UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA MECÁNICA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA LABORATORIO DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ING. BYRON PALACIOS
SISTEMA VALVETRONIC
NOMBRE GUSTAVO BARILLAS BAUDI BAUDILI LIO O PATZ PATZ N JONA JO NATH THAN AN LOP LOP Z LUIS FERNANDO REYES A. EMANUE EMANUEL L FERN FERN NDEZ NDEZ TOC BYRON BYRON DANI DANIEL EL G MEZ MEZ JO JOJJ JOS JO S AMAU AMAURY RY VILL VILLAT ATOR ORO O C CERE CERES S ELMER ORLANDO MUX ICU BILDER RICARDO VASQUEZ FUENTES
CARNET 1997-13186 20042004-13 13111 111 20052005-11 11966 966 2007-22540 2007-14 2007-14324 324 20082008-15 15452 452 2008 2008-3 -314 1431 31 2009-15281 2000-31269
GUATEMALA, NOVIEMBRE 8 DEL 2012
INTRODUCCIÓN En la actualidad se intenta a toda costa y por todos los medios disponibles evitar que los diferentes motores de combustión interna (ya sea automotriz o industrial) sigan lanzando más contaminación al Medio Ambiente. Últimamente se ha puesto de moda el término “ amigable con el Medio Ambiente” ,
esto se refiere a que el dispositivo, artículo, producto o servicio no
cause ningún daño ostensible al Ecosistema durante su funcionamiento normal. Tomando en cuenta estos diferentes parámetros; se han hecho diversas investigaciones técnicas y científicas para lograr que los MCI sean lo más eficaces posibles en su funcionamiento, y que durante el proceso de combustión ésta se realice de forma total y completa. Al lograr que el combustible (ya sea Diesel o gasolina) sea quemado totalmente en la combustión, entonces las emisiones que salen por los tubos de escape serán menos dañinas al Medio Ambiente. La fábrica automotriz alemana BMW se ha preocupado por lograr que sus motores tengan una mayor eficiencia en su funcionamiento.
Y ha puesto todo su empeño en lograr que sus
diferentes modelos sean “amigables con el Medio Ambiente”. Para ello han desarrollado un
sistema de manejo de llenado de mezcla aire-combustible a los cilindros, llamado VALVETRONIC; con este sistema ha logrado prácticamente eliminar el uso de la mariposa en sus sistemas de admisión de aire. Conoceremos un poco más a fondo el funcionamiento de este sistema, y los beneficios que percibe el motor en su funcionamiento con este sistema. Será una explicación bastante somera del sistema Valvetronic, sin entrar en demasiados datos técnicos ni palabras engorrosas. Es sólo un poco de información para que las personas interesadas en el tema de la mecánica de automóviles conozcan uno de los sistemas modernos de admisión de aire en un motor gasolina.
Valvetronic Desde los primeros tiempos de los automóviles, los motores de gasolina se han servido de la válvula de mariposa para regular la cantidad de mezcla entre aire y gasolina que entra en los cilindros. Esta situación provoca que la proporción de aire y combustible sea siempre constante con lo que cuando se circula a baja potencia y se requiere una mayor, la cantidad de gasolina y aire que entra sea limitada. Una circunstancia que les dejaba en inferioridad con respecto a los motores diesel que trabajan mucho mejor a bajas revoluciones, puesto que siempre se introduce la mayor cantidad de aire posible en los cilindros en función de la cantidad de combustible que se suministra. El sistema Valvetronic de BMW combina la regulación de los tiempos de distribución (VANOS doble) con una regulación continua de la carrera de las válvulas de admisión. El árbol de levas no actúa directamente sobre la palanca de arrastre que, por su parte acciona la válvula, sino que actúa sobre una palanca intermedia. Sin embargo, esta palanca intermedia no se encuentra en posición horizontal debajo del árbol de levas sino que está ubicada en posición vertical junto a dicho árbol. La palanca intermedia está dotada en el centro de un rodillo que está en contacto con la leva (árbol de levas). El extremo inferior de la palanca intermedia está apoyado sobre el rodillo de la palanca de arrastre, mientras que en la parte superior está apoyada en un eje excéntrico dotado a su vez de un segundo rodillo. Cuando gira el árbol de levas, la palanca intermedia ejecuta un movimiento pendular. Para conseguir que este movimiento horizontal se transforme en un movimiento vertical, la palanca intermedia tiene en su parte inferior un perfil sumamente complejo que, a primera vista, tiene forma de boomerang, ya que la mitad del perfil transcurre casi paralelamente a la palanca de arrastre, mientras que la otra mitad tiene un ligero ángulo. Sólo cuando la parte en ángulo actúa sobre el rodillo de la palanca de arrastre presionándola hacia abajo, se abre la válvula. La relación de la palanca ha sido definida de tal modo que tan sólo aproximadamente la mitad de todo el perfil que tiene forma de boomerang actúa sobre la palanca de arrastre. El principio y el final de esa mitad son determinados por el fulcro de la palanca de desviación. Es aquí donde interviene el árbol de excéntrica accionado por un motor eléctrico: si aplica presión sobre el rodillo superior de la palanca de desviación en dirección del árbol de levas, cambia el fulcro de la palanca y, en consecuencia, cambia también la parte efectiva del perfil en forma de boomerang. De esta manera es posible variar de modo continuo la carrera de la válvula de
admisión, teóricamente desde las posiciones completamente cerrada hasta completamente abierta. Este es el principio de funcionamiento del sistema VALVETRONIC. 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. 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. La alzada de las válvulas puede variar desde los 0,0 a los 9,7 milímetros, en función del aire necesario para la combustión.
Si el llenado de los cilindros del motor no se controla por medio de una válvula mariposa, sino por medio de una carrera variable de las válvulas, se puede mejorar el rendimiento del motor Otto en aproximadamente un 10%, porque ya no es necesario aspirar en contra de la depresión existente
en
el
múltiple
de
admisión.
Para la fabricación del sistema valvetronic de BMW se utilizan unos valores de tolerancias muy reducidos. Para garantizar que todas las válvulas de admisión tengan siempre el mismo grado de apertura, se funden, durante el montaje de la culata, cada uno de los conductos por separado. Si se producen desviaciones, deben sustituirse las piezas mecánicas de accionamiento. Cuantos mas cilindros (bancadas de cilindros) tenga un motor, mas difícil resultara esa tarea. Además de la complejidad del montaje es considerable, por lo cual se trata de un sistema de distribución muy caro.
El sistema Valvetronic de BMW combina la regulación de los tiempos de distribución (VANOS doble) con una regulación continua de la carrera de las válvulas de admisión. Un servomotor eléctrico torsiona el árbol de excéntricas que forma la base de apoyo para la palanca intermedia,
que
actúan
sobre
las
palancas
de
arrastre.
Un procesador de 32 bits, físicamente independiente de la centralita del motor (ECU), controla el movimiento del motor eléctrico (8), 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 sistema de distribución variable BiVANOS,
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, 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.
Vista Aérea de la cabeza de cilindros con el sistema Valvetronic
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
despreciable
a
la
entrada
del
aire.
Con este sistema BMW asegura una reducción de consumos, menos emisiones contaminantes sin necesidad de recurrir a catalizadores especiales. Esta innovación mecánica supuso un antes y un después en la eficiencia y en el comportamiento de los motores de gasolina y su lanzamiento puede catalogarse como un hito dentro de la historia de la automoción equiparable a hechos tales como el cambio del carburador por el sistema de inyección, la irrupción del sistema common rail o la llegada de la gestión electrónica de los propulsores. El principal logro del sistema Valvetronic es el de regular la masa de aire que se precisa introducir en los cilindros sin necesidad de que intervenga la válvula de mariposa. En el lugar de ésta se incorpora un sistema de distribución variable que gestiona la apertura y el cierre de las válvulas, además de poder modificar su movimiento. De esta manera, se logra que la gestión de la entrada de aire al motor la lleven a cabo las mismas válvulas de admisión en lugar de la válvula de mariposa. Con este sistema, se permite que en el momento de demandar la mayor potencia del propulsor las válvulas dejen pasar por completo el aire a los cilindros, mientras que si la potencia demanda es muy inferior, se reduzca la entrada. La apertura de las válvulas puede oscilar, de esta manera, entre los 0 a los 9,7 milímetros.
En la mayor parte de los propulsores, el alzamiento de la válvula se realiza mediante la leva, pero en el caso del sistema Valvetronic la lleva a cabo un accionamiento (uno por cada válvula de admisión) intermedio que recibe el movimiento de la misma leva y que al oscilar sobre su apoyo impulsa la válvula. Estos accionamientos están unidos por un mismo eje que está controlado por un motor eléctrico que es el responsable de variar su posición. La principal virtud de la utilización del sistema Valvetronic es la reducción en el consumo de combustible que se cifra en torno al 10 por ciento en cualquier tipo de conducción. Otras ventajas de su uso son un óptimo trabajo del motor después del encendido en frío, una baja rumorosidad del motor y un excelente comportamiento en cuanto a la aceleración.
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.
CONCLUSIÓN El sistema Valvetronic conjuga en un solo equipo todos los adelantos logrados en las áreas tecnológica y científica del ramo automotriz. El motor que trabaja con este sistema logra desarrollar al máximo su potencial de caballaje según diseño, además que puede quemar de mejor manera el combustible en sus cilindros para sí obtener una mayor potencia y confiabilidad en su desempeño. La posibilidad de lograr que el Motor de Combustión Interna evolucione y se convierta en un “Motor Limpio”, se percibe mucho m ejor conociendo los avances logrados con este sistema. El
sólo hecho de lograr mejorar la entrada de aire a los cilindros, tanto en cantidad como en calidad, es ya un logro bastante alto. Ahora bien al conseguir que la mezcla Aire – Combustible sea homogénea casi al 100%, entonces se obtiene una producción de potencia motriz mucho más limpia que la obtenida con el sistema antiguo de la válvula de mariposa. Además los diferentes componentes del Motor de Combustión Interna, al existir una quema más eficiente en el proceso de la combustión del combustible, tienen un menor desgaste porque su funcionamiento se lleva a cabo de una forma menos agresiva.
BIBLIOGRAFÍA http://www.tecnocoches.com/marcas/bmw/que-es-y-como-funciona-el-sistemavalvetronic-bm/ http://aficionadosalamecanica.com/distribucion_variable2.htm
