09mejorar la carga

IES JOVELLANOS MOTORESIES JOVELLANOS MOTORES
Nicolás Colado.
Instituto Jovellanos. Madrid.
MOTORES
SISTEMAS PARA MEJORAR LA CARGA
DEL CILINDRO.

03/02/2017
1. Rendimiento volumétrico
2. Distribución multiválvulas
3. Admisión variable
4. Sistema de distribución variable
Nicolás Colado
ÍNDICE
2

03/02/2017
1. Rendimiento volumétrico.1. Rendimiento volumétrico.
Nicolás Colado
Cualidades de un buen motor:
• Consumo.
• Elasticidad.
• Potencia específica.
• Gases de escape.
Estas cualidades se logran con un
buen rendimiento volumétrico
(relación entre la masa de gas que
realmente entra al cilindro y la que
entra en teoría).
3

03/02/2017 Nicolás Colado
Motores atmosféricos vs motores sobrealimentados.
En un motor atmosférico, el
rendimiento volumétrico es
siempre menos a 1.
En un motor atmosférico, el
rendimiento volumétrico es
siempre menos a 1.
Pero se pueden hacer cosas para
intentar que el rendimiento
volumétrico sea lo más próximo a 1
posible.
Distribución multiválvulas.
Admisión variable.
Distribución variable..
4
1. Rendimiento volumétrico.1. Rendimiento volumétrico.

03/02/2017
• Problemas de inercia por
mayores masas móviles.
• Problemas de evacuación del
calor.
• Limitación dada por el
diámetro del cilindro.
Nicolás Colado
La carga del cilindro (masa de gas que entra), mejora si aumento
la sección de paso de los gases.
Válvulas mas grandes
• Mejor aprovechamiento del
espacio disponible.
• Hay configuraciones de 3, 4 y
hasta 5 válvulas por cilindro.
• Mejor aprovechamiento del
espacio disponible.
• Hay configuraciones de 3, 4 y
hasta 5 válvulas por cilindro.
Aumentar el número de válvulasAumentar el número de válvulas
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2. Distribución multiválvulas.2. Distribución multiválvulas.

03/02/2017
• La disposición de las válvulas permite que la cámara de
combustión tenga una forma próxima a la hemisférica.
• La bujía puede colocarse en el centro, generando un buen frente
de llama.
• Permite una relación de compresión entre 1 y 1´5 superior a los
motores de 2 válvulas por cilindro.
Nicolás Colado
Lo más común son 4 válvulas por cilindro.
Ventajas principales
• Sección de paso un 30 % mayor que con 2 válvulas.
• Menores inercias al ser más ligeras, por lo que permiten mayores
regímenes de giro del motor.
• Mejor refrigeración.
• Sección de paso un 30 % mayor que con 2 válvulas.
• Menores inercias al ser más ligeras, por lo que permiten mayores
regímenes de giro del motor.
• Mejor refrigeración.
Otras ventajasOtras ventajas
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03/02/2017
• Sistema de distribución más complejo: dos árboles de levas.
• Peor llenado a bajas rpm (la mayor sección de paso hace que
los gases tengan menos velocidad en este caso, con lo que la
carga es menor (los motores multiválvulas son más
“perezosos” a bajas revoluciones.
Nicolás Colado
Sin embargo los sistemas multiválvulas presentan alguna
desventaja
Para intentar evitar estos problemas se diseñan los
colectores de admisión haciendo que su longitud y
diámetro sean los adecuados.
Para intentar evitar estos problemas se diseñan los
colectores de admisión haciendo que su longitud y
diámetro sean los adecuados.
Pero la solución más ventajosa es montar colectores de
admisión variable.
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03/02/2017 Nicolás Colado 8

03/02/2017
Mariposa de gases
Conducto de admisión
Nicolás Colado 11
3. Admisión variable..3. Admisión variable..

Aunque no es un colector propiamente
variable, en algunos casos se diseñan los
estos para aprovechar algunas
propiedades físicas de los fluidos, que
mejoran la carga del cilindro.
Resonancia acústica:
•En función de la apertura y cierre de las válvulas, los gases se
mueven en el colector de admisión.
•Las ondas de presión se desplazan por el colector con una
frecuencia que depende del régimen del motor.
•La forma del colector aprovecha estas oscilaciones para generar un
efecto de sobrealimentación a unas determinadas rpm.
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Inercia de los gases:
La inercia de los gases determina que,
según el régimen de giro tengamos:
• A bajas rpm: el llenado de los
cilindros es mejor si los colectores
son largos y estrechos.
• A altas rpm: el llenado mejora con
colectores cortos y gruesos.
Podemos solventar esta contradicción
con la incorporación de colectores de
admisión variable.
13

Admisión variable de Citroën (ACAV).
• Aprovecha los fenómenos de
resonancia acústica.
• Cada colector de admisión se
desdobla en dos conductos de
diferente longitud y sección.
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03/02/2017
Circuito largo
Circuito corto
Pulmón mando de
trampillas
Electroválvula
Reserva de vacío
Unidad de control
Nicolás Colado 16

03/02/2017
1
2
3
4
5
6
7
8
1. Sensor del ángulo de la
mariposa
2. Unidad de control
3. Electroválvula de control
de depresión
4. Cápsula de mando de
trampilla
5. Conducto secundario
6. Cámara de depresión
7. Conducto primario
8. Trampilla
Nicolás Colado 17

• Algunos sistemas de
admisión variable pueden
bloquear el paso de gases
en uno de los dos
conductos de admisión de
cada cilindro.
• De esta forma se
consigue una mayor
velocidad de los gases
por el otro conducto,
permitiendo un mayor
barrido de gases.
• Algunos sistemas de
admisión variable pueden
bloquear el paso de gases
en uno de los dos
conductos de admisión de
cada cilindro.
• De esta forma se
consigue una mayor
velocidad de los gases
por el otro conducto,
permitiendo un mayor
barrido de gases.
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• Con la distribución convencional, los ángulos de apertura y cierre de
las válvulas, fijados por las levas del árbol de levas, son fijos.
• Tenemos entonces un AAA, RCA, AAE y RCE inamovibles.
• Con la distribución convencional, los ángulos de apertura y cierre de
las válvulas, fijados por las levas del árbol de levas, son fijos.
• Tenemos entonces un AAA, RCA, AAE y RCE inamovibles.
Estos ángulos de la distribución están pensados
para que el motor tenga un funcionamiento óptimo a
un cierto régimen de giro.
•Tenemos por lo tanto motores que, o tienen buen
par en bajos regímenes, o buena potencia en altos.
•Generalmente los motores se diseñan llegando a
una solución de compromiso.
•Tenemos por lo tanto motores que, o tienen buen
par en bajos regímenes, o buena potencia en altos.
•Generalmente los motores se diseñan llegando a
una solución de compromiso.
•Pero, ¿cómo podemos aunar en un mismo motor
buenos bajos y altas prestaciones?
•Pero, ¿cómo podemos aunar en un mismo motor
buenos bajos y altas prestaciones?
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4. Distribución variable..4. Distribución variable..

03/02/2017
..
Nicolás Colado
Los sistemas de distribución variable permiten
tener, al menos, dos diagramas de la distribución
diferentes.
Un diagrama para regímenes bajos y medios que
permite un elevado par.
Un diagrama para regímenes bajos y medios que
permite un elevado par.
•Otro diagrama diferente que permite que a altas
revoluciones tengamos una mayor potencia.
•Otro diagrama diferente que permite que a altas
revoluciones tengamos una mayor potencia.
Los motores que equipan distribución variable son
más elásticos y disminuyen las emisiones
contaminantes.
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Hay multitud de sistemas de distribución variable
patentados por los diferentes grupos fabricantes de
automóviles:
•Variocam (Porsche).
•VTEC ( Honda).
•VVT-i (distribución continuamente variable, de Toyota).
•VANOS (solo en admisión) y DOBLE VANOS ( en
admisión y escape de BMW).
•S-VT (Mazda).
Hay multitud de sistemas de distribución variable
patentados por los diferentes grupos fabricantes de
automóviles:
•Variocam (Porsche).
•VTEC ( Honda).
•VVT-i (distribución continuamente variable, de Toyota).
•VANOS (solo en admisión) y DOBLE VANOS ( en
admisión y escape de BMW).
•S-VT (Mazda).
Veamos detenidamente dos de estos sistemas
VariocamVariocam
VTECVTEC
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Un tensor, accionado hidráulicamente, hace que la
posición del árbol de levas de admisión cambie con
respecto a la del árbol de levas de escape.
Un tensor, accionado hidráulicamente, hace que la
posición del árbol de levas de admisión cambie con
respecto a la del árbol de levas de escape.
La posición del árbol de levas de escape está fijada
por la cadena de la distribución, que sincroniza su
giro con el del cigüeñal.
La posición del árbol de levas de escape está fijada
por la cadena de la distribución, que sincroniza su
giro con el del cigüeñal.
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Variocam

•A menos de 1.500 rpm: las válvulas de admisión
abren 7º después del PMS y cierran 52º después
del PMI.
•A menos de 1.500 rpm: las válvulas de admisión
abren 7º después del PMS y cierran 52º después
del PMI.
Entre 1.500 y 5.500 rpm: tenemos un AAA de 8º y
un RCA de 37º.
Entre 1.500 y 5.500 rpm: tenemos un AAA de 8º y
un RCA de 37º.
A más de 5.500 rpm: la distribución regresa a la
posición inicial.
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Variocam

03/02/2017
Árbol de escape
Cilindro hidráulico
Válvula
electromagnética
Tensor desplazable
Árbol de admisión
Nicolás Colado
La ECU del sistema de inyección regula la posición del tensor.
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Variocam
Aspecto real del sistema Variocam.Aspecto real del sistema Variocam.

03/02/2017
Presión del aceite del motor
Aceite a presión en el tensor cadena
Retorno sin presión
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3
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8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
1. Válvula electromagnética 9. Cámara anular inferior
2. Tensor de cadena 10. Resorte del pistón
3 y 4. Resortes del tensor 11. Pistón desplazable
5 y 6. Carriles de deslizamiento 12. Pistón de la válvula de mando
7 y 8. Cadena de rodillos 13. Cámara anular superior
Nicolás Colado 26
Variocam

03/02/2017
1. Árbol de levas
2. Lóbulos de levas para rpm bajas
3. Lóbulos de leva para rpm altas
4. Balancines primarios
5. Balancines centrados
6. Balancines secundarios
7. Muelle de pérdida de movimiento
8. Válvula de escape
9. Válvula de admisión
1
2
3
4
5
6
7
7
8
9
2
2
2
3
Nicolás Colado
El sistema VTEC puede cambiar
tanto la alzada como el diagrama
de la distribución del motor.
El sistema VTEC puede cambiar
tanto la alzada como el diagrama
de la distribución del motor.
Los turismos funcionan la mayor parte del tiempo a regímenes medios y bajos,
una menor sección de paso de la admisión aumenta la velocidad de los gases.
A altas rpm, la mayor alzada conlleva un aumento del tiempo de admisión.
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VTECVTEC

03/02/2017
1. Muelle de retorno
2. Pasador de tope
3. Balancines secundarios
4. Balancines centrales
5. Balancines primarios
6. Pistón hidráulico
8. Árbol de levas
A y B. Perfiles de leva para
rpm bajas, accionan los
balancines por
separado
Nicolás Colado
•Para cada 2 válvulas, tenemos 3 levas y 3 balancines (tanto en admisión como en
escape).
•Para cada 2 válvulas, tenemos 3 levas y 3 balancines (tanto en admisión como en
escape).
Las levas de los extremos (A y B), tienen menor alzada y
actúan a bajos y medios regímenes.
La leva central (C) tiene
más alzada y actúa a altas rpm.
La leva central (C) tiene
más alzada y actúa a altas rpm.
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VTECVTEC

03/02/2017
1. Pasador de tope
4. Presión de aceite
C. Perfil de leva para rpm altas. Los balancines quedan conectados a
través del pistón hidráulico
Presión de
la válvula
de mando
Nicolás Colado
Funcionamiento a bajas
revoluciones:
•los balancines A y B, accionados
por sus levas, se mueven
independientemente del balancín
C, accionado por la suya.
Funcionamiento a bajas
revoluciones:
•los balancines A y B, accionados
por sus levas, se mueven
independientemente del balancín
C, accionado por la suya.
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VTECVTEC

03/02/2017
1
2
3
4
5
6
7
1. Palanca de sincronización
2. Balancín primario
3. Balancín secundario
4. Pistón de sincronización
5. Pistón de retorno
6. Válvulas de admisión
7. Eje de levas
Nicolás Colado 30
VTECVTEC

03/02/2017
1
2
3
4
5
6
7
8
A B
1. Árbol de levas
2. Lóbulo de leva A (primario)
3. Lóbulo de leva B (secundario)
6. Pistón de conexión hidráulica A
7. Pistón de conexión hidráulica B
8. Pasador de tope con muelle de retorno
Nicolás Colado 31
VTECVTEC

03/02/2017
1. Árbol de levas
2. Lóbulo de leva A (primario)
3. Lóbulo de leva B (secundario)
6. Pistón de conexión hidráulica A
7. Pistón de conexión hidráulica B
8. Pasador de tope con muelle de retorno
1
2
3
4
5
6 7
8
A B
Nicolás Colado 32
VTECVTEC

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