Publicado por Taller Actual

Motores: el sistema de distribución

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Buscando el mejoramiento del rendimiento volumétrico, es decir del llenado del cilindro, se utilizan las válvulas múltiples.

Un aspecto de importancia en los motores, es el rendimiento volumétrico, es decir el llenado de mezcla aire-combustible de la cámara de combustible. Para que el mismo sea óptimo, sería teoricamente ideal, que cada cilindro tenga la mayor cantidad de válvulas posible. Hasta el momento, en función de los motores fabricados en serie, los propulsores denominados multiválvulas solo llegaron a cinco por cilindro. Cuando se proyecta construir un nuevo motor, para un automóvil deportivo, es necesario determinar el nivel de potencia, es decir los valores en CV. o HP. a alcanzar, y posteriormente por lógica, se deben analizar los distintos caminos a seguir, para obtenerlo, y evaluar los diferentes riesgos e inconvenientes que esto involucra.
En el caso de los motores de gran cilindrada, como es desde hace mucho tiempo el de los americanos de Chrysler con su modelo Viper, se trata de un ejemplo. Esta es una manera simple de fabricar un propulsor de gran cilindrada, de 10 cilindros en V y 8 litros de cilindrada total, pero con algunas desventajas como el peso, las dimensiones, y la actitud a los rápidas variaciones de régimen.
Sabemos por otra parte que, si no es posible aumentar el espacio que debe contener a la mezcla airecombustible, se puede lograr una elevada potencia presurizando hacia los cilindros una mayor cantidad de aire o mezcla según el caso. Este es el caso de un motor sobrealimentado, generalmente por medio de un turbocompresor o como en ciertos casos, a traves de un compresor volumétrico.
En la actualidad la sobrealimentación está muy difundida, en especial en los motores de ciclo Diesel, pero también en menor medida en los de ciclo Otto de nafta/gasolina. Los motores, denominados “downsinzing”, con menor cilindradas, menor peso, y dimensiones reducidos recurren tecnicamente a la sobrealimentación, y la misma ha tenido un gran suceso desde la década del ’80. Pero en los propulsores sobrealimentados básicos, existe todavía un problema, como la entrega de una potencia no lineal (valores no regulares), con retardos de respuesta e imprevistos aumentos de par motor, que complican la conducción del automóvil. Otro de los caminos es, aprovechar al máximo el volumen de los cilindros, optimizando el rendimiento volumétrico, que normalmente en los motores atmosféricos es inferior a 1, lo que significa que en los cilindros ingresa un volumen de aire o mezcla, menor al disponible. A esto se le agrega que, la adopción generalizada de las válvulas por cilindro, aumenta la sección de pasaje de los gases y permite mejorar el rendimiento en especial a altos regímenes. Estudios teóricos demuestran que, el máximo aprovechamiento del espacio disponible en la cámara de combustión -con un determinado valor de diámetro del cilindro- se obtiene con 7 válvulas. Algunos diseñadores de motores, pensaron que 7 eran demasiadas válvulas, pero que con 5 se podía probar perfectamente. Como consecuencia, hace más de una década un fabricante japonés de motores de motocicletas, produjo un motor de 4 cilindros y 20 válvulas, de 750 cm3, que dió origen a una serie de motores que poseian la misma tecnología. Otros iniciadores fueron Bugatti en su modelo EB- 110, y Ferrari en su F355, además de Mitsubishi, que aplicó esta técnica en pequeños utilitarios.

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(1) Sistema de distribución con válvulas múltiples, 3 de admisión y 2 de escape.
(2) Diseño de una tapa de cilindros, de un motor con inyección directa de nafta/gasolina y 5 válvulas con botadores tipo vaso invertido.

En Europa, después de ser utilizada también en Fórmula 1, fue aplicada en sus motores por la firma Audi, en uno de sus modelos de gran serie. La conclusión a la que se llega, para que un motor posea 5 válvulas por cilindros, es que a igualdad de otras condiciones, la potencia de un motor aumenta en forma proporcional a la cantidad de mezcla combustionada en cada ciclo de funcionamiento, y que no ingresa más mezcla al motor, si las huelgas o luces de pasaje de los gases son más grandes. Es posible demostrar que, a igualdad de diámetro del cilindro, pasando de dos a cuatro y después a cinco válvulas por cilindros, el aprovechamiento del área de la cámara de combustión en la tapa de cilindros o culata mejora. Otra característica positiva es, que al aumentar el número de válvulas, disminuye la masa de la válvula simple y todo la relativo a ella, como el resorte, el botador, etc. Esto significa que se pueden usar, resortes más blandos, para limitar el aumento de potencia necesaria para el accionamiento de la distribución, cosa de importancia para los motores deportivos, ya que se puede aumentar el régimen del motor, sin que exista el “rebote de válvulas”

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(1) Con 5 válvulas por cilindro, el aprovechamiento del área de la cámara en la culata mejora considerablemente.
(2) Para llenar mejor la cámara de combustión, lo ideal sería tener siete válvulas por cilindro, pero hasta ahora solo se fabricaron motores con 5 y 6 válvulas por cilindro.

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