas de Toyota VVT (“Variable Valve

Timing”) se emplearon en prototipos de competición para asegurar una respuesta mínima a bajo régimen, para evitar así las carencias de motores que, al estar destinados a la competición, dedicaban su buen funcionamiento a altas revoluciones exclusivamente. Este sistema experimental en las carreras y comercializado rápidamente en el mercado común por Toyota en la década de los 80, fue el primer sistema de variación de calado controlado de forma continua. Posteriormente el sistema VVT pasó a llamarse VVTi, quedando así reflejadas las mejoras de control electrónico sobre el sistema [1]. En modelos más recientes como el 1.8l VVTL-i atmosférico de 192 CV del Celica (1999) y el antiguo Corolla (2001- 2007) se empleó el sistema junto con un control del alzado de las válvulas que aportaría un gran resultado final en cuanto a potencia a altas revoluciones. El sistema de alzado de válvulas se basa en el empleo de un patín deslizante que puede limitar el recorrido de la válvula en función de su posición. Este sistema, como la mayoría de sistemas del mercado, está controlado mediante presión de aceite[1]. 3.1.2. FUNCIONAMIENTO VVT-i El sistema VVT-i (“Variable Valve Timing”) o “Temporización de Válvula Variable”, consiste en un sistema de variación del calado de la distribución. Este sistema consiste en un variador que puede

provocar un desfase entre el árbol de levas de escape y de admisión de 60º (figura 3-001.). Así podemos atrasar 60º la posición de la admisión para provocar el efecto de baja pérdida de carga provocado por el solapamiento excesivo e innecesario a bajo régimen del motor. [1]

FIG N° 3-001 Normalmente Toyota emplea estos sistemas de variación de fase de 60º en los árboles de admisión, siendo empleados en algunos modelos de mayor rendimiento para los árboles de escape [1]. 3.1.3. FUNCIONAMIENTO VVT Toyota, Daihatsu, Hyundai tienen uno de los sistema más comunes que se encuentran actualmente en algunos de los vehículos que vemos en nuestro entorno.

Las siglas VVT significan variación de tiempo Valvular. Las ventajas de este sistema radican en: -

Economía de combustible ya que utiliza solamente el necesario.

Menor contaminación Ambiental.

Aumento en la potencia del motor, mejorando el llenado de los cilindros. La computadora del sistema recibe las señales de los sensores

de posición del cigüeñal, del sensor del árbol de levas y otros sensores, para que luego de que estas han sido procesadas, envié señales de activación y de desactivación a la válvula de control de aceite para adelantar o retrasar el tiempo de apertura de las válvulas de admisión a través del control de VVT [1]. 3.1.4. FUNCIONAMIENTO

DEL

CONTROLADOR

VVTCÁMARA DE PALETAS El controlador del VVT es una envoltura o carcasa que es impulsada por la por la cadena de distribución y la paleta que está fijada al arbola de levas mediante un tornillo. Entre la envoltura 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, para adelantar el tiempo de apertura de las válvulas de admisión. 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.

De este modo se evita el golpeteo de la envoltura y la paleta durante el arranque del motor, luego de haber permanecido por un tiempo muy prolongado [3].

FIG N° 3- 002

a. AVANCE DEL CONTROLADOR VVT-i: En este estado las señales de activación son más anchas que las señales de desactivación, por lo que lo OCV se mueve a la posición desde adelanto, permitiendo que las cámaras de aceite de adelanto del controlador se llenen de aceite y la paleta se mueva a la derecha y transmita este movimiento de avance al árbol de levas [3].

FIG N° 3-003 Cuando la válvula OCV está colocada de la forma como se muestra en la figura de la izquierda por medio de la señal de avance recibida por la computadora, la presión de aceite resultante se aplica en la cámara de paletas del lado de avance de distribución para hacer girar el árbol de levas en dirección de avance de distribución[3].

b. RETARDO DEL CONTROLADOR VVT-i: En este caso las señales de activación de la OCV son mas angostas que las señales de desactivación, por lo que 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 [3].

FIG N° 3-004

Cuando la válvula OCV está colocada de la forma como se muestra en la figura de la izquierda por medio de la señal de retardo recibida por la computadora, la presión de aceite resultante se aplica en la cámara de paletas del lado de retardo de distribución para hacer girar el árbol de levas en dirección de retardo de distribución. [3]

c. RETENCIÓN DEL CONTROLADOR VVT-i: En esta condición podemos observar que 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 tomo una posición neutral manteniendo una distribución fija [3].

FIG N° 3-005 La ECU del motor calcula el ángulo de distribución de objetivo de acuerdo con el estado de recorrido para efectuar el control de la forma descrita anteriormente después de ajustar la distribución de objetivo, la distribución de válvulas es retenida manteniéndola

válvula de control de aceite de distribución del cigüeñal en posición neutra a menos que la cámara se llene de nuevo [3]. 3.2. SISTEMA VANOS (BMW) En 1992, con la introducción en el mercado de nuevos sistemas de distribución variable por parte de Honda y Toyota entre otros, el BMW decidió introducir el sistema VANOS en las mecánicas M50 de los BMW serie 5 (E34), un variador de calado que dedica su funcionamiento al desfase del árbol de levas de admisión respecto con el de escape[1]. Como pasa en la mayoría de estos sistemas, el VANOS tiene su transmisión de movimiento con cadena desde el cigüeñal hacia el árbol de levas de escape. A su vez, de este árbol, equipado con una doble corona, sale otra cadena que transmite el movimiento hasta el árbol de levas de admisión, haciendo de este árbol un árbol con calado variable al tener instalado en su polea conductora (donde encaja la cadena con la corona dentada) el sistema VANOS, un variador de fase que puede variar el diagrama de la distribución en función del cruce de válvulas requerido en cada momento [1]. En el año 1996 el sistema VANOS empezó a instalarse en las mecánicas M52 con un doble carácter, empleándose así un sistema de mayor complejidad que es capaz también de funcionar sobre el calado del árbol de levas de escape. Actualmente este sistema de Double- Vanos se emplea en todos los motores de BMW de 6 cilindros y en algunos de los motores de 4 cilindros de mayores prestaciones [1]. Con

funcionamiento

basado

bajo

nivel

contaminación y el bajo consumo, incluso en los modelos más

deportivos los motores de BMW son los que menos consumen y contaminan de su categoría. 3.2.1. FUNCIONAMIENTO VANOS y Double- VANOS 3.2.1.1. Funcionamiento VANOS Los variadores de calado de los sistemas VANOS de BMW (figura 3-006) consisten en dos cámaras que controlarán el avance o el retraso de la apertura de la admisión mediante la diferencia de presiones que se darán en el interior de dos cámaras que componen la polea sobre la que girará la corona dentada que será conducida por la cadena que transmite movimiento desde el escape hasta la admisión.

FIG N°3-006 3.2.1.2. ELEMENTOS DEL VANOS BMW Este sistema es controlado por la ECU mediante parámetros de carga, de contaminación (bajo resultados de la sonda Lambda) y de régimen y datos de temperatura de aceite y del motor (refrigerante), gracias a una válvula de control del flujo de aceite hacia el sistema (1). En función del avance que se desee en cada momento la presión entre ambas cámaras del sistema (2) se hará variar para

poder ejercer un trabajo coincidiendo con el eje de giro del árbol de levas. Dependiendo de la presión de aceite en ambas cámaras, se empujará en una dirección u otra el eje con dentado helicoidal que se acoplará al interior de la polea (3) que gira conduciendo al árbol de levas. Al avanzar este sistema la posición del eje dentado, debido a su forma helicoidal, hará avanzar sobre éste la polea ya que tiene un dentado interno también helicoidal. De esta forma, cuando el sistema introduce el eje dentado sobre la polea se provoca un calado diferente, al girar esta sobre sí misma un cierto ángulo. [1] En los primeros sistemas se trataba una variación del calado de la distribución de 15º, actualmente se pueden manejar calados de 60º de diferencia, más que suficientes para dar un gran avance de apertura a las válvulas a altas revoluciones para conseguir un mayor rendimiento. Los elementos de estos conocidos variadores de fase o de calado pueden verse con más precisión en el siguiente esquema (figura 3-007). Según este esquema la circulación de aceite a presión se puede realizar de dos maneras. La primera posición de la válvula (A) hasta F en la que el aceite entra en el variador para conseguir variar el ángulo del árbol de levas. La segunda posición de la válvula (E) provoca que el aceite del interior de las cámaras del variador de fase retorne hacia el circuito de lubricación. [1] A Entrada de aceite a presión en el circuito de lubricación B Lumbrera de entrada C Pistón distribuidor D Salida de aceite hacia el variador de fase

E Retorno de aceite en posición de válvula cerrada (calado inicial) F Entrada de aceite al variador de fase G Punto de accionamiento del variador de fase

FIG N° 3-007 3.2.1.3. Sistema VANOS con control de alzado de válvulas Una de las variantes de los sistemas VANOS que se comenzó a implantar en modelos de finales de los años 90, buscando un mejor rendimiento a bajas revoluciones y un menor consumo y nivel de contaminación, fue el sistema VANOS con control de alzado de las válvulas (figura 3-008). Este sistema copia algunas de las características de los sistemas de control de alzado variable que existían en el mercado, pero con la particularidad de ser el primero de los sistemas que puede controlar progresivamente el alzado de las válvulas. [1]

Levas troncocónicas

FIG N° 3-008 Este sistema consiste en un conjunto VANOS en admisión que con modificaciones en su funcionamiento puede variar la carrera de las válvulas de forma controlada. Mediante el mismo sistema hidráulico y un control electrónico perfeccionado, es posible hacer que en lugar de desplazarse el interior de la polea sobre el eje helicoidal, se pueda lograr un desplazamiento axial total de todo el conjunto del árbol de levas, que permitirá un juego axial, dadas las características de sus alojamientos. Cuando este sistema VANOS empuje mediante presión de aceite el árbol de levas que tiene en el extremo donde va conectado

con la polea de mando un eje helicoidal, variará el calado y se desplazará unos milímetros hacia el fondo de su alojamiento. Como las levas tienen una forma troncocónica, al desplazarse de forma axial el árbol, incidirán de diferente forma con las válvulas, de tal manera que variarán el alzado desde los 4,5 mm hasta los 10,5 mm; ambos perfiles de crestas son las que se encuentran en los dos límites de carrera de válvula. El sistema fue el antecesor del sistema Valvetronic (punto 4.5) y como principal limitación en su funcionamiento es que no se puede limitar el avance o el alzado de forma independiente, si no que al avanzar desplazaremos el árbol de levas de forma axial y provocaremos mayor apertura de las válvulas. [1] 3.2.1.4. Funcionamiento doble VANOS (DoubleVANOS) El

sistema

doble

VANOS

(figura

3-008)

incluye

perfeccionamiento del primer sistema. Este sistema basa su funcionamiento en la posibilidad de hacer un avance respecto al calado inicial en el árbol de escape de forma independiente al avance en el árbol de admisión. De esta manera, el efecto EGR (recirculación de gases de escape) garantiza una combustión a mayor temperatura y una combustión con menos gasolina. Este sistema está equipado de dos poleas que pueden variar su posición en función de la regulación provocada por presión de aceite en la admisión y en el escape. Su funcionamiento requiere de un tensor que, en función de la posición de ambos árboles mantenga la tensión de la cadena que los comunica de forma constante.

FIG N° 3-009 3.3. VARIOCAM (PORSCHE) 3.3.1. INTRODUCCIÓN En los sistemas de distribución variable como los que emplea Porsche desde 1992 en el modelo 968 se intenta ir más allá en la funcionalidad

del

vehículo por

tal

de conseguir

un mayor

rendimiento. Este sistema, llamado Variocam, nació con la idea de exprimir el rendimiento de unos motores que con unas características de construcción nada comunes (2990 cc repartidos en sus 4 cilindros en línea), empezaba a tener serios problemas de rendimiento para competir contra otros fabricantes.[1]

El motor se equipó con el sistema Variocam para obtener un aumento de par de más de 10 N·m y para obtener un incremento de potencia final de 5 CV, cifras más que significativas en un modelo de alto rendimiento que incrementando estos valores consiguió un control de emisiones más exhaustivos y una reducción del consumo. Variocam es un sistema sencillo, que intenta ofrecer el menor rozamiento y por tanto, la menor resistencia al avance posible con la meta de conseguir que el motor pueda subir de revoluciones sin pagar demasiado caro el aumento de masas en la distribución. Como vehículos deportivos que son, los sistemas de Porsche intentaban obtener rendimiento sin ceder terreno en aspectos como el nombrado incremento de masas o la funcionalidad a altas revoluciones. Bajo estas premisas, Porsche sacó al mercado este sistema en un modelo experimental como era el 968, sucesor del coupé 944, para acabar siendo instalado posteriormente en los 911 (993) de 1993. Este sistema basa su funcionamiento en modificar el recorrido de la cadena mediante un tensor hidráulico pilotado para poder variar el avance del árbol de levas de admisión respecto al de escape. [1] 3.3.2. FUNCIONAMIENTO VARIOCAM El funcionamiento del sistema Variocam (figura 3-009) trata de modificar el solape o cruce de válvulas mediante la modificación de la posición de la cadena.

FIG N° 3-009 En el sistema Variocam original se emplea el uso de una cadena que conduce mediante corona dentada el árbol de levas de escape. El árbol de levas de escape está conectado al árbol de levas de admisión por otra cadena. Esta última cadena, que hace posible el movimiento del árbol de levas de admisión tiene una longitud muy superior a la longitud necesaria, de tal forma que se precisa un tensor de gran recorrido para conseguir la tensión necesaria en la cadena. Este tensor efectúa un trabajo en ambos sentidos, tracción y retorno, para así evitar oscilaciones. Así, mediante la variación de la posición del tensor, desplazándose por el eje perpendicular a la cadena, pero manteniendo su tensión siempre constante, se varía la posición del árbol de levas de admisión respecto al de escape, y por tanto, el cruce de válvulas.

El sistema Variocam (figura 3-010) está pensado para actuar entre las 1500 y las 5500 rpm para poder conseguir así una regulación del solape de las válvulas. Según el fabricante se llegan a dar cifras superiores a 10 N·m de aumento del par al regular el cruce de válvulas y un aumento de potencia de 5 CV que permitían un motor con un gran par y una gran respuesta.

FIG N° 3-010 Para lograr un aumento del par significativo el tensor ha de ir regulado por la centralita del motor mediante un sistema hidráulico que determina en qué posición quedará el tensor (desplazado hacia arriba o hacia abajo) según se envíe presión de aceite sobre un conducto u otro (figura 3-011), siendo éste regulado por un sistema de válvulas que determinarán la posición más conveniente a cada momento.

FIG N° 3-011 El tensor podrá variar por tanto, el AAA del árbol de admisión hasta en 15º, suficientes para variar el diagrama de distribución del vehículo de una forma significativa para obtener los ya antes nombrados efectos positivos de este tipo de motores (menor contaminación, mayor respuesta y menor consumo). Cuando el motor se sitúa en un régimen bajo y con carga baja el cruce de válvulas es mínimo, para evitar precisamente el efecto negativo de mezclar gases de escape con mezcla fresca que entra en el cilindro. Cuando el conducto hace una mayor demanda de aceleración, mayor caudal de mezcla ha de entrar en el cilindro, la posición del tensor varía el recorrido de la cadena y provoca un AAA que mejora el llenado. Cuando el sistema se sitúa por encima de las 5500 rpm, con la finalidad de alcanzar una buena cifra de potencia final, el sistema de tensor de cadena sitúa a esta de forma que se avanza la apertura de las válvulas de admisión. El vehículo alcanzaba una cifra de 240 CV a 6500 rpm con un motor de 4 cilindros en línea de 2997 cc.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE MIXTO 4.1. VALVETRONIC (BMW) 4.1.1. INTRODUCCIÓN Sistema revolucionario de BMW que se caracteriza por tener un

sistema de admisión sin válvula de admisión de mariposa. En los motores con el sistema Valvetronic la cantidad de aire admitido y de escape se controla a cada instante. Habitualmente, cuando en un vehículo con motor de gasolina convencional (inyección directa o indirecta) el conductor pisa el pedal del acelerador al máximo, la mezcla proveniente de los conductos de admisión apenas sufren un ligero rozamiento aerodinámico contra la válvula mariposa. Si por el contrario accionamos el pedal para exigir al motor una carga media, obtendremos como resultado una mayor resistencia aerodinámica ofrecida por la válvula de mariposa de regulación de la admisión. Este problema se ve solucionado definitivamente por el sistema Valvetronic. Además de estas características de mejoras de rozamiento aerodinámico en cuanto a admisión el sistema de BMW presenta la posibilidad de regulación total del avance de apertura de admisión (AAA) y del retraso de cierre de admisión, así como un control total con regulación de (teóricamente) infinitas posiciones entre extremo y extremo del alzado de las válvulas. También se emplea este sistema en las válvulas de escape, aunque es menos notorio sobre el comportamiento del vehículo que en admisión. Bajo este sistema el control sobre el solape o cruce de válvulas es total y podemos conseguir un mayor rendimiento en un amplio régimen. También hay

que destacar la mejora de la suavidad sobre la marcha que presentan estos propulsores (progresivos y elásticos). A

continuación,

punto,

veremos

funcionamiento paso a paso del sistema Valvetronic con el fin de resolver algunas de las dudas de implantación que puedan plantear. [1] 4.1.2. FUNCIONAMIENTO VALVETRONIC Para crear el funcionamiento del sistema Valvetronic, en primer lugar, necesitamos un sistema de doble árbol de levas en culata (DOCH) con cuatro válvulas por cilindro, para extraer un mayor rendimiento del sistema. El árbol de levas de admisión y de escape, independientes, no han de ofrecer ningún aspecto diferente al convencional. Las diferencias comienzan en el objetivo donde actúa el árbol de levas. En un principio actuaríamos directamente sobre un balancín o directamente sobre la válvula por mediación de un taqué convencional (hidráulico o no). Cada leva actúa sobre un balancín intermedio o flotante (al que llamamos balancín principal), que actúa a su vez como una palanca, cuya tolerancia de ajuste es determinada por un taqué hidráulico en un extremo. En este sistema se inicia la apertura de la válvula al bajar sobre el vástago de la misma dicho balancín principal. El sistema está provisto de rodillos en sus piezas en constante fricción para evitar el desgaste y mejorar la suavidad de funcionamiento. El retroceso de la válvula sería provocado directamente sobre el muelle de la válvula (elemento convencional). [1]

FIG N° 4-001 Sobre el primer balancín se dispone un segundo balancín (balancín secundario), el cual actúa a su vez sobre el balancín principal, incidiendo sobre el rodillo opuesto en el mismo. El balancín secundario actúa sobre el balancín principal incidiendo sobre él en forma de cuña, de tal forma que los desplazamientos de los dos balancines son perpendiculares entre sí, dada la transmisión de movimiento que provoca la forma de cuña del extremo del balancín secundario sobre el principal. A su vez, el balancín secundario está, como el principal, dispuesto de forma flotante, de forma que la leva (del árbol de levas) actúa sobre dicho balancín secundario mediante el empuje directo sobre un rodillo (que evita fricciones) sobre su zona intermedia. Todo este conjunto de piezas lleva al objetivo final, como hemos dicho

anteriormente, de evitar que la válvula mariposa y la fricción del aire contra ella. La particularidad del sistema deriva finalmente en que el extremo opuesto a la cuña del balancín secundario no es fijo, sino que puede variar su posición acercando o alejando el balancín secundario a la leva del árbol.[1] Así, partiendo de una alzada de leva constante, podemos variar la carrera de la válvula de forma directamente proporcional a la distancia que haya entre el rodillo del balancín y la leva. De esta manera, no sólo controlamos la alzada de la leva a cada instante y de forma muy exacta, sino que también se produce un control sobre el AAA (avance apertura de admisión respecto al PMS) y sobre el RCA (retraso cierre de admisión) con lo que a su vez, y disponiendo de un sistema igual para las válvulas de escape (que se da en algunos modelos y motores) tenemos un control casi absoluto sobre el solape de válvulas y la cantidad de aire que deseamos introducir y extraer del cilindro. [1] a. LEVA

BALANCÍN

SECUNDARIO

ALEJADOS

(BAJO RÉGIMEN) Se produce un retraso en la incidencia del extremo en forma de cuña sobre el balancín principal (flotante). Este acto provoca a su vez el AAA y el RCA. La carrera o alzado de la válvula será mínimo ya que gran parte del contacto que se produce entre la cresta de la leva y el rodillo del balancín secundario (alzado de leva) se empleará para aproximarse al balancín, no haciéndose efectiva en su mayor parte. [1]

b. LEVA

BALANCÍN

SECUNDARIO

APROXIMACIÓN MÁXIMA (ALTO RÉGIMEN) Si por el contrario la leva y el balancín se encuentran lo más cerca posible, el desplazamiento que provoca el alzado de la leva sobre éste será mayor, siendo así más inmediata y directa la incidencia de la cuña sobre el balancín principal y provocando así, a su vez, una mayor alzada de la válvula. De esta forma también se deduce que antes se abrirá la válvula (AAA) y que se cerrará más tarde (RCA). [1]

FIG N° 4-002 Para

conseguir

variación

del

extremo

del

balancín

secundario, se monta el mismo sobre un apoyo giratorio dotado de una excéntrica, la cual, en función de su posición aleja o aproxima el balancín a la leva. El contacto del extremo del balancín y la

excéntrica se determina mediante un rodillo. Por último, para asegurar el firme contacto entre el balancín y la leva, está colocado un resorte de pinza que presiona el balancín contra el árbol tanto como la excéntrica mencionada le permite.

FIG N° 4-003 Para el accionamiento de cada válvula se necesita de una excéntrica que determine la posición, un conjunto de balancines, rodillos, muelle, leva y taqué. Para simplificar el sistema, todas las excéntricas se sitúan sobre un eje (árbol de excéntricas) que girará en un sentido u otro para dar mayor o menor apertura a las válvulas. Para lograr girar este eje de excéntricas, en la parte intermedia de éste se sitúa una corona dentada que quedará comandada por un tornillo sin fin colocado de forma tangencial a dicha corona para avanzar y atrasar el ángulo de dicha corona, que girará el eje al que

está soldada y que, a su vez, determinará el movimiento de las válvulas de admisión. El tornillo sin fin será accionado por un servomotor que irá gobernado por la centralita del motor en función de la señal de exigencia de carga que llegue desde el potenciómetro del pedal del acelerador y otros parámetros tales como el número de revoluciones por minuto del motor. [1] Gracias

todo

este

despliegue

piezas,

sólo

conseguiremos evitar la necesidad de tener una mariposa de gases en la admisión, sino que tendremos un gran abanico de posibilidades para abrir y cerrar las válvulas y, de esta manera, asegurar un mayor rendimiento volumétrico. Entre 0,25 mm (apertura mínima) y 9,7 mm (apertura máxima) podemos controlar mediante el servomotor en todo momento. El tiempo transcurrido entre una y otra posición, de extremo a extremo, es de aproximadamente, según BMW, de 0,3 segundos. Desde un punto de vista práctico el tiempo transcurrido desde que se da la señal del acelerador hasta que el sistema puede alcanzar el máximo alzado de las válvulas es menor al tiempo que requerirá el motor, en cualquier caso, para adquirir la velocidad necesaria para provocar ese aumento absoluto del alzado de las válvulas. [1] En cualquier caso, hemos de tener en cuenta que el motor casi siempre funcionará, en cualquier tipo de conducción, sin llegar al límite de la inclinación de las excéntricas, ya que este está reservado exclusivamente para el régimen máximo en el que el motor genera mayor potencia.

100

El rendimiento volumétrico se ve incrementado y controlado en toda la gama de revoluciones, sin que el compromiso entre bajos y altos regímenes se sometido al carácter del motor. Está también por encima del resto de sistemas de distribución variable en cuanto a actuación sobre la carrera de las válvulas y sobre el diagrama de distribución. Al disponer el motor de una renovación de la carga mucho más efectiva, obtenemos un menor consumo y una menor contaminación. [1]

FIG N° 4-004 c. POSIBLES AVERÍAS Teniendo en cuenta una posible avería del sistema de movimiento de las excéntricas, se puede llegar a recurrir a la regulación de gases mediante una válvula de mariposa que hay en

101

los colectores de admisión normalmente posicionada en máxima apertura para que el sistema funcione sin rozamiento aerodinámico con ésta. [1]

FIG N° 4-005

102

4.2. VARIOCAM- PLUS 4.2.1. INTRODUCCIÓN El

sistema

Variocam-

Plus

cambió

por

completo

planteamiento inicial que Porsche hacía partiendo de la base del Variocam. Con la finalidad de realizar unos motores de los cuales se pudieran obtener prestaciones mayores y una mejor respuesta incluso ajustando los resultados finales de consumo y de contaminación se fabricó este sistema, instalado por primera vez en los 996 Turbo (911 a partir del año 2000) que montaban motores de 3600 cc con potencia de 420 CV. Acto seguido Porsche montó el sistema, centrándose en una menor cantidad de emisiones contaminantes a la atmósfera, en los motores atmosféricos para el Carrera a partir de 2002 (911/996). [1] Estos motores se caracterizaban por obtener excelentes cifras de rendimiento (tabla), tanto por una curva de par alta como por una potencia final notable (figura 4-006). Como se puede ver en la gráfica de rendimiento del motor a plena carga (figura 4.18) el par máximo se sitúa gracias al sistema Variocam- Plus de forma bastante regular en la parte más alta de la curva durante un régimen de revoluciones muy amplio. Desde las 3000 rpm hasta las 7000 rpm el motor trabaja obteniendo cifras de Par por encima de 320 N·m. El resultado es una curva de potencia que por su carácter deportivo es aguda, pero que queda muy llena, sobretodo en su parte baja (a bajo régimen).

103

FIG N° 4-006 El planteamiento que hizo Porsche para sus nuevos motores fue radical respecto a las pocas novedades que ofrecía el efectivo modelo de tensor pilotado del Variocam, ofreciendo un nuevo sistema que regulaba los avances en ambos árboles mediante el conocido sistema de variación de calado empleado también por

104

BMW y con un sistema de válvulas inédito que proporcionaba la variación del alzado de éstas mediante un sistema que ofrecía poca resistencia de rozamiento y con un incremento mínimo de masas. Como puede verse en la figura, el sistema de distribución por cadena mediante tensores hidráulicos el motor Bóxer de 6 cilindros, característico de esta marca, transmite el movimiento desde el cigüeñal hasta los árboles de levas de escape, que a su vez transmiten mediante otras cadenas secundarias el movimiento a los árboles de admisión. Una característica peculiar de este motor es que la distribución de uno de los conjuntos de árboles (para una culata de tres cilindros) se hace desde la parte del frente de la distribución y la otra por detrás (para la otra culata), siendo necesario para esta transmisión un árbol dotado de engranajes en sus dos extremos. El motor quedará así, por tanto, de forma más compacta en el vano motor y de forma que la distribución compense las inercias por cada uno de los lados del motor, haciéndolo así más estable. 4.2.2.

FUNCIONAMIENTO VARIOCAM- PLUS

El sistema de funcionamiento del Variocam- Plus (figura 4-007) se divide en dos partes. En primer lugar se sitúan los variadores de calado de cámara (nombrados por Porsche como CVCP), en segundo lugar encontramos un sistema de variación de carrera de las válvulas. Este último sistema, innovador, fiable y que ha de tener una fabricación extremadamente precisa, puede llegar a variar la carrera de las válvulas mediante dos posiciones. En la primera posición, para condiciones de baja carga y régimen bajo, se emplean carreras de válvula de 3,6 mm, en la segunda posición, para un régimen alto, se emplea la carrera de las válvulas de 11,4 mm.

105

FIG N° 4-007 4.2.2.1. CVCP(LOS VARIADORES DE CALADO DE CÁMARA) En primer lugar, para controlar el solape de válvulas se emplea un común sistema de variación de calado (figuras 4-008 y 4-009), instalado en los árboles de admisión para conseguir una mejora del llenado controlando el cruce de las válvulas.

Figuras 4-008 y 4-009

106

El regulador de fase o de calado (figura 4.2.5 y 4.2.6) principalmente consiste en un estator (rojo, sobre el engranaje de la cadena, fijo al árbol), el rotor (verde, fijo a la cadena también) y las paletas insertadas (amarillas, insertadas en el rótor) y las dos tapas. [1]

FIG N° 4-010 El estator (figura 4-010) está equipado con la corona de la cadena en todo su perímetro. Esto transmite el movimiento de la cadena hacia el árbol de admisión. El rotor (figura 4.2.7) está asegurado al árbol de levas. La reposición del rotor y el estator es posible mediante un sistema de ajuste con cojinetes. Esta reposición está limitada por las paletas del rotor y mediante los topes del

107

estator. Las paletas o tabiques también limitan las dos cámaras que hay en el estator. Estas cámaras pueden ser llenadas con aceite alimentándolas mediante aceite introducido por los orificios y por guías en el rotor. Para asegurar un sellado eficiente, los pequeños muelles van instalados entre las paletas y el rotor. Cada una de las cámaras es sellada lateralmente mediante una tapa fija en la corona de la cadena. Si el ajuste está situado en uno de sus topes no se produce un retardo de apertura, con lo que el árbol de admisión trabaja con el máximo avance posible. Si el ajuste está situado en el otro de sus topes, a causa de la entrada de aceite desigual en las dos cámaras, obtendremos un avance de apertura menor y así un resultado óptimo a la hora del llenado a bajo régimen. Para controlar el llenado de una u otra cámara con la finalidad de controlar regularmente el avance y, por tanto, el solape de las válvulas, se emplea una válvula electrohidráulica de tres posiciones (figura 4-011). [1]

FIG N° 4-011

108

Mediante esta válvula podemos controlar la presión de aceite que tendremos en cada una de las dos cámaras (rotor y estator) para hacerlas variar entre sí el ángulo que sea necesario en cada momento en función del régimen. La válvula solenoide hidráulica es designada como una válvula de cuatro vías, que dependiendo de la unidad de control conecta una de las dos líneas de comando, conecta una de las dos líneas (A/B) con la presión de aceite proporcionada por la línea (P) y también abre la otra línea para permitir el flujo de aceite hacia el cárter (línea T). Si la línea A se presuriza con aceite, el ajustador se situará en la posición de dirección de avance. Si la línea B se presuriza con aceite, el ajustador se situará en posición de retardo de apertura de las válvulas. En la posición central, ambas líneas de control estarán cerradas y el árbol se mantendrá calado en la posición deseada. Además, una posición intermedia entre las tres posiciones descritas es regulable mediante la unidad de control. Esto no sólo permite un proceso muy rápido, sino que también permite una mejor estabilidad cuando queremos centrar la posición. En el esquema (figura 4-012) podemos ver como la bomba de aceite envía el aceite a presión desde el cárter hasta la válvula solenoide hidráulica (con una válvula anti rretorno para asegurar la presión en el sistema). La presión de aceite se envía mediante la vía P. Desde esta vía P y tal y como se ha descrito anteriormente, mediante el intercambio de las tres posiciones, se puede controlar la posición de forma continua de variador de calado respecto al árbol de levas.

109

FIG N° 4-012 Si tenemos la primera posición, se creará más presión en la vía B, con lo que se llenará la cámara del rotor (figura 4-010) provocando una diferencia de presión en aumento respecto a la del estator (A). Esto provocará un movimiento de giro en la dirección 1 que hará que el retardo de apertura aumente hasta el tope de máximo retardo. El aceite se vaciará por el estator (A) hacia la vía T (retorno hacia el cárter). Si por el contrario, tenemos la válvula en la posición opuesta, en la que las vías no están cruzadas, el sistema creará presión en la vía del estator (A), con lo que se producirá el efecto contrario. El aceite se vaciará por el rotor (B) hacia la vía T (retorno al cárter). 4.2.2.2. ALZADO DE LAS VÁLVULAS El sistema de ajuste del alzado de las válvulas consiste en unos taqués de base plana (figura 4-013), conmutables, que son accionados

por

presión

hidráulica

mediante

una

válvula

electrohidráulica de 3 fases y 2 vías. Dos perfiles de cámara son empleados en el árbol de levas, es posible seleccionar los diferentes

110

perfiles seleccionando los taqués, así conseguiremos los diferentes alzados. Estos taqués de base plana se montan en la admisión del motor. Éstos consisten en dos taqués (uno montado dentro del otro) que pueden hacerse solidarios mediante el empleo de un pequeño bulón en el interior de estos. Una vez se aseguran entre sí, el taqué interior entra en contacto con las levas de bajo perfil y el externo con las de perfil agresivo. [1]

Fig. N° 4-013 1. Taqué exterior (altas rpm) 2. Taqué interior (bajas rpm) 3. Muelle retornobulón 4. Bulón 5. Vástago de la válvula 6. Muelle de válvula Un muelle es instalado en el interior del taqué interior para provocar el retorno en caso de tener una pérdida de presión de aceite y conseguir que los dos taqués dejen de moverse de forma solidaria.

111

El control de variación de apertura tiene un ajuste de 0 a 40º que se complementa con este sistema. Cuando el motor se encuentra cerca del régimen mínimo (ralentí) o cerca de este régimen

(figura

4-014),

control

del

motor

optimiza

funcionamiento accionando este sistema con máximo retraso de apertura y con un alzado de válvula de 3,6 mm (al no haber presión hidráulica que presione el bulón). Estos resultados también favorecen el rendimiento con una menor superficie de fricción, un decrecimiento de la pérdida de carga por las válvulas de escape y con unos gases de las combustiones anteriores en la cámara para una rápida combustión (mayor temperatura con baja carga). Como el tiempo de apertura de las válvulas es variable, la carrera mínima de las válvulas puede mantenerse a carga parcial para ser optimizado el rendimiento mediante el control del solape de las válvulas (aumentando el avance). [1]

FIG N° 4-014 En condiciones de plena carga (figura 4-015) se da un alto pico de par y de potencia gracias a una baja pérdida en el proceso de intercambio (finalización escape e inicio de la admisión) mediante una gran precisión mecánica de los elementos. En estas condiciones se actúa con el máximo avance de admisión y con la máxima

112

apertura de las válvulas, cuya carrera será, mediante el perfil de altas revoluciones, de 11,2 mm. Además, los tiempos de apertura y cierre también son modificados (hay una mayor cresta en este grupo de levas) para conseguir mayor entrada de aire y mejor evacuación de los gases de escape. Para comprender mejor cuando entra en funcionamiento el sistema Variocam- Plus, en el siguiente gráfico de par y potencia (figura 4-015) de un Porsche Turbo GT2 996 de 462 CV de potencia (340 kW). [1]

Figura 4-015 Función de las rpm en 6ª. Como podemos ver en este gráfico, en función de la carga requerida, haremos actuar el alzado y tiempo de las válvulas tal y como

hemos

descrito

anteriormente.

hacemos

alto

requerimiento de carga pisando el pedal con bastante recorrido, la actuación de las levas de perfil agresivo no se hará esperar más allá de las 1250 rpm (junto con un avance de apertura mayor controlado por el CVCP). Si, por el contrario, no requerimos toda la carga posible del motor (que determinará el par máximo que el motor podrá

113

entregar a cada momento) el sistema de avance se combinará con el alzado variable de las válvulas para optimizar el rendimiento. En este ejemplo hay que tener en cuenta que empleamos un motor Turbo de altas prestaciones en las que la admisión puede ser forzada por el alto empuje de presión de turbo. En un motor atmosférico, como en el carrera (320 CV) encontraremos una curva de par diferente, inferior y con una entrada del funcionamiento de alzado de las válvulas más retardado a plena carga. El sistema del Turbo GT2 de Porsche se destaca por ser diferente al atmosférico, siendo las carreras de válvulas de 3 mm a bajo régimen y carga y de 10 mm a plena carga.[1] 4.3. MIVEC MIVEC (Mitsubishi Innovative sistema desincronización de válvulas de control electrónico)es el nombre de marca de una sincronización de válvulas variable (VVT) la tecnología de motores desarrollada por Mitsubishi Motors. MIVEC, al igual que otros sistemas similares, varía la sincronización de los árboles de levas de admisión y escape que aumenta la potencia y el par de salida a través de una amplia gama de revoluciones al mismo tiempo ser capaz de ayudar aponer en cola un turbo compresor más rápidamente. 4.3.1. LANZAMIENTO COMERCIAL MIVEC fue introducido por primera vez en 1992 en su motor 4G92, un 1.597ccde aspiración natural de16 válvulas DOHC recta-4. En el momento, la primera generación del sistema fue llamado sincronización de válvulas Mitsubishi Innovative y control electrónico de elevación. Los primeros vehículos que utilizan este fuera el portón

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trasero Mitsubishi Mirage y el sedán Mitsubishi Lancer. Mientras que el motor 4G92 convencional previsto145 CV(107kW143 CV)a 7000 rpm, el motor MIVEC equipado podría alcanzar175CV (129 kW; 173 CV) a 7500rpm. Mejoras similares se observaron cuando. La tecnología se aplicó a laFTOMitsubishi1994, cuya parte superiorspec variante GPX tenía una 6A121997 cc DOHCV6 de 24 válvulas con una potencia máxima de 200 CV (147kW197CV) a 7500rpm. El modelo GR Por lo demás idéntico motor no era MIVEC equipado, produce170 CV(125kW168CV) a 7000 rpm por comparación. Aunque inicialmente diseñado para mejorar el rendimiento, el sistema ha sido posteriormente desarrollado para mejorar la economía y las emisiones y se ha introducido en toda la gama de vehículos de Mitsubishi, desde el coche ikei para el sedán de alto rendimiento Evolution Lancer. 4.3.2. NUEVOS AVANCES DEL MIVEC Nuevos avances han dado lugar a un sistema MIVEC que se convirtió en una sincronización de válvulas variable continua y también es el sistema VVT primero en ser utilizado en un motor diesel de pasajeros coche. Algunos tipos de potencia variable de válvula de control y optimización de los sistemas de par mediante la variación de los tiempos de apertura de válvula y / o la duración. Algunos de estos sistemas de válvulas de control de optimizar el rendimiento a bajas revoluciones y medio alcance. Otros se centran en mejorar sólo a altas rpm de potencia. MIVEC sistema proporciona ambas ventajas de la sincronización de válvulas de control y ascensor. El funcionamiento básico del sistema MIVEC está alterando los perfiles

115

de leva y por lo tanto adaptar el rendimiento del motor en respuesta a la entrada del controlador. 4.3.3. FUNCIONAMIENTO DEL MIVEC En esencia, MIVEC tiene la misma función como "intercambio levas", algo que los corredores de automóviles podría hacer cuando la modificación de diseño antiguo motores para producir más energía. Sin embargo, dichos canjes vienen con un compromiso - en general, ya sea dando un mayor par a bajas revoluciones o más caballos de fuerza de gama alta, pero no ambos. MIVEC logra ambos objetivos. Con MIVEC, el "intercambio de leva" se produce de forma automática a una velocidad fija del motor. El funcionamiento del interruptor de leva es transparente para el conductor, que es simplemente recompensado con un buen flujo de potencia. Dos diferentes perfiles de levas se utilizan para proporcionar dos modos de motor: un modo de baja velocidad, que consisten de baja sustentación perfiles de leva, y un modo de alta velocidad. Las levas de baja sustentación y balancines - que conducir válvulas separadas de entrada - están situadas a cada lado de una céntrica leva de alta sustentación. Cada una de las válvulas de admisión está accionado por una leva de baja elevación y el balancín, mientras que la colocación de una T-palanca entre ellos permite que las válvulas de seguir la acción de la leva de alta sustentación. A bajas velocidades, la sección del ala El T-palanca de flota libremente, permitiendo que las levas de baja sustentación para accionar las válvulas. Los balancines de admisión contienen pistones internos, que son retenidos por los resortes en una posición bajada, mientras que la velocidad del motor está por debajo del punto de

116

conmutación MIVEC, para evitar el contacto con los de alta sustentación en forma de T palancas. A altas velocidades, la presión hidráulica que eleva los pistones hidráulicos, causando que el Tpalanca para empujar contra el brazo oscilante, que a su vez hace que la leva de alta sustentación operar las válvulas. En resumen, MIVEC cambia al mayor perfil de la leva a medida que aumenta la velocidad del motor, y cae de nuevo al menor perfil de la leva a medida que disminuye la velocidad del motor. El solapamiento de válvulas reducidos en modo de baja velocidad proporciona ralentí estable, mientras que el tiempo de cierre acelerado de la válvula de admisión reduce el flujo de retorno para mejorar la eficiencia volumétrica, que ayuda a aumentar la producción del motor, así como reducir la fricción ascensor. Modo de alta velocidad se aprovecha el efecto de la ingesta pulsante creado por la alta elevación el modo y el momento de cierre retardado de la válvula de admisión. La reducción de la pérdida de bombeo resultante de la superposición de válvulas más grandes produce una mayor potencia de salida y una reducción en la fricción. Los modos de baja y de alta velocidad se superponen durante un breve período, aumentando la torsión. A partir de la familia de motores 4B1, MIVEC ha evolucionado hasta convertirse en una sincronización de válvulas variable continua (CVVT) sistema (VVT dual de válvulas de admisión y escape). Muchas implementaciones mayores sólo varía la sincronización de válvulas (la cantidad de tiempo por vuelta del motor que el puerto de admisión está abierto) y no el ascensor. El tiempo es continuamente controlado

independientemente

para

proporcionar

funcionamiento optimizado del motor modos:

117

cuatro

Bajo la mayoría de condiciones, para garantizar la máxima eficiencia de combustible, solapamiento de las válvulas se incrementa para reducir las pérdidas de bombeo. La sincronización de la válvula de escape de apertura se retarda de relación de expansión mayor, mejorando la economía de combustible.

FIG N° 4-016 Cuando se exige la máxima potencia (alta velocidad del motor y la carga), la válvula de admisión se retrasa el momento de cierre de sincronizar las pulsaciones de entrada de aire para el volumen de aire más grande. En condiciones de poca velocidad, la carga alta, MIVEC asegura la entrega de par óptima con la válvula de admisión sincronización de cierre avanzado para asegurar un volumen de aire suficiente. Al mismo tiempo, la sincronización de la válvula de escape de apertura se retarda para proporcionar una relación de expansión mayor y una mejor eficiencia. Al ralentí, cruce de válvulas se elimina a estabilizar la combustión.

118

4N1 familia de motores de Mitsubishi el mundo es la primera característica de un sistema de distribución variable aplicado a los motores diesel de automóviles de pasajeros.

FIG N° 4-017 4.3.4. LAS CARACTERÍSTICAS DELNUEVO SISTEMA DEMIVEC– 1 Minimizar la pérdida de bombeo contribuye a la eficiencia de combustible muy alto. Con un motor de gasolina convencional, el volumen de admisión de aire se controla mediante una válvula reguladora, aumentando la resistencia de entrada de aire cuando un pistón desciende. El nuevo motor MIVEC restringe esta resistencia de admisión de aire mediante el control de la elevación de la válvula de admisión, así como la válvula de apertura / cierre desincronización forma simultánea y continua. Así, el nuevo motor MIVEC mejora el consumo de combustible mediante la reducción de la pérdida de bombeo durante la admisión

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FIG N° 4-018 4.3.5. LAS CARACTERÍSTICAS DELNUEVO SISTEMA DEMIVEC– 2 SOHC El nuevo motor MIVEC de alcance variador continuo de fase y un ascensor. El nuevo continuamente variable sistema de válvula de hacer carrera de la válvula de elevación, la duración del tiempo de apertura de válvula y abriendo la válvula de distribución continua y simultáneamente variable a través de un eje de control (figura inferior). Con esta estructura mecánica de bloqueo, control cooperativo de sistema hidráulico fase de distribución variable se hace innecesaria. En consecuencia, el nuevo sistema MIVEC se puede adoptar para la estructura SOHC simple. En consecuencia, el MIVEC nueva cuenta de peso ligero y compacto motor nuevo.

120

FIG N° 4-019 4.4. VVTL-i TOYOTA (CON ALAZADA DE VALVULAS Y CALADO DE ARBOL DE LEVAS) En 1998, Toyota comenzó a ofrecer una nueva tecnología, VVTL-i, que puede alterar la elevación de la válvula (y la duración) así como la sincronización de la válvula. En el caso del motor de 16 de la válvula 2ZZ-GE, el motor tiene 2 árboles de levas, uno funcionando en las válvulas de admisión y otro funcionando en las válvulas de escape. Cada árbol de levas tiene dos lóbulos por cilindro, un lóbulo de bajas revoluciones por minuto RPM y uno de altas revoluciones por minuto, alta elevación, lóbulo de larga duración. Cada cilindro tiene dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape. Cada sistema de dos válvulas es controlado por un brazo del eje del balancín, que es operado por el árbol de levas. Cada brazo del eje de balancín tiene un seguidor del deslizador montado al brazo del eje de balancín con un resorte, permitiendo que el seguidor del deslizador se mueva hacia arriba y hacia abajo con el lóbulo alto a fin de afectar el brazo del eje de balancín. Cuando el

121

motor está funcionando debajo de 6000 RPM, el lóbulo bajo está haciendo que funcione el brazo del eje del balancín y así las válvulas. Cuando el motor está funcionando sobre 6000 RPM, la unidad de control electronico ECU, por sus siglas en inglés, activa un interruptor de presión del aceite que empuja un perno que resbala debajo del seguidor del deslizador en cada brazo del eje de balancín. Esto en efecto, interrumpe al lóbulo alto que causa la alta elevación y una duración más larga. Toyota ahora ha cesado la producción de sus motores de VVTL-i para la mayoría de los mercados, porque el motor no cumple las especificaciones Euro IV para las emisiones. Consecuentemente,

algunos

modelos

Toyota

han

descontinuado, incluyendo el T-Deportivo de corolla (Europa), Corolla Sportivo (Australia), Celica, el Corolla XRS, el Matriz XRS de Toyota, y el Pontiac Vibe GT, que tenía el motor 2ZZ-GE equipado.

4.4.1. FUNCIONAMIENTO VVTL-i (TOYOTA) El sistema de Toyota VVT-i controla el calado de la distribución, pero ante la necesidad de hacer un sistema que mejorara las condiciones de funcionamiento mediante una mayor regulación del caudal (no sólo con el control continuo del cruce de las válvulas), nació el sistema VVTL-i (“Variable Valve Timing and Lift”), en la (figura 4-020), o lo que es lo mismo, Temporización de Válvula y alzado Variable. El sistema de Toyota, igual que en otros sistemas que inicialmente salieron al mercado en la década de los 90, en busca de un gran rendimiento y una gran fiabilidad se basa en un sistema sencillo, pero que a su vez comporta una gran complejidad mecánica.

122

4.4.1.1. LA VARIACIÓN DELCALADO DEL ÁRBOL DE LEVAS CON EL CONTROLADOR VVT-I Mediante el control de la posición del árbol de levas con un sensor (figura 4-019), la centralita controla el sistema VVT a partir de unos parámetros de funcionamiento para regular el diagrama de distribución. Además de esto, mediante parámetros como la posición del acelerador, la temperatura del motor, las revoluciones del cigüeñal y la posición de los árboles de levas, entra en funcionamiento el nombrado sistema de control de alzado de las válvulas.

Figura 4-020 4.4.1.2. EL SISTEMA DE CONTROL DE ALZADO El sistema de control de alzado (figura 4-021) o “lift” se basa en un patín que está siempre en contacto con una leva de larga duración que lo comprime hacia abajo hasta la base del mismo. Este movimiento no obliga a bajar aún más el sistema de patín más el rodillo con balancín que se encuentra bajo la leva de corta duración

123

(bajo régimen), por lo que la carrera de las válvulas será de 4 mm (provocado por las levas de bajo perfil y corta duración).

Figura 4-021 Cuando el régimen y la carga se ven incrementados, el salto en el comportamiento del vehículo también se ve mejorado mediante el paso de aceite a alta presión que se dirige hacia los patines, controlado por una válvula solenoide hidráulica. Cuando la válvula permite el paso de aceite hacia un árbol que alberga todos los patines (situado bajo el árbol de levas), una chaveta deslizante toma su posición en estado activo (presionada por el aceite) y se coloca debajo del vástago del interior del patín. Al ser limitado ahora en unos milímetros la bajada del vástago hacia el interior del mismo patín, dicho patín, solidario con el balancín de la otra válvula y que presiona directamente la válvula que está inmediatamente debajo, provoca una mayor carrera de válvulas, así como un mayor tiempo de apertura debido a su perfil más agresivo y con mayor ángulo de cresta.

124

MULTIAIR DISTRIBUCIÓN VARIABLE ELECTRÓNICA MultiAir es un sistema electro-hidráulico para el control dinámico

de las válvulas de admisión del motor desarrollado por Magneti Marelli

y montado en algunos automóviles

Fiat Group

Automobiles. Gestiona electrónicamente y de forma directa el aire que entra en los cilindros. El sistema MultiAir permite controlar la mezcla de carburante que se produce antes de la combustión lo que redunda en una reducción del consumo, de las emisiones nocivas y una mejora de las prestaciones del motor. En un primer momento se aplicará en motores de gasolina pero en un futuro esta tecnología se desarrollará para motores diesel. En 2009 se comercializó el primer motor con esta tecnología en la variante 1.4 de gasolina del Alfa Romeo MiTo. 5.1. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA MULTIAIR La clave del sistema MultiAir es una nueva culata. Dentro de ella se encuentra un solo árbol de levas que actúa directamente sobre las válvulas de escape. Las de admisión son gestionadas por unos actuadores electrohidráulicos. Todo el sistema está gobernado por una centralita electrónica cuya función es cambiar el diagrama de admisión en función a los parámetros óptimos para la mezcla. Esto permite una gran versatilidad, ya que a diferencia de los motores anteriores, con el sistema MultiAir se puede hacer trabajar las válvulas a voluntad, independientemente de la posición del árbol de levas. Adicionalmente permite prescindir de la mariposa de admisión, lo que beneficia la libre circulación del aire por el conducto de admisión, sin la problemática resistencia que provoca esta.

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Entre las novedades más interesantes figura el sistema MultiAir de Fiat. Consiste en la utilización de un solenoide o actuador eléctrico que incide en la leva de accionamiento del árbol. Su misión es variar la altura de la válvula de admisión e incluso puede hacer la apertura dos veces en una misma fase. Con ello, se logra una ganancia del 15% en par, un 10% en potencia y una reducción de emisiones del orden del 10%. Dirigido hacia la consecución de una eficiente alimentación de combustible, Nissan presenta un sistema de inyección dual para los motores de baja cilindrada. La intención es ubicar un inyector por cada válvula de admisión a fin de reducir la cantidad mediante dosis pequeñas, hasta un 60% de menor tamaño en su atomización. Su ventaja es que no usa bomba de alta presión como en los sistemas de inyección directa, lo que reduce el costo de fabricación hasta en un 60%.La potencia de un motor depende, directamente, de la cantidad de aire que entre a los cilindros. El objetivo del fabricante es llenar siempre el cilindro al máximo. Por otro lado, el motor tiene diferente capacidad de llenado dependiendo del número de vueltas al que está girando. Cuanto más deprisa gira el motor, mejor se llena. Hay un momento que es cuando el motor prácticamente se llena al 100% que es cuando hablamos del par motor máximo.Los requerimientos de los motores son muy particulares y varían dependiendo de las circunstancias. Cuando circulamos a bajas revoluciones se necesita que entre el aire deprisa pero en poca cantidad mientras que, circulando a altas vueltas, se necesita que entre mucho caudal de aire para desarrollar una buena cantidad de potencia.

126

5.2. ELEMENTOS DEL MULTIAIR 5.2.1. SEGUIDOR DE RODILLOS

FIG N° 5-001 Los dos pasos del seguidor de rodillos de los balancines de común acuerdo para cooperar con levas de alta elevación y de baja elevación de un árbol de levas del motor. El conjunto de brazo oscilante incluye un cuerpo seguidor para enganchar un ajustador de válvula hidráulica y un vástago de válvula. Un pozo central contiene un rodillo para seguir la central de baja elevación del lóbulo de la leva. Montado de manera pivotante en el cuerpo son de alta sustentación

con

seguidores

laterales,

incluidos

controles

deslizantes o rodillos por los laterales. Siguiéndolos los lóbulos de la leva de alta sustentación.

127

FIG N° 5-002 Un bloque de retención dispuesto sobre la superficie del cuerpo es deslizable por medio de un pistón y el resorte entre las posiciones primeras y segunda de participación y así alternativamente enclavar y desenclavarlos los seguidores de alta elevación. En la posición enganchada, el conjunto de brazo oscilante actúa en el modo de alta sustentación; desenganchada en la posición, de el modo de baja elevación.

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5.2.2. PISTÓN HIDRÁULICO

FIG N° 5-003

Las partes esenciales del pistón hidráulico son: a. b. c. d.

La camisa cilíndrica Dos cabezales El pistón Soporte

e. El vástago f. Buje g. Guarnición

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FIG N° 5-004 5.2.3. ELECTROVÁLVULA

FIG N° 5-005 La electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para controlar el flujo de un fluido a través del conducto para la altura de

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apertura de la válvula de admisión. La válvula está controlada por una corriente eléctrica de poco voltaje a través de una bobina solenoidal.

FIG N° 5-006 5.2.4. CONJUNTO DE VÁLVULA Está compuesto por la válvula, el pistón del conjunto, el ajustador mecánico de la válvula y un freno hidráulico, todas en una unidad de funcionamiento.

131

FIG N° 5-007 a. Pistón hidráulico para la válvula Los cilindros hidráulicos son unos de los elementos hidráulicos que se encargan de convertir la potencia hidráulica en potencia mecánica. Como se puede apreciar, se forman 2 cámaras separadas que son las que van a permitir que el cilindro hidráulico salga y entre de acuerdo al flujo que le suministremos en cada cámara

132

FIG N° 5-008 b. Ajustador de Válvula

FIG N° 5-009

133

c. Freno hidráulico El

Freno

hidráulico

que

aprovecha

acción

multiplicadora del esfuerzo ejercido sobre el aceite. Aplicando la presión del líquido delante del pistón. Obligándolo a pasar – bajo presión – a través de los otros conductos del conjunto valvular.

FIG N° 5-010

FIG N° 5-011

134

LA ACTUACIÓN DEL AIRE EN EL PROCESO DE ADMISIÓN. Actuación de válvulas variable proporciona cinco fases posibles de operación. Cada fase del árbol de levas ofrece ventajas únicas en comparación con el funcionamiento normal. Las cinco fases son: a.

LEVANTAMIENTO MÁXIMO

Cuando la variable de funciones de accionamiento de la válvula en la fase de elevación completa, todo el ascensor lóbulo del árbol de levas se transfiere a las válvulas de admisión. El lóbulo del árbol de levas de admisión está diseñado con un ascensor muy agresivo y el perfil de duración. Esto resulta en una buena potencia en los rangos de revoluciones superiores con cargas elevadas. Este perfil se utiliza muy poco en la conducción diaria.

FIG N 5-012 b.

COMIENZO

CIERRE

VÁLVULA

ADMISIÓN. A principios cierre de la válvula de admisión (EIVC). Cuando las funciones variables actuación de la válvula en la fase de EIVC, la

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elevación del lóbulo del árbol de levas se transfiere a las válvulas de admisión al comienzo de la duración del ciclo de elevación. Sin embargo, la conexión hidráulica entre el lóbulo del árbol de levas y las válvulas se quita antes de que el lóbulo alcance la elevación completa. El momento exacto y la elevación pueden regularse de forma continua para satisfacer las necesidades del conductor. EIVC Proporciona el rendimiento del motor suave y más par a bajas velocidades del motor

FIG N° 5-013 c.

LA APERTURA DE LA VÁLVULA DE ADMISIÓN

La apertura de la válvula de admisión (LIVO). Cuando comienza las funciones variables en la actuación de la válvula, en la fase de LIVO, la elevación del lóbulo del árbol de levas no se transfiere a las válvulas de admisión al comienzo de la duración del ciclo de elevación. La conexión hidráulica entre el lóbulo del árbol de levas y las válvulas se completa después de que el brazo basculante ha comenzado ya a montar por la rampa del lóbulo del árbol de levas. Cuando la conexión hidráulica se ha completado, la válvula de admisión comenzará a abrirse. El momento elevación de la válvula se puede variar infinitamente. En el perfil completo del lóbulo del

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árbol de levas. Por lo tanto, siempre y cuando la conexión hidráulica se completa antes de que el lóbulo del árbol de levas llegue a su máxima elevación, alguna elevación de la válvula dará lugar. El perfil de elevación del lóbulo del árbol de levas seguirá el perfil durante el tiempo que el enlace hidráulico se ha completado .Al igual que EIVC, el momento exacto de ascenso puede ser infinitamente variado para satisfacer necesidades del conductor. LIVO .Proporciona emisiones más bajas y una mayor eficiencia a cargas bajas o condiciones de ralentí.

FIG N° 5-014 d.

MÚLTIPLES ELEVACIONES

Múltiples Elevaciones, es una combinación de EIVC y LIVO porque la conexión hidráulica entre el lóbulo del árbol de levas y las válvulas de admisión se cierra temprano y luego volver a abrir más tarde en el ciclo. Esta elevación de la válvula crea una duración más prolongada con una cantidad más pequeña de ascenso. El resultado es una mayor velocidad de flujo de aire en el cilindro durante un periodo de tiempo más largo. Múltiples ascensos puede ser utilizada en el

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tráfico mixto de aceleración y deceleración con velocidades moderadas del motor.

FIG N° 5-015 e.

CERRADO

Cerrado. La fase cerrada simplemente deja cerradas las válvulas de admisión por el lóbulo del árbol de levas.

FIG N° 5-0016

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DESARMADO,INSTALACIÓNY MANTENIMIENTO 6.1. DESARMADO E INSTALACIÓNDEL CONTROLADOR DEL SISTEMA VVTi 6.1.1. MANTENIMIENTO

DEL

CONTROLADOR

PIÑON DEL VTC DEL NISSAN. a. Controlador despiezado ordenado y como se encuentra montado

b. Esta es una vista como debe hacerse el desmontado

139

La arandela ondulada con la tapa superior y el forro de goma

Un resorte que hace subir a la parte inferior e helicoidales

e. La parte intermedia el numero de pernos y el tope

140

Este es el engranaje interior que esta unido al ĂĄrbol de levas

g. AquĂ se encuentra las huellas del desgaste que es la falla

h. Al utilizar el azul de Prusia sobre el engranaje hace nĂtido la falla

141

142

6.1.2. MANTENIMIENTO DE LA VÁLVULA Y CAMARA DEL CONTROLADOR HIDRAULICO DEL VVT-i

143

144

145

6.1.3. DESARMADO E INSTALACIÓN DEL SISTEMA VETC (HONDA)

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6.1.4. DESMONTAJE DEL SISTEMA VARIOCAM

147

6.2. DESMONTAJE VANOS

148

149

150

151

152

153

6.3. MIVEC MITSUBISHI

154

155

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

156

Proyecto de Investigación; AUMENTO DEL RENDIMIENTO VOLUMÉTRICO

Proyecto de Investigación; EL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE HONDA VTEC

Proyecto

UTILIZADAS VALVULAR

Investigación; EN

LOS LOS

NUEVAS

SISTEMAS MOTORES

DE A

TECNOLOGÍAS DISTRIBUCIÓN

GASOLINA

PARA

VEHÍCULOS LIVIANOS 4.

Proyecto final del Curso de Graduación: COMPENDIO DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE (SDV)

MANUAL TOYOTA COROLLA

MANUAL DE USO AUDI, Audi A5 3.2 V6 FSI Valvelift 8T

JAGUAR XF OWNER'S HANDBOOK

MANUAL TOYOTA YARIS

MANUAL PORSCHE Orientation guides in the Owner’s

10. FOREIGN

SERVICE

SERVICING

TOYOTA’S

COMPONENTS

REFERENCIA INFORMÁTICA - LINKOGRAFIA

157

VVT-I

www.espiritvtec.com www.hotrod.com www.vtec.net www.honda.co.jp www.leecao.com www.mecanicavirtual.org

BIBLIOGRAFÍA 1.-

Proyecto de Investigación; AUMENTO DEL RENDIMIENTO

158

VOLUMÉTRICO, Manuel Toledano Abril, Crédito de síntesis C- 1212- Junio-2007, 2 CCS 2.-

Proyecto de Investigación; EL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE HONDA VTEC, Rafael Nicolás Río de Vega. 2004

3.-

Proyecto de Investigación; NUEVAS TECNOLOGÍAS UTILIZADAS EN LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN VALVULAR EN LOS MOTORES A GASOLINA PARA VEHÍCULOS LIVIANOS, Elaborado por: Marvin Lepiz Ugalde Instituto Nacional de Aprendizaje, INA, La Uruca, San José, Octubre del 2007

4.-

Proyecto final del Curso de Graduación: COMPENDIO DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE (SDV), Luis Carlos Cabrera Rodríguez, Adrián Xavier Sigüenza Reinoso. Cuenca, 16 de noviembre del 2007

5.-

6.-

MANUAL DE USO AUDI, Audi A5 3.2 V6 FSI Valvelift 8T, Comunicación de prensa Audi, Fernando Saiz Director de Comunicación y RR.EE Audi

7.-

JAGUAR XF OWNER'S HANDBOOK, Publication Part No. JJM 10 02 40 122.Inglaterra 2011

8.-

MANUAL TOYOTA YARIS, Capacitación Regional de Toyota Motor Corporation División de Las Américas 2006.Enero 2006Diseño Gráfico Nexgraf S.A. www.nexgraf.comImpreso por: ALBACROME S.A. de C.V.

9.-

MANUAL PORSCHE Orientation guides in the Owner’s,Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG., Porsche, the Porsche crest, 911, Carrera, Targa. Printed in Germany, 2010

10.-

FOREIGN

SERVICE

SERVICING

COMPONENTS,Dan Marinucci. July 2010

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TOYOTA’S

VVT-I

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ANEXOS

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