Tabla de contenidos
Motores con diferentes sistemas de distribución
Se ven seis propuestas en la imagen 7.11.
SV
- Cadena.
- 4 cilindros en línea.
- El flujo en la culata es lateral.
OHV
- Cadena.
- Balancines.
- 8 cilindros en V.
- El motor tiene dos culatas, una para cada cuatro cilindros.
- El árbol de levas está en el centro de la V y acciona las válvulas mediante varillas y balancines.
- La admisión está dentro de la V para cada culata y en el exterior de estas el escape, por lo que las culatas son de flujo transversal.
OHV
- Piñones.
- Balancines.
- 4 cilindros en línea.
- El árbol de levas lateral, que no se ve en la imagen, acciona las válvulas por varillas y balancines.
- Admisión y escape en el mismo lado de la culata, es de flujo lateral.
DOHC
- Piñones.
- Directo.
- 8 cilindros en V.
- En cada una de las dos culatas hay dos árboles de levas que accionan las válvulas directamente a través de taqués.
- Las culatas son de flujo transversal, admisión por dentro de la V y escape por el exterior.
- Hay cuatro válvulas por cilindro, dos de admisión y dos de escape para aumentar el caudal de paso de gases, es un motor multiválvulas.
- La cámara de combustión es hemisférica.
DOHC
- Correa.
- Directo.
- 4 cilindros en línea.
- Las válvulas inclinadas, cuatro por cilindro, indican que la cámara de combustión es hemisférica.
- Flujo transversal de culata.
OHC
- Correa.
- Balancines.
- 4 cilindros en línea.
- La inclinación de las válvulas de escape y admisión enfrentadas, culata de flujo transversal, es por la forma hemisférica de la cámara de combustión.
Distribución de bajo rozamiento
El accionamiento de las válvulas implica rozamientos, donde más se generan es entre las levas y el sistema de apertura de las válvulas, sea el que sea.
Si se utilizan balancines para abrir las válvulas la fricción se produce entre la leva y el punto donde roza en el balancín, como se ve en la imagen 7.12.
Se aprecia que en el lado del balancín opuesto a la válvula asienta sobre un taqué hidráulico en este motor.
Al aumentar el número de válvulas por cilindro, motores multiválvulas (capítulo 14) el efecto del rozamiento es más apreciable, tanto en el esfuerzo que ha de hacer el motor como los que ha de soportar el sistema de accionamiento, sobre todo con correa de distribución y también con cadena.
Para reducir las fricciones entre las levas y el sistema de apertura de las válvulas se incorpora en los balancines, en el punto donde apoya la leva al abrir la válvula, un rodamiento o rodillo, representado en la imagen 7.13.
En la culata de la imagen 7.14 se ve uno de los dos árboles de levas quitado, los dos sobrepuestos, los rodillos en los balancines y uno en detalle.
La disminución de rozamiento es importante, lo que permite reducir el esfuerzo de la correa de distribución, y en motores que utilizaban doble cadena prescinden de una.
Para mejorar más los resultados los árboles de levas son huecos reduciendo las inercias, es decir la resistencia a cambios de velocidad.
Distribución desmodrómica
Distribución desmodrómicaLas válvulas abren por el empuje del árbol de levas y cierran por el efecto de sus muelles, imagen 7.15.
Si el motor ha de funcionar a muy altas RPM puede suceder que los muelles no tengan capacidad para seguir la frecuencia de actuación exigida, al no cerrar tan rápido como es preciso rebotan las válvulas alterando completamente las secuencias de actuación, se ve en la imagen 7.15.
Se puede evitar con muelles más duros o dobles muelles, que endurecen el trabajo de la distribución y los desgastes.
Hay otra solución y es cerrar las válvulas de forma similar a lo que se hace para abrirlas, un mecanismo de levas que las empuje para cerrar.
Se llama a este sistema distribución desmodrómica y ha sido utilizado hace años, imagen 7.16.
Actualmente solamente lo montan algunas motocicletas de altas prestaciones como el sistema de la imagen 7.17.
Diagrama de distribución
La vertiginosa velocidad de los gases en los colectores, su recorrido con curvas y los diferentes elementos que han de atravesar implican enormes turbulencias y efectos de vaivén de ondas de presión de los gases.
Estos movimientos generan fuertes rebotes de los gases que los hacen cambiar bruscamente de sentido para volver al mismo, con extrema rapidez.
Estos movimientos de los gases en su recorrido es la resonancia, y se puede utilizar para aumentar el llenado de los cilindros del motor en admisión y agilizar el vaciado en escape.
Se hace alterando las secuencias teóricas de apertura y cierre de las válvulas, es el diagrama de distribución que se explica con estas cuatro imágenes.
Imagen 7.18
- Avance Apertura Admisión; el pistón está subiendo terminando el tiempo de escape, cierto ángulo de giro del cigüeñal antes de llegar al PMS comienza a abrir la válvula de admisión, con la de escape cerrando, pero todavía abierta.
- La velocidad del flujo de salida de los gases de escape “tira” de los de admisión favoreciendo el llenado.
Imagen 7.19
- Retraso Cierre Escape; al descender el pistón en el tiempo de admisión con su válvula abierta, la de escape continúa abierta cierto ángulo de giro del cigüeñal, así se aprovecha el empuje de entrada de los gases de admisión para agilizar el vaciado de los de escape.
- La válvula de escape debe cerrar antes de que parte de la masa de admisión salga por el colector de escape, pues se perdería en principio parte del llenado y podría salir mezcla (aire y gasolina) en motores con carburador o inyección indirecta (capítulo 12).
Imagen 7.20
- Retraso Cierre Admisión; al final de admisión el pistón comienza a subir, y la válvula de admisión sigue abierta cierto ángulo de giro del cigüeñal, se aprovecha la enorme velocidad de entrada de la masa de admisión hasta que la subida del pistón les frena, así se mejora el llenado.
Imagen 7.21
- Avance Apertura Escape; en fase de explosión/expansión el pistón desciende generando la fuerza que mueve el automóvil.
- Tras cierto ángulo de giro del cigüeñal descendiendo el pistón, con presión todavía en el cilindro, comienza a abrir la válvula de escape, así se aprovecha la presión remanente en el cilindro para iniciar la salida de los gases de escape agilizando el vaciado.
El diagrama de distribución se representa por los grados de giro del cigüeñal que avanza o retrasa la actuación de las válvulas.
Se denomina “cruce de válvulas” la suma de AAA y RCE, cuando están abiertas admisión y escape a la vez.
A mayor cruce de válvulas más se aprovecha la inercia de los gases, resonancia, a altas RPM y a la inversa.
Estos son tres ejemplos de diagramas de distribución;
- AAA 14º / RCE 8º / RCA 46º / AAE 42º / Cruce de válvulas 22º
- AAA 9º / RCE 21º / RCA 61º / AAE 49º / Cruce de válvulas 30º
- AAA 44º / RCE 37º / RCA 52º / AAE 65º / Cruce de válvulas 81º
En motores de competición se puede lograr incrementar el llenado hasta un 35% del teórico del motor con cruces de válvulas muy elevados, pero el motor entonces no funciona a bajas RPM y comienza a empujar a alto régimen.
Con la distribución de fase variable se puede hacer que el diagrama de distribución varíe según las condiciones de marcha (capítulo 14).
Gráficos reales de presión – volumen
Aplicando el diagrama de distribución a un motor se aprovechan las inercias de los gases, la resonancia, en admisión y escape para aumentar el llenado de los cilindros y el vaciado de gases de escape.
En las imágenes 7.22 se ven los resultados, en la izquierda se representan los gráficos presión – volumen teóricos explicados en el capítulo 6. Motor de gasolina, en los que las válvulas de admisión y escape abren y cierran el PMS y PMI.
En la imagen de la derecha se ven los resultados de aplicar el diagrama de distribución con avances y retrasos en la actuación de las válvulas con relación a los puntos teóricos PMS y PMI; AAA, RCE, RCA y AAE.
También varía el momento del salto de chispa en la bujía, son los avances al encendido (capítulo 12).
Se aprecia como se obtiene más presión en el motor con avances y retrasos de apertura y cierre de las válvulas, que es el objetivo buscado, pues esta presión es la que ejerce el empuje sobre el pistón.
La culata de flujo transversal aprovecha mejor las inercias de los gases que la de flujo lateral.
Representación del diagrama de distribución
La representación del diagrama de distribución de un motor se hace con líneas circulares indicando los avances y retrasos de aperturas y cierres de las válvulas con relación a los 180º teóricos con el PMS y PMI como referencias.
Se ve en la imagen 7.23 un diagrama de distribución de un motor prestacional, pues el cruce de válvulas de 86º es elevado.
