Distribucion multivalvula

Nisioperes

Archiduque de Babia

04-may-2004 09:38

La distribucion mutivalvula.

Los motores de 4 tiempos,se basan en la combustion de un comburente o producto que ayuda a la combustion (el oxigeno que hy en el aire),y de un combustible (gasolina,gasoil,GLP,o Whisky de algunos bares...).Para que estos elementos,combustible y comburente entren en la camara de combustion,es necesario que tengan unas puertas que al abrirse permitan el paso,y una vez han sido quemados,otra puerta por donde salir.

Los coches,hasta hace poco,solian tener solo dos valvulas,una de entrada de aire (y gasolina,en los motores otto) y otra de escape.Explicado asi,por encima,el funcionamiento es sencillo.Durante el tiempo de admision,el piston desciende aspirando la mezcla de aire y gasolina al interior del cilindro a traves de la valvula de admision.En el tiempo de compresion,con la valvula de admision ya cerrada,el piston asciende,prensando la mezcla de aire y gasolina (motores de inyeccion indirecta de gasolina,se entiende) hasta que llega al p.m.s. o punto maximo superior.Al aproximarse a esa zona,el encendido ordena a la bujia dar chispa y encender la mezcla,produciendo la explosion.Esta explosion empuja al piston de nuevo hacia abajo (tiempo de explosion),y en el 4º tiempo,cuando el piston vuelve a subir se abre la valvula de escape,explusando los gases al exterior.facil,no?

Mientras mejor sea el llenado del cilindro,mientras mas aire aspire,mejor sera la combustion,y el coche rendira mejor.Debido a la temperatura interna de los cilndros,la presion del gas quemado es mayor que la del aire fresco,por eso es mas dificil meter aire en el motor,que sacarlo.Por eso,la valvula de admision es de mayor tamaño que la de escape.El llenado de los cilindrso,a medida que aumentan las rpm se hace mas peliagudo,apenas da tiempo de aspirar aire,por lo que el rendimiento decae.La solucion parece sencilla,ponemos mas grandes las valvulas y listo no?,Pues no,porque el tamaño de las valvulas va condicionado por el diametro del cilindro.En la seccion circular del cilndro,hay que colocar la valvula de admision,la de escape y la bujia (o las bujias,como en los motores Twin Spark).Entonces alguien discurrio que si se colocaban en vez de dos valvulas grandes,cuatro pequeñas,se aprovechaba mejor el espacio disponible en el cilindro.

Ahi veis,los agujeros de arriba son de las valvulas de admision,mas grandes y las de abajo de escape.

Ya comente el otro dia,que el primer motor que conozco multivalvulas era un Peugeot de 4 cilindros y 4 valvulas por cilindro,biarbol,con distribucion desmodronica...en el año 1909!!!.Opel y Alfa Romeo rapidamente hicieron lo propio,y en 1915,ya se comercializaba un Hispano Suiza (el modelo Alfonso XIII) con esa tecnica.El poner 4 valvulas en vez de dos,tiene varias ventajas,a parte de la mayor superficie aprovechable.Para empezar,al ser menores los conductos,provoca que el aire circule mas rapidamente (os suenan los conductos de admision diametro y longitud variable? Pues el principio es el mismo).A bajo y medio regimen,a igualdad de otros factores,con un solo conducto (una valvula) es mas facil llenar el cilindro que con dos,por que el aire entra mas deprisa.Pero a medida que aumenta la velocidad pierde rendimiento.Con dos conductos,ocurre lo contrario,se sacrifica el bajo-medio regimen y se favorece el alto.Por eso,los motores mutivalvula tienen esa caracteristica.Otras ventaja es que en los motores de 4 o mas valvulas por cilndro,las valvulas se ponen radialmente,y el espacio central se aprovecha para colocar la bujia.Por cuestiones de simetria,es la mejor zona para situar la bujia,esra mas cerca del combustible inyectado,y la propagacion de la llama es mas rapida y uniforme.En los motores de 3 valvulas por cilndro (2 de admision y una de escape) esta ventja se pierde,no se puede colocar la bujia en el centro del cilndro.Por otra parte,compensan algo,al tener una valvula menso (menos muelles,menos rozamientos),y que se puede usar un solo arbol de levas para todas las valvulas sin condicionar en exceso la colocaion de estas.En los motores de 4 o mas valvulas se suele usar doble arbol de levas (uno para admision y otro para escape),aunque hay motores de dos valvulas biarbol (los FU de Fiat) y motores de 4 valvulas con un solo arbol de levas (el Streetka,no?).Debido a la temperatura y composicion de los gases de salida,las valvuals de escape sufren mas que las de admision.A veces,las valvuals van refrigeradas por sodio,que al elevarse la temperatura se funde,absorbiendo calor.Por la forma de la cupula de la camara,que suele ser hemisferica,las valvulas se situan perpendiculares a la camara,y formando las de admision un angulo con las de escape.Mientras mas abierto sea este angulo,mejor porque los conductos de admision tambien quedan mas cerca de la perpendicular,y favorecen el movimiento de los gases.Esto puede dar lugar a culatas muy anchas.Una solucuoin de compromiso,es poner las de admision muy abiertas y las de escape dejarlas mas cerradas.Asi la culata no es tan ancha,y se favorece la entrada de aire al motor,que ya sabemos que es mas dificilq ue la salida.Se dice qe lo mas perfecto es tener 5 valvulas por cilindro ( 3 de admision,dos de escape),pero esto tiene matices.Proporcionalmente,la ganancia de superfice util es pequeña respecto a las de 4 valvulas,tiene mas rozamientos (mas muelles),y ademas las 3 de admision no se pueden situar paralelas,con lo que es mas dificil accionarlas.A partir de 5 valvulas,no compensa la ganancia de espacio con los rozamientos y la complejidad.

El despegue definitivo de este tipo de motores fue en los 60,cuando Honda entro en la competicion usando esta tecnica,en F2,y los de Cosworth se dieron cuenta de sus posibilidades y la popularizaron.Luego,con el apoyo de Ford,desarrollaron el famoso Cosworth V8 DFV (doble arbol de levas en cabeza,4 valvulas por cilindro),que se impuiso en F1 hasta la llegada de los motores turbo,a principios de los 80.

Ahora,con la aparicion de las distribuciones variables,que regulan el cruce,alzada,etc de las valvulas,los motores multivalvula ya no son tan puntiagudos como antes.Mejoran el bajo regimen y mantienen sus buenas cualidades en alta.

Otra cuestion a tener en cuenta es el cruce de valvulas:

Deciamos que para que un motor rinda bien debe aspirar la mayor cantidad de aire posible.Debemos tener en cuenta que el aire,al abrirse la valvula de admision,no entra en tromba.Como elemento elastico que es,sus moleculas tienen una cierta inercia,tardan un instante en ponerse en marcha comenzar a fluir.Es como un semaforo.Desde que se pone en verde,la gente tarda en empezar a cruzar la calle;hasta que echan a andar todos los peatones,pasan unos instantes.Pues con el aire igual.Ademas las valvulas tardan un poquito en abrirse,no son instantaneas.Por eso interesa que la valvula de admision comience a abrirse un poquito antes de que el piston llegue (en su carrera de escape) al P.M.S..El angulo que forma el cigüeñal con respecto al que forma cuando el piston esta en el P.M.S..Es el adelanto de apertura de admision (AAA).Asi,una vez que se han expulsado los gases quemados y el piston comienza su carrera de admision,la valvula esta abierta completamente y el flujo de aire ya esta en marcha.La valvula sigue abierta hasta que el piston pasa un poco del P.M.I..El angulo que forma el cigueñal en este momento es el R.C.A.,o retraso del cierre de admision.Se cierra un poco mas tarde del P.M.I,para que de tiempo a entrar a la mayor cantidad de aire posible (recordemos que el aire tambien tiene inercia,y aunque el piston lleve un momento ascendiendo,el aire sigue entrando en la camara).Como sabreis,el cruce de valvulas o solape,es el momento en que estan abiertas simultaneamente las valvulas de admision y escape.Al abrirse la valvula de escape,la de admision coincide abierta tambien durante un tiempo.Esto tiene la ventaja de que el aire que entra por la admision,forma turbulencia ayudando a salir al de escape.Es decir,que al aumentar el cruce de valvulas tenemos dos ganancias.La primera es que se aspira mas aire,y la segunda es que expulsa mas rapidamente los gases de escape.El problema es que si el cruce es grande,y el motor va a pocas rpm,las velocidades del aire en los conductos y en la camara de explosion son lentas,y al mezclarse con los de escape,producen que el coche falle.Fijaos en un rallie,sobre todo si hay Seat 124,etc,que tienen el ralenti muy inestable??.Es porque tienen demasiado cruce de valvulas.A altas rpm,como podreis suponer,se produce una buena ganancia de potencia.

Saludos.

P.D. Las fotos son de un Golf GTI 16 v,sacadas de esta pagina

Editado: 04-may-2004 22:20 -

Chus

Aguililla

04-may-2004 18:23

gracias, es bastante instructivo. ¿es tuyo?

saludos.

first95

205 Power (65+103+160)

04-may-2004 19:53

no ta nada mal, entre nisioperes y futu vamos a trucar todos los motores del foro

Nisioperes

Archiduque de Babia

04-may-2004 21:42

Si,Chus,es mio,aunque,evidentemente,y como nadie nace aprendido,el dia que lo escribi (hace mas de dos meses,en otro foro),me tome las molestias de buscar datos,fotos,etc en internet,revistas y libros que tengo por casa,porque no me gusta meter la pata.De todas formas,tampoco digo nada del otro mundo,la verdad.

En general,y si no digo lo contrario,lo que escribo es mio.

Saludos

Chus

Aguililla

04-may-2004 21:45

está muy bien. Como bien dices , hoy en día no solo se buscan altos, sino llenar toda la curva. De hecho en mi coche se ve claramente como el objetivo no es girar bien arriba sino ofrecer un comportamiento homogeneo en toda la gama de rpm.

saludos.