Tecnología a través del tiempo: Cómo funciona la regulación de válvulas variable
El corazón de la mayoría de los vehículos de hoy en día, el motor de combustión interna ha avanzado significativamente a lo largo de su siglo de historia.
Esta serie esboza algunas de las innovaciones clave en la tecnología del motor antes de echar un vistazo a las alternativas al motor de combustión. Esta semana, cómo funciona la sincronización variable de válvulas.
Consulta las otras partes de esta serie:
La tecnología a través del tiempo: La inyección de combustible
Tecnología a través del tiempo: La sobrealimentación
La tecnología a través del tiempo: La turboalimentación
Tecnología a través del tiempo: Pilas de combustible de hidrógeno
Propósito
Para que un motor de combustión genere potencia, el aire debe entrar y los gases de escape deben salir de la cámara del cilindro. La apertura y el cierre de estos conductos de admisión y escape están controlados por válvulas, conocidas como válvulas de admisión y de escape respectivamente.
Sin la sincronización variable de las válvulas, estas válvulas de admisión y de escape funcionarían de la misma manera independientemente de la velocidad de las RPM (revoluciones por minuto) del motor o del entorno de conducción. Esto no es lo ideal, ya que el conductor puede querer un comportamiento diferente del motor a lo largo del rango de revoluciones. Por ejemplo, a altas RPM, el conductor puede desear más potencia, mientras que el ahorro de combustible puede ser la prioridad a bajas RPM con cargas de motor más ligeras.
Una simple válvula y sección transversal del motor.
La sincronización variable de las válvulas permite estos diferentes comportamientos al cambiar la forma en que las válvulas de admisión y escape trabajan a diferentes velocidades del motor. Así, ayuda a optimizar el rendimiento del motor, al tiempo que mejora el ahorro de combustible y las emisiones.
Historia
El Alfa Romeo Spider 2000 fue el primer vehículo de producción que incorporó la sincronización variable de las válvulas.
La necesidad de la sincronización variable de las válvulas se reconoció ya en 1924, cuando los estadounidenses patentaron una válvula con una duración de apertura variable para un motor de combustión interna. El Spider 2000 de Alfa Romeo fue el primer vehículo de producción del mundo equipado con un sistema de distribución variable en 1980.
¿Cómo funciona?
Los fabricantes de automóviles suelen tener sus propios nombres para la tecnología de distribución variable. Por ejemplo, Toyota utiliza un sistema ‘VVT-I’ (Variable Valve Timing with Intelligence) mientras que Honda, de forma un tanto famosa, llama a su sistema ‘VTEC’ (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control).
El Chaser de Toyota fue uno de los primeros coches en recibir su versión VVT-i de la tecnología.
Aunque estos sistemas pueden tener algunas diferencias en su implementación, todos comparten la misma tecnología subyacente y los principios de ingeniería.
Para que las válvulas de admisión y escape se abran y cierren, están conectadas a un árbol de levas giratorio que se encuentra por encima de las válvulas.
La famosa tecnología VTEC de Honda está presente en toda su gama.
La tecnología de sincronización variable de las válvulas controla tres características clave de las válvulas de admisión y de escape:
- La sincronización de las válvulas: los puntos del movimiento del pistón en los que las válvulas se abren y se cierran.
- Duración de las válvulas: el tiempo que las válvulas permanecen abiertas.
- Alzamiento de las válvulas: cuánto se abren físicamente las válvulas (su apertura).
Para ello, varios sensores, como los de flujo de aire y posición del árbol de levas, suministran información a la ECU (unidad de control del motor) del coche, que utiliza varios mecanismos para controlar las características de las válvulas antes mencionadas. El sistema VTEC de Honda, por ejemplo, mueve físicamente el árbol de levas para dar a la válvula más elevación.
Un resumen muy básico de cómo funciona el VTEC.
El futuro
Actualmente, los sistemas de sincronización variable de válvulas se basan en la manipulación del árbol de levas para alterar indirectamente las tres características clave de las válvulas mencionadas anteriormente. Esto, a su vez, limita la variabilidad de la válvula. En cambio, los futuros sistemas de sincronización variable de válvulas pueden permitir el control directo de cada válvula (a veces denominado motor «sin levas» o «de válvulas libres»), permitiendo así una variabilidad infinita y, en consecuencia, un mejor rendimiento del motor.