Sistemas Avanzados de Control de Válvulas

VALVELIFT

El sistema VALVELIFT modifica la alzada y la fase de las válvulas de admisión, ofreciendo dos modos de funcionamiento gracias a dos perfiles de levas conmutables: uno para bajas rpm y otro para altas.

Este sistema utiliza levas sobre un manguito desplazable a lo largo de un árbol estriado que les transmite el movimiento de rotación. El manguito tiene dos posiciones (A y B) y se mantiene en ellas por un fiador de bola. La unidad de control (UC) excita un electroimán que mueve una aguja, la cual entra en un surco helicoidal.

El manguito desplazable se mueve a la posición del perfil de levas de bajas rpm. La aguja vuelve a su posición de reposo tras acabar el surco, donde el perfil de la leva la empuja hacia arriba. En bajas rpm, se activa la otra electroválvula y el movimiento del manguito se invierte.

Este sistema puede combinarse con otras tecnologías. Una aplicación moderna es la gestión del motor en función de la demanda de cilindros necesarios (Cylinder On Demand). Desactiva la mitad de los cilindros cuando no se exige carga al motor y el vehículo se desplaza a velocidad constante.

Si se quiere desactivar un cilindro, se desplaza el manguito hacia la posición donde el perfil de la leva es circular. Este sistema se utiliza tanto para válvulas de admisión como de escape.

Existen tres situaciones de funcionamiento:

• Motor parado (Start-Stop): no funcionan los cilindros.
• Aceleración: trabajan todos los cilindros.
• Velocidad constante: se desconectan dos cilindros de cada bancada y funcionan 4 de los 8.

MULTIAIR

El sistema MULTIAIR permite controlar totalmente la apertura y cierre de las válvulas de admisión en alzada y fase, determinando qué válvula abre y cierra por ciclo mediante actuación electrohidráulica.

Su funcionamiento se basa en un árbol de levas de escape que contiene levas de escape y una tercera leva que empuja un balancín flotante de rodillos. Una palanca basculante mueve un elemento de bombeo superior que genera presión de aceite a la entrada de una electroválvula. La UC excita la electroválvula, cierra el retorno de aceite y lo envía a través de conductos hacia un freno hidráulico. Este freno acciona la válvula de admisión, controla el acoplamiento de la válvula en su asiento y absorbe holguras mediante un taqué. Un acumulador de aceite mantiene una reserva para el siguiente ciclo.

Existen diversas circunstancias que afectan al sistema:

• En el arranque del motor.
• Cuando el aceite está frío.
• En cualquier posición de la tercera leva de accionamiento del árbol de escape.
• Cuando hay fugas de aceite estando caliente y poco viscoso.

Para minimizar las fugas de aceite, existen reservas de aceite colocadas más elevadas que aseguran el suministro y orificios de purga para eliminar el aire.

Modos de funcionamiento:

• Full Lift o apertura máxima: apertura total de la válvula de admisión cuando se demanda potencia.
• LIVO o retraso en la apertura de válvulas: en ralentí, el aire entra a gran velocidad mejorando la mezcla y la combustión.
• Partial Load o carga parcial: se adelanta el cierre de la válvula, ideal para mantener la velocidad de crucero.
• EIVC: se adelanta el cierre pero no tanto como en Partial Load.
• Multilift o aperturas múltiples: para ciclos urbanos, ralentizar, detenerse y reducir el consumo de combustible.

Sobrealimentación

La potencia efectiva de un motor se calcula mediante la siguiente fórmula:

Potencia efectiva = Cilindrada x Velocidad de giro x Número de ciclos x Densidad del aire x Dosado x Poder calorífico x Rendimiento efectivo x Rendimiento volumétrico

Parámetros importantes:

• Cilindrada: solo para motores de muy altas prestaciones.
• Régimen de giro: la potencia es proporcional al régimen de giro del motor.
• Número de ciclos por vuelta: fijado para cada tipo de motor en función de si es de 2 o 4 tiempos. Para modificarlo, habría que diseñar un motor que hiciera más ciclos por vuelta.
• Dosado: varía en límites muy estrechos si se quiere que el motor funcione bien y con emisiones reducidas.
• Poder calorífico del combustible.
• Rendimiento efectivo del motor: muy conseguido, las pérdidas mecánicas en los motores han sido reducidas al máximo.
• Rendimiento volumétrico.

La densidad del aire se modifica fácilmente con un sistema de sobrealimentación que comprime la entrada de aire al motor. Al comprimir el aire, este aumenta su densidad, siendo necesario aumentar la cantidad de combustible. Al comprimir el aire, aumenta la presión durante la fase de admisión, aumentando el par motor y la potencia.

Tipos de sobrealimentación:

• Compresores mecánicos: movidos mecánicamente por el motor, suelen ser volumétricos, mantienen la relación de compresión con el régimen de giro del motor, son muy simples y su caudal varía linealmente con las revoluciones por minuto. Como inconveniente, son muy voluminosos y pesados, hacen ruido, roban energía al motor y no consiguen grandes niveles de sobrealimentación. Ejemplos: compresor de lóbulos o Roots, Lysholm, G, de paletas o Comprex.
• Turbocompresores: compuestos por una turbina movida por los gases de escape y un compresor unido a la turbina que comprime el aire. Su ventaja es que aprovechan la energía de los gases de escape sin quitar energía mecánica al motor, pesan menos y permiten grados de sobrealimentación elevados. Como inconveniente, generan tensiones térmicas elevadas, son dos máquinas diferentes (una de flujo discontinuo -motor- y otra de flujo continuo -turbocompresor-), existen turbocompresores sin regulación, con válvula de descarga (wastegate) o de geometría variable.