Distribución variable de Volkswagen
Diversos tipos de métodos de accionamiento variable de válvulas se remontan a la era del vapor. En lo que se refiere a los motores de combustión interna convencionales de los automóviles, la distribución variable (denominada a veces VVT por sus siglas en inglés) fue patentada por primera vez por Fiat a fines de la década de 1960, si bien fue Alfa Romeo el primer fabricante en montarla en un vehículo de producción, en el Spider 2000 de 1980. Desde aquellos primeros tiempos, son muchos los fabricantes que han diseñado e incorporado en sus motores los principios de la distribución variable. Con tantas variantes a disposición en la actualidad, los fabricantes han bautizado estos sistemas con nombres nuevos; de ahí la diversidad de acrónimos que existe hoy.
En los vehículos con motor convencional sin distribución variable, los árboles de levas no son ajustables, lo que significa que el alzado, la duración de la apertura y la distribución de las válvulas son fijos. Una vez puestos a punto los árboles de levas y el cigüeñal, sea con herramientas especiales o aprovechando las marcas de alineación, el reglaje de válvulas no puede variar.
La distribución variable ofrece ventajas en materia de prestaciones, ahorro de combustible y reducción de la emisión de contaminantes. Permite lograr ajustes mayores del cruce, el alzado, la duración de la apertura y la distribución de las válvulas en función del régimen, la carga y la temperatura del motor, lo cual optimiza las prestaciones del motor en distintas condiciones de carga y para diferentes operaciones.
Como ejemplo, a un bajo régimen del motor, la distribución de válvulas se adelanta, lo que favorece la respuesta del acelerador y el par motor. En condiciones más exigidas del motor, en cambio, la distribución se retrasa, lo cual reduce la emisión de contaminantes.
Al aumentar las revoluciones del motor, la duración de la apertura de las válvulas es mayor y aumenta la potencia.
Existen diversos tipos de distribución variable en el mercado, pero el que más se utiliza es el que funciona por desplazamiento del árbol de levas, que se logra mediante un variador de fase montado en el piñón o engranaje del árbol de levas. Las primeras versiones eran de diseño sencillo y actuaban solamente en el árbol de levas de admisión. Conocidos como “discretos“, básicamente tienen dos posiciones (activación y desactivación) y modifican la distribución a un régimen determinado del motor (ejemplo de ello es el sistema VANOS simple de BMW). La mayoría de estos tipos es de mando mecánico mediante un estriado helicoidal con muelle dentro del variador.
En las versiones posteriores se utilizan variadores sencillos o dobles, dependiendo de la aplicación del fabricante, y son de mando electrónico y accionamiento hidráulico. Este tipo se denomina “continuo“. La electroválvula (actuador de posición del árbol de levas), mandada por la centralita electrónica, regula la presión del aceite para dirigirlo por los conductos en el rotor interior, lo cual ejerce presión contra los álabes y modifica el ángulo de los árboles de levas.
Este sistema ofrece la ventaja del ajuste continuo de la distribución a cualquier régimen del motor, con una transición más suave en general, comparada con el tipo “discreto” (de activación o desactivación).
Distribución variable de Volkswagen
| 1 | Carcasa de distribución |
| 2 | Árbol de levas |
| 3 | Lado de retraso |
| 4 | Retorno de aceite |
| 5 | Presión de suministro de aceite |
| 6 | Retorno de aceite |
| 7 | Electroválvula |
| 8 | Lado de avance |
| 9 | Conducto de aceite de retraso |
| 10 | Conducto de aceite de avance |
| 11 | Rotor interior |
| 12 | Rotor exterior |
| 13 | Canales anulares |
Variación de alzada de levas
Algunos fabricantes, entre ellos Honda con su sistema VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control: distribución variable y mando electrónico de alzada), optan por tener una leva independiente para cada válvula en los árboles de levas de admisión y de escape (los primeros motores SOHC ―de un solo árbol de levas en cabeza― solo las tenían en las válvulas de admisión). Se aprovecha la presión de aceite para desplazar un pasador que enclava el balancín de mayor alzada y apertura prolongada con los balancines contiguos de alzada baja y apertura breve. Si bien el ajuste es “discreto” y no “continuo“, este tipo siempre ha sido el preferido en el mundo del tuningdebido al gran aumento de potencia que posibilita.
Desplazamiento del árbol de levas y variación de alzada de levas
Ahora los sistemas se complican y encarecen. La combinación del desplazamiento de los árboles de levas y la alzada de levas variable puede reducir el consumo de combustible, aumentar la potencia y reducir las emisiones de contaminantes.
Uno de los fabricantes que ha desarrollado un sistema de este tipo es Porsche, con su sistema Variocam Plus. Lleva un variador montado en los árboles de levas de admisión, que además están dotados de dos perfiles de leva distintos y taqués hidráulicos variables con empujadores interiores y exteriores. El empujador interior hace contacto con la leva central del árbol de levas (de menor alzada y duración de apertura). Cuando se requiere una alzada mayor, los empujadores interior y exterior se enclavan entre sí con un pasador accionado por una válvula hidráulica de mando electrónico. Una vez enclavados estos empujadores, pueden entrar en juego las levas exteriores del árbol de levas, proporcionando una mayor alzada y duración de apertura de las válvulas. Los sistemas con desplazamiento de árboles de levas y variación de alzada de levas vienen regulados por separado por el módulo de control del motor. Los parámetros principales que determinan el funcionamiento de estos sistemas son el régimen del motor, la selección de marchas, la posición del pedal acelerador, la temperatura del aceite del motor y la temperatura del refrigerante del motor.
| 1 | Sentido de rotación |
| 2 | Variador |
| 3 | Avance |
| 4 | Retraso |
| 5 | Árbol de levas de admisión |
| 6 | Empujador interior |
| 7 | Taqué hidráulico (empujador exterior) |
Fiat ya cuenta con su sistema “Twin Air” que utiliza un mecanismo de válvulas hidráulicas para accionar unos cilindros que abren simultáneamente ambas válvulas de admisión por medios hidráulicos. Las válvulas de escape se accionan de forma convencional, con árboles de levas y taqués.
En los últimos años, varios fabricantes han estado investigando, experimentando y desarrollando motores de combustión interna sin árbol de levas. Con esto desaparecerían el sistema de tren de válvulas y la distribución variable que hoy conocemos.