UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA. FACULTAD DE INGENIERÍA. ESCUELA DE MECÁNICA. ING. BYRON PALACIOS.
SISTEMA VALVETRONIC.
NOMBRE
CARNET
Jonathan Elías Meren. Emanuel Alexandro Fernández Toc Byron Daniel Gómez Joj.
2005-11966 2007-14324 2008-15452
GUATEMALA, 7/11 DE 2012.
. A N R E T N I N O I T S U B M O C E D S E R O T O M
SISTEMA VALVETRONIC. PORQUE SURGE LA NECESIDAD DE UN NUEVO SISTEMA DE VALVULAS. Una de las causas por las que un motor de gasolina presenta un rendimiento tan desfavorable en comparación con el de uno Diesel, cuando funciona a cargas parciales, es la válvula de mariposa del acelerador. Así como en un motor Diesel siempre entra la mayor masa de aire posible a los cilindros y la carga se regula con la cantidad de combustible que se inyecta, en un motor de gasolina la proporción de aire y combustible que forman la mezcla es prácticamente constante (salvo en los de mezcla pobre). Esto hace que, cuando la potencia requerida es baja, además de reducir la cantidad de gasolina inyectada, ha de limitarse en la misma medida el flujo de aire que entra a los cilindros. Esto se consigue en la inmensa mayoría de los motores existentes en la actualidad por medio de una válvula de mariposa accionada directa o indirectamente por el pedal del acelerador. Cuando el conductor lo pisa a fondo, la mariposa queda completamente abierta, dejando paso libre al máximo flujo de aire que el motor es capaz de aspirar. Cuando se deja de acelerar, la válvula se cierra en función de la posición del pedal, ofreciendo una mayor resistencia al paso del aire. El mayor inconveniente de este sistema es que, salvo en las contadas ocasiones en las que esté trabajando a plena carga (acelerador a fondo), el motor tiene que realizar constantemente el esfuerzo suplementario que supone hacer pasar el aire a través de un obstáculo, la propia válvula de mariposa. El efecto es el mismo que succionar con el émbolo de una jeringuilla mientras taponamos parcialmente la punta con un dedo: cuanto más dificultemos la entrada de aire, mayor será el esfuerzo que debamos realizar. Hasta el momento, sólo algunos motores de inyección directa de gasolina podían prescindir de la válvula de mariposa, cuando funcionan con mezcla estratificada. A diferencia de los de carga estequiométrica, en los que la mezcla de aire y combustible ocupa toda la cámara de combustión, en los de carga estratificada la gasolina es confinada en una pequeña región cerca de la bujía en la que la proporción entre combustible y oxígeno es la precisa. Fuera de ella, se puede introducir tanto aire como se quiera puesto que no participa directamente en la combustión, por lo que no hay necesidad de limitar su entrada mediante la válvula de mariposa. No obstante, los motores de inyección directa de gasolina y mezcla estratificada tienen unas emisiones contaminantes notablemente superiores a los de inyección indirecta, por lo que precisan de sistemas de limpieza más complejos y caros. El sistema Valvetronic de BMW consigue regular la cantidad de aire que participa en la combustión sin la presencia de la válvula de mariposa, con un sistema tradicional de inyección indirecta.
QUE ES EL SISTEMA VALVETRONIC. El sistema VALVETRONIC, modifica de modo continuo la carrera de las válvulas de admisión, con lo que los motores ya no necesitan mariposa. Ello significa que se ha logrado incorporar en unos propulsores una tecnología muy avanzada que, por su trascendencia, únicamente se puede comparar con el paso del carburador a la inyección electrónica, de la tecnología de dos válvulas a la de cuatro o del control mecánico al control electrónico del motor. El sistema VALVETRONIC consigue que el motor consuma menos y emita menos gases contaminantes, sea más dinámico y responda de modo más espontáneo, sin importar la calidad del combustible. Estas son ventajas evidentes que el cliente sabrá apreciar. A todo ello se suma un funcionamiento más sedoso, ya que las válvulas ejecutan movimientos mínimos. El sistema Bi-VANOS es la evolución más avanzada que hasta ahora se ha conseguido de este sistema, ya que permite optimizar dichos parámetros a un nivel muy alto. Sin embargo, la mariposa se oponía a una reducción adicional del consumo. La mariposa inhibe el libre flujo del aire desde que existen motores a gasolina, ya que se encarga de regular la potencia del motor. Sin esa mariposa, un motor convencional tendría que conducirse pisando el acelerador siempre a fondo. Si la mariposa no está completamente abierta, provoca una pérdida de potencia y, en consecuencia, un mayor consumo relativo de gasolina. También el sistema BiVANOS de BMW permite incidir en los tiempos de aberturas iniciales y finales de las válvulas, pero la regulación de la potencia del motor es mínima.
FUNCIONAMIENTO. Al tratarse de un motor de inyección indirecta, y por tanto, de mezcla homogénea, el nuevo propulsor de BMW debe limitar de alguna forma el paso del aire cuando trabaja en carga parcial. Lo hace mediante un sistema de distribución variable que, además de controlar el momento de apertura y cierre de las válvulas, puede variar su alzada. De este modo, la función de regulación de la entrada de aire al motor se traslada desde la válvula de mariposa del acelerador a las propias válvulas de admisión. Cuando el motor ha de entregar su máxima potencia, la alzada de las válvulas es alta de modo que descubren una mayor sección de paso al aire, facilitando su entrada a los cilindros (violeta en el dibujo de abajo). Si se le hace funcionar a cargas bajas, la alzada se reduce, de forma que la sección de paso es menor, limitando de este modo la entrada de aire (verde en el dibujo de abajo). La alzada de las válvulas puede variar desde los 0,0 a los 9,7 milímetros, en función del aire necesario para la combustión.
Para conseguir esa variación, el balancín que empuja a la válvula no es directamente accionado por la leva, como ocurre en la mayoría de los motores, sino por una palanca intermedia que, a su vez, recibe el movimiento de la leva y, al bascular sobre su apoyo, empuja la válvula. Cada una de estas palancas, una por cada válvula de admisión, están unidas a un mismo eje excéntrico, accionado por un motor eléctrico, encargado de controlar su posición. Es la posición en la que se encuentran cuando la leva actúa sobre ellas la que determina cuánto las válvulas de admisión se elevarán sobre su asiento, dejando libre el paso a la mezcla entrante. Un procesador de 32 bits, físicamente independiente de la centralita del motor, controla el movimiento del motor eléctrico que coloca estos actuadores intermedios en la posición requerida. El tiempo necesario para cambiar la carrera de las válvulas desde la mínima a la máxima alzada es de 300 ms, el mismo que necesita el ya conocido sistema de distribución variable VANOS, del que también dispone este motor, en ajustar los tiempos de apertura. La regulación del caudal de aire de entrada se sigue consiguiendo a costa de introducir una restricción a su paso por las válvulas de admisión, y por tanto, de unas ciertas pérdidas por bombeo (el trabajo que le cuesta al motor succionar aire del exterior a través de los conductos de admisión y las válvulas), pero las pérdidas a través de las válvulas de admisión del motor Valvetronic son menores que la suma de las que se producen en la válvula del acelerador y las de admisión de un motor convencional. Únicamente para funciones de diagnóstico y en caso de avería del sistema, el motor Valvetronic de BMW sigue equipando una válvula de mariposa convencional a la entrada del conducto de admisión, que en condiciones normales permanece completamente abierta, ofreciendo una resistencia nula a la entrada del aire. Gracias a todo ello, BMW anuncia una reducción del consumo de un 10% en las situaciones más comunes de conducción, cuando el motor está trabajando a cargas parciales o lo que es lo mismo, cuando la válvula de mariposa debería estar obstruyendo en mayor medida el paso de aire.
CUANDO SALIO A LA INDUSTRIA ESTE TIPO DE SISTEMA Y LAS NUEVAS CARACTERISTICAS. El motor elegido para el estreno del sistema Valvetronic ha sido un 1.800 cm³ que lleva el BMW 316ti Compact, a la venta en junio de 2001. Se trata de un cuatro cilindros en línea de carrera corta (81 mm frente a un diámetro de 84 mm) que anuncia una potencia y par máximos de 115 CV a 5.500 rpm y 175 N.m a 3.750, respectivamente. Con este propulsor, el 316ti tiene un consumo en ciclo mixto de 6,9 litros cada 100 kilómetros, 0,7 litros menos que el anterior 1,9 litros de 105 CV he aquí una curva de potencia y par. El bloque del motor está fabricado con aluminio y una técnica denominada «open deck». Está fabricado por fundición inyectada en coquilla, con lo que el espesor de las paredes, y por tanto el peso, resultan menores. Esta arquitectura permite además un flujo del refrigerante más favorable, con lo que las temperaturas máximas que alcanzan determinados elementos mecánicos son menores, y
permite el uso de una bomba del agua de menor tamaño, que roba menos potencia al motor.
Para cumplir con la norma anticontaminante Euro 4, se han instalado dos catalizadores primarios muy cerca del motor, cada uno de los cuales limpia los gases procedentes de dos cilindros, y uno principal. El sistema Valvetronic se irá extendiendo progresivamente a toda la gama de motores de BMW. Los motores del nuevo BMW Serie 7 son completamente nuevos y vuelven a marcar un listón de referencia por su avanzada tecnología. El sistema de control variable de la aspiración, de los árboles de levas (Bi-VANOS) y de las válvulas de admisión (VALVETRONIC) alcanza una perfección desconocida hasta el momento. Esta tecnología redunda en un ahorro de combustible del orden de 14 por ciento y, al mismo tiempo, en un aumento de la potencia también de aproximadamente 14 por ciento. El nuevo propulsor reacciona espontáneamente a las solicitaciones y su nivel de ruidos es extremadamente bajo. El pedal del acelerador actúa sobre la VALVETRONIC y no sobre la mariposa (control de la carga sin estrangulación), con lo que el motor es capaz de funcionar sin problemas con gasolina de cualquier calidad de venta en las gasolineras. Los costos operativos también son menores gracias a la clasificación según UE4 y a los intervalos previstos para el cambio de aceite, que pueden llegar a ser de hasta 40.000 kilómetros.
CONTROL DE LA POTENCIA MEDIANTE LA CARRERA DE LAS VALVULAS. La VALVETRONIC sustituye a la mariposa y se encarga de regular de modo variable la carrera de las válvulas de admisión modificando el movimiento de las levas y, en consecuencia, el paso libre de las válvulas. El sistema funciona de la siguiente manera: entre el árbol de levas y la pareja de válvulas de admisión de cada cilindro hay una palanca intermedia. Su distancia frente al árbol de levas se modifica de modo continuo mediante un eje excéntrico accionado eléctrica-mente. Según la posición de dicho eje, cambia la elevación de las levas y, en consecuencia, la carrera de las válvulas es mayor o menor, según el caso. Este método de control de la carga sin mariposa recae en un consumo menor. Concretamente, el consumo disminuye en 10 por ciento en el ciclo de conducción de mayor relevancia para el cliente. En términos generales se puede afirmar que cuanto más se conduce a bajas revoluciones siendo también baja la carga, tanto mayor es el ahorro de gasolina en comparación con otros sistemas. Ello significa que las ventajas de la VALVETRONIC son claramente mayores que aquellas de sistemas de variación parcial, como Bi-VANOS o taqués acoplados.
EL NIVEL DE CONSUMO CON ESTE TIPO DE SISTEMA. Los niveles de consumo de un motor equipado con el VALVETRONIC equivalen a aquellos que hasta tan sólo algunos años eran privilegio de los motores diesel. La VALVETRONIC consigue reducir el consumo de combustible como mínimo igual que el sistema de inyección directa, aunque sin las desventajas que éste tiene en relación con la emisión de gases contaminantes. No cabe duda alguna que la inyección directa en motores de gasolina es, en términos termodinámicos, la medida individual que más reduce el consumo. VENTAJA DEL SISTEMA.
La VALVETRONIC, por lo contrario, permite utilizar cualquier gasolina de venta en las gasolineras, lo que significa que los motores dotados de este sistema pueden utilizarse en cualquier parte del mundo. De esta manera, el cliente se beneficia del menor consumo conseguido por la VALVETRONIC incluso si viaja por países en los que la red de venta de gasolina sin azufre es deficiente.
Este sistema ofrece otras ventajas, además de reducir el consumo de gasolina. Concretamente, un motor dotado de este sistema funciona con mayor suavidad, responde más espontáneamente y arranca mejor en frío.
Estas ventajas se explican por la nueva tecnología aplicada por BMW. Durante el funcionamiento normal del motor, las carreras de las válvulas son relativamente pequeñas aproximadamente 0,5 hasta 2 milímetros. Siendo tan pequeñas las carreras, el combustible llega a la cámara de combustión atravesando un paso relativamente angosto. Así, la
nebulización de la mezcla es óptima, mientras que en el caso de un motor convencional se aspiran gotas relativamente grandes. Una niebla muy fina es imprescindible para conseguir un encendido y una combustión rápidos y efectivos.
Otra ventaja del sistema consiste en la respuesta rápida al pisar el acelerador porque el control de la carga el término técnico que se refiere a la acción de acelerar se efectúa en las cercanías inmediatas a las cámaras de combustión. De esta manera ya no se produce el retraso que antes se sentía al acelerar, ocasionado por el llenado de aspiración entre la mariposa y la cámara de combustión.
Incluso supera otras soluciones que recurren a mariposas individuales. La VALVETRONIC es capaz de ofrecer una respuesta inmediata y, a la vez, de conseguir una dosificación muy fina a baja carga.
BIBLIOGRAFIA.
http://www.marca.com/marca_motor/lomasnuevo/julio/serie7/s erie7d.htm
http://www.ina.ac.cr/mecanica_de_vehiculos/SISTEMAS%20DE%20DISTRI BUCION%20VARIABLE.pdf
