Optimización del Rendimiento Volumétrico en Motores Atmosféricos: Distribución Variable y Geometría de Admisión

Factores Determinantes del Llenado del Cilindro

¿De qué depende principalmente el llenado del cilindro de un motor atmosférico?

Depende de los instantes de apertura y cierre de las válvulas, del alzado de las válvulas y del cruce de válvulas. Además, influyen las revoluciones del motor (*régimen de giro*) y la temperatura a la que se encuentre el aire a introducir al interior del cilindro.

Justificación de la Distribución Variable

¿Por qué requerimos de sistemas de distribución variables para mejorar el llenado del cilindro?

Para adaptar el llenado del cilindro a los diferentes regímenes de giro del motor y, con ello, obtener un mejor llenado del cilindro. No siempre se emplea para mejorar la potencia, sino para mejorar la combustión. De esta forma, mejoramos el rendimiento general y reducimos la emisión de sustancias contaminantes al medioambiente.

Rendimiento Volumétrico y Eficiencia

¿Qué buscamos mejorar principalmente cuando queremos mejorar el llenado del cilindro?

Mejorar el rendimiento volumétrico.

¿Por qué la distribución variable mejora el rendimiento del motor?

Al introducir la mayor cantidad de aire posible en cada uno de los regímenes, se consigue un mayor rendimiento volumétrico y, por lo tanto, una mejora en la combustión, lo que conlleva un mejor rendimiento.

Influencia del Alzado y el Cruce de Válvulas

¿Influye el alzado de la válvula en el cruce de válvulas?

No influye, ya que la distancia que recorre la válvula (alzado) no afecta al tiempo que va a estar abierta (duración). La distancia está determinada por la geometría de la leva y el tiempo que está abierta está determinado por la distribución.

Si no utilizo una leva nueva, ¿podré modificar el tiempo de apertura de la válvula, y el momento de apertura y cierre de esta?

Con una misma leva, el tiempo de apertura (duración) siempre será igual, ya que la leva siempre tendrá el mismo perfil y, por lo tanto, alzará siempre igual. Lo único que podemos variar es si la abrimos antes o después, es decir, el momento de apertura y cierre (fase).

Optimización del Cruce de Válvulas

¿Interesa aumentar o disminuir el cruce de válvulas a bajas rpm? ¿Por qué?

Interesa disminuir el cruce de válvulas porque si el cruce es excesivo y las RPM son muy bajas, ambas válvulas están abiertas y los gases frescos que entran por la admisión se escapan por el escape. Por lo tanto, tendremos una pérdida de gases frescos.

¿Interesa aumentar o disminuir la sección de paso de las válvulas a altas rpm? ¿Por qué?

Interesa aumentar la sección de paso de la válvula para permitir un mayor flujo de aire y, por lo tanto, llenar mejor el cilindro.

Nota sobre el Variador de Fase

El Variador de Fase rota el árbol de levas. No varía el tiempo de apertura (duración), pero sí varía el diagrama de la distribución y, por lo tanto, el momento (fase) de apertura y cierre.

Dinámica de Fluidos en el Colector de Admisión

Relación entre Longitud del Colector y RPM

¿Está relacionada la longitud del colector de admisión y el número de RPM al que gira un motor? ¿De qué manera?

Sí. En función de la longitud del colector, obtendremos mejoras a unas revoluciones o a otras:

• Si tenemos un colector largo, obtendremos mejor llenado a bajas RPM. Los colectores están diseñados para que, cuando se abre la válvula de admisión, se genere una onda de depresión que viaja hasta el final del colector, rebota y se convierte en una onda de sobrepresión. Esta onda empuja los gases, ayudando al llenado del cilindro.
• Si sustituimos el colector por uno corto, la mejora de llenado será a altas RPM.

Relación entre Sección del Colector y RPM

¿Está relacionada la sección de paso del colector de admisión y el número de RPM al que gira un motor? ¿De qué manera?

Sí. En función de la sección del colector, obtendremos mejoras a unas revoluciones o a otras:

• Si tenemos un colector estrecho, obtendremos mejor llenado a bajas RPM.
• Si sustituimos el colector por uno ancho, la mejora de llenado será a altas RPM.

Diseño de Colectores para Par y Potencia

¿Qué diseño de colectores de admisión me interesan para trabajar con un motor en entrega de par? ¿Y en entrega de potencia?

• Para la entrega de par motor (regímenes bajos hasta medios), emplearemos tubos de admisión largos y estrechos.
• Para la entrega de potencia (altas RPM), emplearemos colectores cortos y anchos, ya que la entrada de aire será mucho más directa y podremos llenar mejor a altas RPM.

¿Por qué no mantenemos la misma sección de paso en el colector de admisión cuando trabajamos a altas y bajas RPM?

Porque si mantenemos siempre el mismo tubo de admisión, este tubo estará diseñado para un rango específico de RPM. En cambio, si adaptamos la sección a las RPM, se mantendrá la inercia de los gases sin producir pérdidas.

Además, si variamos la longitud y la sección del colector, variaremos las ondas de sobrepresión creadas en el colector y, por lo tanto, la frecuencia de entrada de los gases, con lo que es posible hacer coincidir la sobrepresión con la apertura de la válvula de admisión, optimizando el llenado.