U N I D A D
DE TRABAJO
OBJETIVOS
Al finalizar esta unidad de trabajo los alumnos y alumnas deberán ser capaces de: – Analizar los factores que determinan el rendimiento volumétrico del motor. – Analizar las características de los sistemas de distribución multiválvulas.
– Analizar las características y funcionamiento de los sistemas de admisión variable y distribución variable.
BLOQUE TEMÁTICO II
ESTRUCTURA DE CONTENIDOS
1. Rendimiento volumétrico. 2. Distribución multiválvulas. 3. Admisión variable. 3.1. Sistema ACAV.4. Sistema de distribución variable. 4.1.Sistema Variocam.
4.2.Sistema VTEC.
– Análisis de la influencia de la car- ga del cilindro en el rendimiento volumétrico del motor.
– Estudio de las características del sis- tema de distribución multiválvulas. – Análisis de los sistemas que varían las dimensiones de los conductos de admisión (admisión variable). – Análisis de los sistemas que actúan
sobre el árbol de levas para modifi- car el diagrama de distribución. – Análisis de los sistemas que utili-
zan diferentes perfiles de leva para modificar el diagrama de dis- tribución.
– Participación activa en el desarro- llo de la unidad didáctica. – Receptividad favorable para el
aprendizaje.
– Orden en el transcurso de las ac- tividades.
– Responsabilidad en el trabajo.
PÁ G I N A 1 1 7
A
CTIVIDADES INICIALES1. ¿Cómo se define el rendimiento volumé- trico de un motor?
Se puede definir como el grado de eficacia con que se logra llenar el cilindro.
2. ¿Qué sistemas se emplean para mejorar el llenado de los cilindros?
Los sistemas que actualmente se emplean para mejorar la carga del cilindro en motores atmos- féricos son:
– Distribución multiválvulas. – Admisión variable. – Distribución variable.
3. ¿Qué ventajas tiene la distribución multi- válvulas?
– La sección de entrada aumenta alrededor de un 30 %.
– Permite optimizar el volumen y la forma de las cámaras de combustión.
– Las válvulas pesan menos, por lo que son menores los efectos de la inercia.
– Los muelles pueden ser más suaves, evitan- do los efectos de rebote.
– El menor tamaño de las válvulas favorece su refrigeración
4. ¿En qué consisten los sistemas de admi- sión variable?
Consiste en modificar las características del co- lector de admisión para adaptarlas a los distintos regímenes de giro con el fin de mejorar el llena- do de los cilindros, tanto con bajo como a ele- vado número de revoluciones, obteniéndose como consecuencia un mayor par motor.
5. ¿Qué sistemas de admisión variable co- noces?
Buscar documentación técnica de varias marcas que utilicen sistemas de admisión variable en sus motores.
PÁ G I N A 1 2 9
A
CTIVIDADES DE ENSEÑANZA-
APRENDIZAJEDe refuerzo
1. ¿Cómo se expresa el coeficiente de llena- do o rendimiento volumétrico (ηv)?
El rendimiento volumétrico (ηv) se calcula com- parando la masa de gas (Ma) que realmente es introducida en el cilindro con la cantidad máxi- ma (Mc) que podría entrar.
2. Analizar las ventajas y los inconvenientes que presenta la distribución multiválvulas.
La mayor sección de paso que ofrece el sistema multiválvulas compensa las pérdidas de carga en los conductos de admisión, consiguiendo intro- ducir en el cilindro más cantidad de masa ga- seosa. El resultado es una mejora del rendi- miento a altas revoluciones, comparado con el sistema de dos válvulas por cilindro.
El mayor problema que presentan los sistemas multiválvulas aparece cuando el motor funciona a bajas revoluciones, ya que la amplia sección de admisión disminuye aún más la velocidad del flu- jo gaseoso. La carga es deficiente y la turbulen- cia dentro del cilindro es muy baja, dando como resultado una combustión incompleta. Los mo- tores multiválvulas acusan una ligera pérdida de potencia y par a bajas revoluciones.
3. ¿Qué dos técnicas se utilizan en los siste- mas de admisión variable?
Se utilizan dos técnicas diferentes: – La inercia de los gases. – La resonancia acústica.
Aunque es habitual que en el diseño de estos dis- positivos se combinen ambos métodos.
4. En la admisión variable, ¿qué tipo de con- ductos se usan en función del régimen?
Para mejorar el llenado a bajo régimen, se ne- cesitan colectores largos y estrechos, mientras que para altas revoluciones se deben de emplear conductos anchos y cortos.
5. ¿Qué dispositivo se emplea para seleccio- nar dichos conductos?
Los circuitos largos disponen de paso libre. Los circuitos cortos están controlados por maripo- sas, una por cilindro, accionadas por cápsulas neumáticas. La depresión necesaria para accio- nar las cápsulas es suministrada por una bomba de vacío o bien se toma del colector de admi- sión. El calculador de la inyección selecciona los
v Ma Mc = < 1 η
RESOLUCIÓN DE ACTIVIDADES
conductos de admisión por medio de una elec- troválvula que permite la acción neumática de los pulmones en función del régimen del motor.
6. ¿Por qué se emplean conductos largos y estrechos para bajo régimen?
La velocidad que adquiere la masa gaseosa, au- menta con el número de revoluciones por mi- nuto. Los conductos largos y estrechos logran mantener la velocidad de entrada del gas consi- guiendo mejorar el par a bajo y medio régimen.
7. ¿Qué fases de actuación tiene el disposi- tivo Variocam?
– Para un régimen inferior a 1 500 rpm, las válvulas de admisión abren 7° después del PMS y cierra 52° después del PMI.
– Desde 1 500 rpm y hasta 5 500 rpm, el ár- bol de levas de admisión recibe un avance de 7,5° respecto al de escape, es decir, 15° me- didos sobre el cigüeñal. Esto significa que las válvulas de admisión abren 8° antes del PMS y cierran 37° después del PMI.
– A partir de 5 500 rpm, el árbol de admisión vuelve a la posición inicial, es decir, apertura 7° después del PMS y cierre 52° después del PMI.
8. ¿Cómo actúa el tensor de la cadena que une los dos árboles de levas?
El tensor puede subir y bajar hidráulicamente los eslabones de la cadena entre los árboles de le- vas. Puede adoptar dos posiciones, una superior y otra inferior.
– La regulación con menor cruce, para regí- menes por debajo de 1 500 rpm y por enci- ma de 5 500 rpm, corresponde a la posición superior.
– La posición inferior con mayor cruce, es adoptada para regímenes entre 1 500 y 5 500 rpm.
El tensor desplazable está compuesto por una válvula electromagnética que controla la presión de aceite procedente del sistema de lubricación.
9. ¿Qué programa se elige para regímenes superiores a 5 500 rpm, y por qué?
– A partir de 5 500 rpm, el árbol de admisión vuelve a la posición inicial, es decir, apertura 7° después del PMS y cierre 52° después del PMI. Esto se debe a que la alta velocidad de entrada de los gases requiere un mayor re- traso al cierre de admisión, para aprovechar
su inercia y lograr que entre más cantidad de gas en los cilindros. En la posición anterior las válvulas cerraban a 37° de PMI, en la po- sición actual lo hacen 15° después.
10. ¿Cómo actúa el sistema VTEC a bajas re- voluciones?
El mecanismo de cuatro válvulas por cilindro está dotado de tres levas y tres balancines por cada dos válvulas, tanto en el lado de admisión como en el de escape.
Las dos levas de los extremos tienen menor al- zada y accionan las válvulas a bajo y medio ré- gimen de rpm. La leva central dispone de mayor alzada y entra en funcionamiento a un elevado número de rpm.
11. ¿Cómo se acciona el dispositivo de balan- cines con altas revoluciones?
Los tres balancines denominados primario, se- cundario y central incorporan un dispositivo hi- dráulico para su acoplamiento o desacoplamiento. El calculador de la inyección acciona una válvu- la que deja paso a la presión de aceite y despla- za a unos pistones haciéndose solidarios los tres balancines. En esta situación todos los balanci- nes son accionados por la leva central, que po- see una mayor alzada que las levas de los extre- mos, lo que supone un mayor tiempo de apertura, mejorando así el llenado de los cilin- dros en altas revoluciones.
12. ¿Cómo se efectúa la transición de altas a bajas revoluciones?
La transición de altas a bajas revoluciones se realiza por un muelle de retorno que empuja los pistones cuando cesa la presión hidráulica desa- coplando los balancines
13. ¿Qué fases de actuación tiene el disposi- tivo VTEC-E?
El dispositivo sólo interviene sobre las válvulas de admisión. A bajas revoluciones solamente abre una de las válvulas de admisión, y con altas revoluciones abren las dos. De esta forma se ob- tienen las ventajas de los motores de dos y de cuatro válvulas por cilindro.
– Balancines sin acoplar. Por debajo de 2 500 rpm. los balancines primario y secundario ac- túan independientemente y son movidos por ambas levas. Cuando la válvula primaria está totalmente abierta, la elevación de la secun- daria es sólo de 0,65 mm.
– Balancines conectados. Cuando el motor su- pera las 2 500 rpm, el calculador de la in- yección envía una señal que abre la válvula que da paso a la presión hidráulica despla- zando los pistones. Los balancines quedan entonces conectados entre sí de manera fir- me. Es la leva primaria A, la que mueve aho- ra las dos válvulas de admisión con la misma elevación y la misma distribución.
14. Cuando no están acoplados los balancines ¿qué alzada tiene cada válvula de admisión?
La leva primaria, de 8 mm de alzada y la leva secundaria, de 0,65 mm de alzada. Cuando la válvula primaria está totalmente abierta, la ele- vación de la secundaria es sólo de 0,65 mm; esta pequeña abertura evita la acumulación no
deseable de la mezcla en el segundo conducto de admisión.
15. ¿Qué ventajas tiene la admisión por una sola válvula a bajas revoluciones?
El flujo de entrada por una sola válvula origina una fuerte turbulencia dentro del cilindro que permite realizar una combustión más eficiente, incluso con mezclas pobres.
Con una sola válvula de admisión el llenado me- jora a bajas revoluciones.
16. Citar tres motores actuales que sean mul- tiválvulas y que lleven incorporado una dis- tribución variable y una admisión variable.
Consultar revistas especializadas y buscar moto- res que incorporen estos dispositivos.