Distribución Variable

1. SISTEMAS DE DISTRIBUCION
VARIABLE

2. Fundamentalmente,
cuanto mayor es la
cantidad de aire que
ingresa al cilindro, mayor
será la potencia que
desarrolla el motor.
El sistema de
distribución que
comprende eje cigüeñal,
ejes de levas y válvulas
del motor y es este
sistema quien
principalmente controla el
ingreso de aire al motor.
Introducción

3. Cuanto más rápido gira un motor, más
difícil resulta llenar los cilindros, puesto que
las válvulas abren y cierran mucho más de
prisa. Lo ideal es que la válvula de admisión
se abra un poco antes del inicio de la carrera
de admisión, y la de escape un poco antes
de iniciarse la carrera de escape, para
ayudar así al vaciado y llenado de los
cilindros. Sin embargo en un motor
convencional una vez definidos los ángulos
de cruce, estos no pueden ser modificados
con el motor funcionando
Distribución de válvulas en un motor
convencional

4. Distribución de válvulas en un motor convencional
PMS
PMI
6° 9°
40° 31°
Cierre de la
válvula
de admisión
Apertura de
la válvula
de admisión
Cierre de la
válvula
de escape
Apertura de la
válvula
de escape
Escape
Compresión
Admisión
Combustión
TRASLAPE

5. Algunos aspectos para destacar del diagrama anterior son:
1. La válvula de admisión se abre 6 grados antes del inicio de la
carrera de admisión y se cierra 40 grados después del fin de la
carrera de admisión para permitir que la mezcla continúe
ingresando por inercia.
2. La válvula de escape se abre 31 grados antes del inicio de escape,
para liberar la presión del interior del cilindro y no se pierde
potencia por gran parte de la explosión ya ha transmitido su fuerza
al pistón. Luego la válvula de escape se cierra 9 grados después
del fin de la carrera de escape, para crear un vacío que arrastra la
mezcla hacia el interior del cilindro.
Debido a las diferentes velocidades a las que se somete el
funcionamiento del motor, los momentos ideales de apertura y
cierre de válvulas también cambian. Lo que hace la distribución
variable es precisamente cambiar el momento de apertura y cierre
de las válvulas en función del régimen del motor. Estos cambios los
realiza mientras el motor está en funcionamiento.
Distribución de válvulas en un
motor convencional

6. El periodo de cruce de válvulas tiene lugar en el inicio del tiempo de admisión,
cuando la válvula de admisión ya esta abierta y la de escape no se ha cerrado por
completo. Los motores de serie tienen un cruce de válvulas de 15 a 30 grados
para un funcionamiento estable en ralentí, economía de combustible, pero tienen
un rendimiento muy pobre en altas revoluciones. En los vehículos de carreras el
ángulo de cruce va de 60 a 100 grados.
Cruce de válvulas
Un cruce adicional proporciona un
llenado de cilindro mas eficaz y
mayor rendimiento a altas
revoluciones, pero produce poco
vacío en el motor en ralentí ,
generando un funcionamiento
inestable en bajas revoluciones y un
consumo elevado de combustible.
Sin embargo un ángulo de cruce
muy grande puede generar
problemas de espacio luz entre la
válvula y el pistón, es decir, que
podrían llegar a tocarse.

7. Clasificación de los sistemas de distribución variable

8. Alfa Romeo: Twin Cam; Twin Spark; STC; Multiair.
BMW: Valvetronic; VANOS; doble VANOS.
Daihatsu: DVVT.
Fiat: StarJet; FIRE.
Ford: VCT; Ti-VCT.
General Motors Corporation (GM): VVT; DCVCP; Alloytec.
Honda: VTEC; VTEC-E; i-VTEC; Avanzada VTEC.
Hyundai: CVVT.
Lexus: VVT-iE.
Mazda: S-VT.
Mitsubishi: MIVEC.
MOTORES CON ESTA TECNOLOGÍA

9. Nissan: N-VCT; VVL; CVTC; VVEL.
Porsche: VarioCam; VarioCam Plus.
Protón: Campro CPS; VVT.
PSA Peugeot Citroën: CVVT.
Renault: VVT.
Rover: VVC.
Suzuki: VVT-M.
Subaru: AVCS; AVLS.
Toyota: VVT; VVT-i; VVTL-i; Valvematic.
Volvo: CVVT; CPS.
Yamaha:VCT.

10. Sistemas de distribución variable con desplazamiento del
árbol de levas
En este sistema uno de los ejes de levas (generalmente
el de admisión) o los dos (el de admisión y el de escape)
giran unos 40 grados cuando el controlador tiene 4
aspas y cuando tiene tres, puede girar unos 60 grados,
en función de las revoluciones del motor.
Regulación continua.- En algunos sistemas de
distribución variable, el cambio de 0 a 40 grados es
repentino, es decir que solo tienen dos estados:
1.- Totalmente retrasado para bajas y medias RPM.
2.- Totalmente adelantado para medias a altas RPM.
Regulación gradual.- En otros sistemas, el cambio de 0 a 40 grados se produce gradualmente, es
decir que el movimiento del eje de levas es progresivo, se adelanta y retrasa continuamente. En
función de las variaciones del funcionamiento del motor.
En el caso de los vehículos de la marca Toyota por ejemplo se han utilizado los dos sistemas y
muchas variantes.
 El sistema VVT es un sistema de regulación continua.
 El sistema VVT – i es un sistema de regulación gradual.
 El sistema VVTL – i es un sistema de regulación gradual y alzada variable.
 El sistema VVTL – i E es un sistema de regulación gradual y alzada variable de válvulas,
accionado por un motor eléctrico.

11. Disposición de componentes electrónicos del
sistema VVT - i. de Toyota
ECU del motor
KNK
Sensor de Ox 1
Sensor de Ox 2
ISC
Bobina encendedor
Sensor de
flujo de aire
DLC 3
Válvula de control de
aceite OCV
Sensor de posición
del cigueñal
Sensor de posición
del árbol de levas
Sensor de posición
del obturador
Sensor de temperatura
de agua

12. Sensor de posición de cigüeñal
Sensor de flujo de aire
Sensor de posición del obturador
Sensor de temperatura del
refrigerante
Sensor de posición del árbol de
levas
Sensor de velocidad del
vehículo
Apertura de válvulas
ideal
Corrección
Apertura de válvulas
actual
Válvula de control
de aceite OCV
ECU del motor
Retroalimentación
Esquema del control electrónico.
Toda esta información
que recibe la
computadora de los
diferentes sensores, le
permite controlar a la
válvula de control de
aceite OCV, encargada
de permitir el
movimiento del eje de
levas.

13. A la ECU
del motor
Partes del sistema VVT-i
Válvula de control de aceite OCV
Sensor de
posición del
cigueñal
Sensor de
posición del árbol
de levas
Controlador de VVT-i

14. Culata de un motor con sistema VVT - i
El mecanismo que
mueve el eje de
levas o controlador
del VVT – i, se
encuentra instalado
en el lado de
admisión de este
motor.

15. Controlador del VVT-i
 El árbol de levas y las paletas forman una sola pieza que puede moverse
libremente unos cuantos grados dentro la envoltura del mecanismo del
controlador.
 La envoltura es una pieza solidaria al engranaje que es movida por la
cadena del mecanismo de distribución del motor.

16. Controlador del VVT-i

17. Válvula de control de aceite (OCV)
(Lado de avance) (Lado de retardo)

18. Válvula de control de aceite (OCV)
(Lado de avance) (Lado de retardo)
DRENAJE DRENAJE

19. Operación de avance
Dirección de giro
HORARIO

20. Paletas del controlador en
posición de avance
Seguro para fijar las
paletas a la envoltura,
cuando se apaga el
motor y la presión de
aceite disminuye.
Al encender el motor,
este seguro evita que las
paletas golpeen contra la
envoltura y una vez que
la presión de aceite
aumenta, el seguro es
comprimido y las
paletas pueden moverse
libremente.

21. Operación de retardo
Dirección de giro
ANTIHORARIO

22. Paletas del controlador en
posición de retención
Paletas

23. Con este movimiento, el sistema VVT-i controla el árbol de
levas de admisión permitiendo que el ángulo de cruce de
la válvula de admisión aumente hasta unos 60° (del
ángulo del cigüeñal), con relación a la válvula de escape.
¿Como opera el VVT-i?

24. Diferentes fases de trabajo del VVT-i

26. SISTEMA VVT-i

27. SISTEMA VVTL-i
Culata de un motor
2ZZ-GE de un
Toyota Celica.
Levas con
diferente
altura para
la alzada
variable.
Leva de alta velocidad Leva de baja y media velocidad

29. Válvula de control de aceite (OCV)
(Lado de avance) (Lado de retardo)
DRENAJE DRENAJE

30. VENTAJAS DEL VVT-I
(manejo en ciudad) mejorado
Economía de 6 %
Combustible
disminuido
NOx 40 %

31. PARTES DEL SISTEMA VVTL-i
Controlador de VVT-i
Árbol de levas de
admisión
Válvula de admisión
Válvula de escape
Eje del balancín
Mecanismo de
Cambio de levas
(Balancín)
Árbol de levas de escape

32. ARBOLES DE LEVAS
 Los árboles de levas de admisión y escape
contienen levas de velocidades bajas y medias
como levas de velocidades altas.
Leva de baja y
media velocidad
Leva de alta velocidad Árbol de levas de escape
Árbol de
levas de
admisión
Leva de baja y
media velocidad
Leva de alta velocidad
Controlador
de VVT-i
Engranaje del
eje de levas
Sensor del
árbol de levas
de admisión

33.  Se ha adoptado un mecanismo de válvulas del
tipo de balancín.
Almohadilla
de balancín
Eje de balancín
A
Vista de A
Pasador de
balancín
Laina de
ajuste
Balancín
Laina de
ajuste
Balancín y Válvula

34.  En velocidades bajas y medias del motor ( entre 2500 y 6000rpm),
el pasador del balancín está fuera de lugar y el eje tiene un
pequeño movimiento libre antes de empujar al balancín.
Leva de
altas RPM
Leva de media
y baja rpm
Rodillo de
la agujas
Leva de
alta
Leva de
media y baja
pasador del balancín
Se mueve
libremente
Vista de A
A
Construcción y operación
Poca alzada

35.  En velocidades altas del motor ( mas de 6000rpm), el pasador del
balancín está debajo del eje o bulón que empuja directamente
desde un principio al balancín.
Leva de
altas RPM
Leva de media
y baja rpm
Rodillo de
la agujas
Leva de
alta
pasador del balancín
Activa
directamente
Vista
de A
A
Construcción y operación
Mayor alzada

36.  En velocidades altas del motor ( mas de 6000rpm), la potencia del
motor y el torque tienen un ligero aumento, si comparamos los
motores solo con VVT – i y el motor con VVTL – i.
Beneficios

37. VVT - iE
 VVT-iE (Distribución de válvulas variable – inteligente y con motor
eléctrico) es una versión del Dual VVT-i con la diferencia que utiliza un
actuador eléctrico para ajustar y mantener la sincronización solo del árbol de
levas de admisión.
 El árbol de levas de escape todavía se mueve por la presión hidráulica que
controla a un actuador hidráulico como en el VVT - I.
 Esta forma de tecnología de
distribución variable fue desarrollado
inicialmente para los vehículos Lexus.
Este sistema fue introducido por
primera vez en el LEXUS LS del 2007
con el motor 1UR – FE con 4.600 cc.

38.  El motor eléctrico en el actuador gira
junto con el árbol de levas de admisión en el
motor.
 Para mantener la sincronización del árbol
de levas sin ninguna variación, el motor del
actuador funcionará a la misma velocidad
que el árbol de levas.
 Para adelantar la sincronización del árbol
de levas, el motor del actuador girará
ligeramente más rápido que la velocidad del
árbol de levas.
 Para retrasar la sincronización del árbol
de levas, el motor del actuador girará
ligeramente más lento que la velocidad del
árbol de levas.
 La ventaja del sistema eléctrico, es que
puede funcionar cuando el hidráulico no
puede hacerlo: por ejemplo con el motor
frío y a un régimen inferior a 1.000 rpm.

39.  Según Lexus, este sistema puede
funcionar sea cual sea el régimen y la
temperatura del motor.
 Cuando retrasa la sincronización, lo hace a
una velocidad de 50 grados por segundo.
 Cuando adelanta la sincronización lo hace
a una velocidad de 150 grados por segundo.
 Cuando se da arranque se asegura un
posicionamiento preciso del árbol de levas
para facilitar el encendido, así como una
mayor gama total de ajuste.
 La combinación de estos factores permite
un control más preciso, lo que resulta en una
mejora de la economía de combustible tanto,
la potencia del motor y el rendimiento de las
emisiones.

40. VALVEMATIC
► Es un nuevo sistema que controla
eléctricamente solamente, la alzada de
la válvula de admisión.
► La válvula puede tener múltiples
alturas en pasos progresivos.
► El sistema Dual VVT – i se
mantiene con los actuadores
hidráulicos en la parte posterior de los
ejes de levas.
► La familia de los motores ZR usa
el sistema valvematic. Como el 1, el 2
y el 3ZR-FAE, que incorporan la letra
A por el uso del sistema valvematic.

41. VALVEMATIC
 El 3ZR- FAE es de 2.0 litros, genera
158 HP a 6200rpm.
 Comparado con el 3ZR - FE, que
genera 143 HP con solo el Dual VVT – i.
 Los autos que traerán estos motores a
partir del 2007 son:
Toyota Allion
Toyota Premio
Toyota RAV4
Toyota Avensis
Toyota Wish
Toyota Voxy
Toyota Noah

42.  El sistema Valvematic ofrece un ajuste continuo en la válvula de admisión,
para elevar el volumen de ingreso de aire y mejora la eficiencia del combustible,
mediante el control de la mezcla.
 El sistema se usó por primera vez el 2007 en el Noah y más tarde a principios
de 2009 en la familia de motores ZR utilizado en el Avensis. Este sistema es más
simple en diseño en comparación con Valvetronic y VVEL, permitiendo que la
culata tenga la misma altura.
 Toyota afirma que mejora un 10% en la potencia del motor, mientras
reduce el consumo de combustible de 10.5% en la conducción normal.

43.  Valvematic emplea un eje intermedio
(zona azul en la imagen) para lograr la
elevación continua de válvulas variable.
 El eje intermedio tiene un balancín
de accionamiento para cada cilindro.
Cada balancín de actuación está formado
por dos levas oscilantes y un rodillo.
 Las levas oscilantes y el rodillo,
pueden girar con relación al eje
intermedio, gracias a unos engranajes
internos y quien pone en movimiento al
eje intermedio es un motor eléctrico
acoplado a un extremo de este eje.

44.  Se puede apreciar que los hilos del engranaje del rodillo y las levas oscilantes, están
en direcciones opuestas. Esto significa que las levas oscilantes se mueven en una
dirección y el rodillo se mueve en otra dirección. Cuando el motor eléctrico mueve el
eje intermedio en una dirección, el rodillo y las levas oscilantes se acercan o tienen un
ángulo mas cerrado, que dará lugar a una alzada mínima de la válvula.
Eje de levas
Rodillo
Poca Alzada
Leva Oscilante
Eje intermedio
Ángulo reducido del centro del
rodillo a la punta de la leva
 Cuando el eje intermedio, se mueve
en dirección contraria, el rodillo y las
levas oscilantes se alejan o tienen un
ángulo mas abierto, aumentando la
alzada de la válvula de admisión desde
0.97mm a 11mm para un mejor llenado
de los cilindros.
Mayor Alzada
Ángulo mas amplio del centro
del rodillo a la punta de la leva

45.  Durante condiciones de carga
ligera, como en ralentí, la válvula solo
se abre 1 milímetro y es la mariposa del
acelerador quien controla con mayor
precisión el volumen del flujo de aire
que ingresa al motor.
 Para cargas medias a altas, la
mariposa del acelerador se abre
FUNCIONAMIENTO
completamente y el volumen del flujo de aire que ingresa al motor, es
controlado por la elevación de la válvula, es decir que a mayor revolución,
mayor será la alzada de la válvula, hasta llegar a los 11 milímetros.
 Cuando se compara la sincronización variable de válvulas VVT accionada
hidráulicamente y este mecanismo electromecánico que permite variar la altura
de la válvula, existe un retraso en el mecanismo hidráulico, pero la combinación
de ambos mejora el rendimiento del motor.