SISTEMAS DE Distribución VARIABLE

Introducción

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, especialmente de ciclo Otto, En función de las condiciones de régimen y de carga motor con objeto de optimizar el proceso de renovación de la carga. El objetivo final Es mejorar el rendimiento volumétrico en todas las circunstancias, sin recurrir a Dispositivos de sobrealimentación.

El tiempo, la duración y la Elevación del ciclo de abrir y cerrar de la válvula tienen un impacto Significativo en el rendimiento del motor. Sin sincronización variable de Válvulas o elevación de válvulas variable, la sincronización ha de ser la misma Para todas las velocidades y las condiciones del motor. Un motor equipado con Un sistema de sincronización variable de válvulas se libera de esta Restricción, lo que permite que se mejore el rendimiento en el rango de funcionamiento del motor.

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. Hasta hace pocos años, se calculaba el diagrama de distribución para Obtener un compromiso entre las dos situaciones.

TIPOS.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE CON VARIADOR DE FASE MEDIANTE TENSOR HIDRÁULICO

Este sistema se ha diseñado para variar la fase del árbol de Admisión, empleando un tensor hidráulico. Los elementos básicos que intervienen En el sistema son los siguientes:

-Una cadena cinemática de transmisión del Movimiento, que mueve el árbol de levas de escape mediante correa dentada, Y éste a su vez mueve el árbol de admisión mediante una cadena.

-Una electroválvula para gobernar la Entrada y salida del aceite al sistema.

-Un patín de empuje por donde se Desplaza la cadena que une al árbol de escape y de admisión.

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Un pistón hidráulico desplazable, Encargado de realizar el desfase en el árbol de admisión, mediante presión de Aceite.

En este sistema, hay que tener en Cuenta que al girar solidario el árbol de escape con el cigüeñal, el único Elemento con grados de libertad, es el árbol de admisión, por lo que al moverse El pistón hacia arriba o hacia abajo, provocará un giro del árbol de levas de Admisión en un sentido o en otro, lo que conlleva el adelanto o retraso de la leva sobre la válvula.

           Todo Esto, se sucede con la apertura y cierre de la electroválvula, que unida Electrónicamente a la ECU, y alimentada con el aceite del sistema de Lubricación principal del motor, se encarga de llenar y vaciar las diferentes Cámaras que se encuentran en este sistema y que con la presión de la misma, Conseguirá desplazar el pistón situado entre los extremos de la cadena.

COMPONENTES Y FUNCIONAMIENTO

-Funcionamiento   -Electroválvula de control de presión aceite: oFuncionamiento

ELECTROVÁLVULA

RANGO DE RPM:

Hasta 1500  rpm:

Para regíMenes inferiores A 1500 rpm, las válvulas de admisión abren 7º después del PMS y cierra 52º Después del PMI. Con estos parámetros, el motor funciona con un giro uniforme a Bajas rpm, y la emisión gases sin quemar es muy baja debido a que no existe Cruce de válvulas.

Entre 1500 y 5500 rpm:

Para RegíMenes comprendidos entre 1500 y 5500 rpm, el árbol de levas de admisión Recibe un avance de 9º respecto al de escape. Esto significa que las válvulas de Admisión abre 8º antes del PMS y cierran 37º después del PMI. Con este diagrama Se consigue un buen llenado de los cilindros y un aumento del par motor.

Por encima de 5500 rpm:

A partir de 5500 rpm, el árbol de admisión Vuelve a la posición inicial, es decir, apertura 7º después del PMS y cierra 52º después del PMI. Como vemos esto es una contrariedad, pero es debido a que La alta velocidad de entrada de los gases de la mezcla necesitan un mayor Retraso al cierre de admisión. Para aprovechar su inercia y lograr que entre más Cantidad de mezcla en los cilindros.

-Modificación de La apertura de la admisión:

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE CON VARIADOR DE FASE MEDIANTE PISTÓN HIDRÁULICO     (VANOS)

Este sistema se Emplea para variar la fase del árbol de levas de admisión, como en el caso del Caso anterior, con tensor hidráulico. Pero ahora es un pistón hidráulico que al Desplazarse de manera axial a través de un estriado helicoidal, va a conseguir El desfase entre ambos árboles de levas.

El conjunto Variador está formado por lo siguientes elementos:

-Un cilindro A Solidario al árbol de levas de admisión, en cuyo contorno lleva labrado un Estriado helicoidal.

-Un cilindro B que Forma parte del piñón de la distribución, cuyo interior está dotado de otro Estriado helicoidal.

-Un pistón Intermedio C desplazable unido a un muelle, con estriados helicoidales Interiores y exteriores.

VANOS son las siglas de Variable Nockenwellen Steuerung (separación variable del árbol de levas)  y se define como el sistema de distribución variable de BMW que se Encarga de cambiar los momentos de apertura/cierre de las válvulas con respecto A la posición del pistón según las R.P.M. Del motor, optimizando el sincronismo Continuamente para obtener un mejor rendimiento en cada momento.

El funcionamiento de este sistema, se basa en el movimiento Del piñón C, que al desplazarse por la fuerza de la presión de aceite, realizar Un recorrido axial hacia adentro o hacia afuera, arrastrando en su Desplazamiento al piñón del árbol de levas, haciendo que la leva ataque antes o Después a la válvula.

En definitiva El sistema VANOS mejora significativamente la gestión de las emisiones, Aumenta el rendimiento del par motor, ofrece una mejor calidad de ralentí y Economiza el combustible.

FUNCIONAMIENTO

COMPONENTES:

En reposo:

En reposo, y por Encima de las 4300 rpm, el cruce es mínimo para un ralentí más estable y al Aumentar el RCA, se favorece el llenado gracias a la inercia de los gases de Admisión. En este rango de rpm, la electroválvula permanece en reposo, lo mismo Que el pistón desplazable.

En funcionamiento:

Durante Una aceleración, es decir, demanda de potencia, la ECU manda una señal a la Electroválvula y ésta controla el paso de la presión de aceite, llenando el Depósito del pistón, venciendo la fuerza del muelle y variando la posición del árbol de levas, provocando un avance de unos 20º. Con ello se consigue mayor Cruce de válvulas, ya que se ha aumentado el AAA y se minimiza la pérdida de Gases al adelantar también el RCA.

CICLOS DE TRABAJO

PRIMERO

Recordar que el Pistón intermedio está sujeto en todo momento a la presión de un muelle que lo Obliga a estar en posición de avance, siempre y cuando la electroválvula no Esté activada y la cámara no se llene de aceite.

En el momento Que la electroválvula deje de funcionar, la cámara se vaciará y el pistón Intermedio volverá a su posición de avance debido al muelle al que está unido.

la cámara donde Está alojado el pistón intermedio junto con el muelle, se llena de aceite y Produce el desplazamiento del mismo de manera axial, obligando al árbol de Levas a girar de la misma manera, y favoreciendo el cruce de válvulas mínimo a Ralentí y a altas rpm.

Posición DE LA Válvula ELECTROHIDRAULICA EN MOTOR

SEGUNDO

La Electroválvula deja de activarse, provocando el vaciado de la cámara debido a La compresión involuntaria del muelle del pistón intermedio. En este momento, Es cuando se pide al motor una entrega de par inmediata, por lo que el cruce de Válvulas será el mayor admitido

SISTEMA BI-VANOS DE BMW: doble variador para Admisión y escape

SISTEMA Distribución VARIABLE VANOS DE BMW  (valvetronic)

Este sistema, permite la regulación continua del alzado de La válvula de admisión, al contrario que los anteriores, que variaban el Momento de apertura de la válvula.

Se suele combinar con otro sistema de distribución, como el Variador de aletas. En este caso, el árbol de levas de admisión no ataca Directamente al balancín de la leva, sino que lo hace sobre una palanca Intermedia, que será la que defina el alzado de la válvula en función de su Posición, más cerca o lejos del árbol de levas.

-COMPONENTES

FUNCIONAMIENTO:

Este sistema permite una alzada variable continua. Se puede combinar con El variador de fase de aletas, para conseguir variar también la fase

En este Sistema, el árbol de levas no ataca directamente al balancín, sino que mueve Una palanca intermedia cuya posición es regulada continuamente por el giro de La exocéntrica. La excéntrica está unida solidariamente a un árbol que contiene El sector dentado, el cual es movido por un servomotor. El funcionamiento es el Siguiente:

-La ecu manda Señal pwm al servomotor

-El servomotor Mueve el sector dentado.

-El árbol que Contiene la excéntrica, coloca la palanca intermedia en una posición Determinada.

-el árbol de Levas, empuja la palanca intermedia  y ésta a su vez, la palanca basculante, abriendo la admisión con una alzada mayor O menor.

SISTEMA DE Distribución VARIABLE CON VARIADOR CELULAR DE ALETAS

Está compuesto Por dos variadores celulares de aletas situados sobre el árbol de levas de admisión Y de escape, que están conectados al circuito de lubricación a presión del Motor a través de la carcasa de distribución.

Dado que los Variadores funcionan hidráulicamente, son necesarios dos elementos de control, Las electroválvulas, que se activan de forma eléctrica a través de la ECU,  y son las encargadas de dar paso al aceite Del circuito de lubricación, al sistema de distribución variable. Esta señal de Mando, depende del número de rpm del motor en cada momento, registrada a través De sensores que envían información a la ECU.

No solo se Capta la posición de los árboles, sino la velocidad de giro y posición del Cigüeñal. Este sistema tiene cuatro modos de funcionamiento:

Ralentí:

La admisión abre y cierra tarde, y el escape abre y Cierra pronto, favoreciendo el ralentí debido a la escasa cantidad de gases Residuales tras la combustión. No existe cruce de válvulas.

PAR:

El objetivo en este momento es mejorar el llenado de Los cilindros aumentando así el cruce de válvulas, adelantando así la apertura De la admisión, y retardando el cierre del escape. Al adelantar la apertura de La admisión, también se adelanta el cierre, evitando así la pérdida de gases Frescos por el escape.

POTENCIA:

Se retrasa la apertura del escape, a fin de mantener En el interior del cilindro el mayor tiempo posible los gases quemados a alta Presión, ya que son los únicos que generan trabajo sobre el pistón.

También es Necesario retrasar el cierre de la admisión, para aprovechar la inercia de los Gases frescos, que entran a gran velocidad.

RECIRCULACION DE GASES DE ESCAPE:

En este Modo de funcionamiento, se intenta reducir la cantidad de óxidos de nitrógeno Generados, mediante el aumento del cruce de válvulas, que facilita la entrada De parte de  los gases de escape a la Admisión, para ser quemados de nuevo.

NOTA: PARA CONSEGUIR ESTOS MODOS DE FUNCIONAMIENTO, LAS SEÑALES QUE GOBIERNAN LAS ELECTROVÁLVULAS, SE GENERAN EN FUNCIÓN DE SENSORES HALL DE POSICIÓN DE LOS ÁRBOLES DE LEVAS, Y OTRO EN EL VOLANTE MOTOR, PARA CAPTAR LA VELOCIDAD DE GIRO Y POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL.