El motor de combustión ha evolucionado enormemente hasta nuestros días. Actualmente, los ingenieros trabajan duramente en las fábricas para minimizar el impacto ambiental de los motores, y eso no sería posible si no existiera algo tan complejo y funcional como la distribución variable.
En el pasado, las válvulas de admisión y escape de un automóvil se abrían en un momento específico durante el ciclo de cuatro tiempos y por una duración determinada. Hoy en día, los motores modernos pueden controlar no solo cuándo se abren las válvulas, sino también cuánto se abren y por cuánto tiempo. Nuestro objetivo con este artículo es que comprendas cómo funciona la distribución variable de válvulas (VVT), para qué sirve y cuáles son los sistemas más conocidos.
Los motores antes de la distribución variable
Para comprender cómo funcionan los sistemas VVT, tendremos que irnos un poco al pasado. En los motores antiguos sin distribución variable, el sistema de apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape era mucho más simple que en los propulsores de ahora. Las válvulas se abrían y cerraban a una cantidad específica, en un momento específico del ciclo de cuatro tiempos y durante un tiempo determinado. Estas características estaban fijas y no se ajustaban según las condiciones del motor o las demandas de rendimiento.
En estos motores, las levas del árbol de levas eran las responsables de abrir y cerrar las válvulas. Las levas son piezas de metal en forma de lóbulo que, al girar, empujan los seguidores de levas o balancines, abriendo las válvulas de admisión y escape. Una vez que el lóbulo de la leva pasaba, un resorte cerraba la válvula. El árbol de levas estaba conectado al cigüeñal a través de correas, cadenas o engranajes de distribución.
Dado que estos motores seguían el ciclo de cuatro tiempos, el árbol de levas giraba una vez por cada dos rotaciones del cigüeñal. Los tiempos de apertura y cierre de las válvulas estaban predeterminados y no se modificaban según las condiciones de funcionamiento del motor.
Aunque los motores antiguos sin distribución variable eran más simples y fiables, tenían algunas desventajas. El rendimiento del motor estaba limitado por el perfil de las levas y la relación fija entre el árbol de levas y el cigüeñal. Esto significaba que el motor no podía adaptarse a diferentes condiciones de carga o velocidades, lo que resultaba en una menor eficiencia y flexibilidad en comparación con los motores modernos con distribución variable de válvulas.
La transición hacia la distribución variable
En la década de 1960, los fabricantes de automóviles comenzaron a desarrollar sistemas de distribución variable que permitían que las válvulas de admisión y escape se abrieran antes o después en un ciclo de 4 tiempos. El objetivo era mejorar la eficiencia volumétrica, reducir las emisiones de NOx y disminuir las pérdidas de bombeo y ahorrar combustible.
¿Cómo funciona la distribución variable?
La Distribución Variable de Válvulas (VVT) es una tecnología de motor que permite modificar el momento de apertura y cierre, la elevación y la duración de las válvulas de admisión y escape. Esto permite a los motores adaptarse a diferentes condiciones de carga, velocidad y demanda de rendimiento, mejorando la eficiencia, la potencia y la emisión de gases contaminantes.
Existen varios sistemas de VVT, pero los dos tipos principales son el Cam Phasing y el Cam Changing.
Cam Phasing
El Cam Phasing ajusta el momento de apertura y cierre de las válvulas al girar el árbol de levas en relación al cigüeñal. Un actuador, generalmente controlado por la Unidad de Control del Motor (ECU), modifica el ángulo de fase del árbol de levas en función de las condiciones de funcionamiento del motor. Al cambiar el ángulo de fase, se puede mejorar el par motor a altas revoluciones por minuto (RPM) o la potencia a bajas RPM.
Algunos ejemplos de este sistema son el VVT-i de Toyota y el VTC de Honda.
Cam Changing
El Cam Changing ajusta la elevación y la duración de las válvulas al cambiar el perfil de las levas en el árbol de levas. Esto se logra mediante un actuador que selecciona un lóbulo de leva diferente en función de las condiciones del motor. Al cambiar el perfil de la leva, no solo se afecta cuánto se abre la válvula (elevación), sino también cuánto tiempo permanece abierta (duración).
Un ejemplo famoso de un sistema de cambio de árbol de levas es el VTEC de Honda, que utiliza un conjunto de brazos oscilantes y pasadores hidráulicos para cambiar entre perfiles de levas de baja y alta velocidad.
Los sistemas de VVT modernos utilizan una amplia variedad de sensores, como sensores de posición del árbol de levas y cigüeñal, sensores de temperatura de aceite y sensores de flujo de aire, para monitorear el funcionamiento del motor y ajustar de manera óptima el momento, la elevación y la duración de las válvulas. Esto permite a los motores modernos ofrecer un rendimiento y una eficiencia superiores en comparación con los motores antiguos sin distribución variable.
Los sistemas de distribución variable más conocidos en la actualidad
Si quieres saber cómo funciona un sistema en concreto, a continuación, te dejamos varias guías con los sistemas de distribución más conocidos que existen: