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¿Cómo funciona la distribución variable?
Con el objetivo de optimizar las prestaciones de los motores, se introdujo la distribución variable en los vehículos. Gracias a este dispositivo, los momentos de apertura y cierre de las válvulas se encuentran en función de las fases de funcionamiento del motor.
El objetivo es una reducción de consumo -mayor a bajo régimen- y mayor potencia a alto régimen.
El intercambio de gases quemados por gases frescos en el interior de un motor está comandado por los ejes de levas, que son los que guían la apertura y el cierre de las diferentes válvulas de admisión y de escape. Son arrastrados por el cigüeñal a través de un dispositivo mecánico: la distribución.
En la mayoría de los motores, la distribución es fija: la apertura y el cierre de las válvulas se efectúan invariablemente en un momento dado del ciclo del motor, independientemente de las fases de funcionamiento de este último (ralentí, carga parcial, aceleración, desaceleración, plena carga…).
Este calado de distribución, fijado en fábrica según un compromiso entre par y potencia, constituye un hándicap para un funcionamiento optimizado del motor y para una menor polución.
Introduciendo la tecnología de distribución variable adaptativa, los constructores aumentaron sensiblemente el rendimiento de su motor gracias a un mejor llenado, un aumento de par a bajo régimen, más potencia a alto régimen y una reducción del ralentí.
La distribución variable permite un cambio continuo de los momentos de apertura y de cierre de las válvulas con un decalaje angular de los ejes de levas. Esta modificación puede afectar al eje de admisión solo, o de manera conjugada al eje de admisión y al de escape.
A título de ejemplo, algunas lógicas de pilotaje aplicadas en el marco de la distribución variable serían:
– Si se quiere un ralentí más estable y una potencia elevada a alto régimen, la admisión se retarda, el escape se avanza.
– A medio y bajo régimen, se optará por una posición avanzada del eje de levas de admisión, mejorando el llenado de los cilindros y del par. Esta posición favorece también el reciclaje de gases.
Concepción del dispositivo
La modificación del calado angular de los ejes de levas se efectúa con variadores electrohidráulicos de paletas, directamente montados en el extremo del eje de levas.
Cada variador posee su propia electroválvula de mando montada al lado. El mando de los variadores se asegura por el calculador de gestión motor en función de cartografías que tienen en cuenta las fases del funcionamiento del motor, su carga, su temperatura y la posición exacta del cigüeñal y de los ejes de levas.
El calculador actúa sobre las electroválvulas para variar el calado de la distribución. El aceite motor se utiliza como transmisor hidráulico para la activación de los variadores. Estos actuadores giran bajo la acción de la presión de aceite y modifican la posición de los ejes de levas.
El variador
El variador se compone de un rotor externo -solidario de la rueda de la distribución- y de un rotor interno, solidario del eje de levas. Para variar el ángulo de leva, el calculador de gestión motor pilota una electroválvula proporcional con una señal eléctrica PWM.
Este pilotaje provoca el movimiento del pistón interno de la electroválvula, que funciona como una corredera hidráulica, y dirige la presión de aceite (aproximadamente 1 bar) hacia el variador, por lo que deja escapar un retorno de aceite, de manera proporcional al ángulo de leva deseado.
La presión de aceite alcanza las cámaras del variador por medio de taladros y ejerce un empuje contra las aletas del rotor interno. Se produce, a continuación, una variación de la posición del eje de levas. Al mismo tiempo, el sobrante de aceite se impulsa en dirección al cárter motor. En caso de fallo del dispositivo, el variador es empujado por la presión para volver a la posición del calado.
La regulación de las posiciones
La regulación electrónica permite una variación continua del calado entre la posición de avance y la posición de retraso de los ejes. La variación máxima es de unos 50 grados de ángulo de cigüeñal para el eje de levas de admisión y unos 20 grados para el eje de levas de escape.
El calculador de gestión motor detecta por medio de dos captadores, la posición instantánea de los ejes. Una vez que se logra el ángulo de calado deseado, el pistón de la electroválvula se posiciona eléctricamente en la posición donde las dos cámaras del variador se ven sometidas a la misma presión, con el objetivo de equilibrar las fuerzas y mantener la posición de los ejes.
Adaptabilidad
El dispositivo es autoadaptativo: compensa automáticamente las tolerancias y el desgaste de las piezas mecánicas. Esta autoadaptación la provoca la centralita de inyección, el ralentí y a motor caliente.
Para efectuar esta adaptación, la centralita motor compara la posición real de los ejes (con ayuda de los captadores de cigüeñal y de eje de levas) con una consigna memorizada. Si los valores no coinciden, se aporta una corrección para tener en cuenta las diferencias en el próximo cálculo de las variaciones de posición de los ejes.
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