Tecnologías de Distribución Variable en Motores: Funcionamiento y Sistemas (VANOS, VTEC, Valvetronic, VVT-i)

Optimización del Motor: Sistemas de Distribución Variable

La distribución variable modifica los ángulos de apertura y cierre de las válvulas para optimizar el tiempo de llenado y vaciado del cilindro, especialmente cuando el motor gira a altas RPM y el tiempo disponible para estos procesos es menor. Las principales formas de variar la distribución son:

• Desplazamiento angular del árbol de levas
• Alzada de levas variable

Cruce de Válvulas

Se produce al inicio del tiempo de admisión, cuando la válvula de admisión ya está abierta pero la de escape aún no se ha cerrado por completo. Este solapamiento suele ocurrir durante un ángulo de giro del cigüeñal de entre 15-30º (en algunos casos hasta 60-100º).

Convertidor de Fase (Desfasador del Árbol de Levas)

Este mecanismo controla principalmente la admisión, variando la posición angular del árbol de levas (a.l.) respecto al engranaje que lo impulsa. Permite ajustar la fase:

• Puesta en fase normal (o avanzada): Busca el llenado óptimo de los cilindros para obtener la máxima potencia y par motor.
• Puesta en fase atrasada: Prioriza la regularidad de funcionamiento a bajas cargas y la reducción del consumo específico.

Sistema VANOS (BMW)

El sistema VANOS (Variable Nockenwellensteuerung) de BMW desplaza el calado del árbol de levas utilizando la presión del aceite del motor. Generalmente, aumenta el cruce de válvulas cuando el motor gira a altas RPM para mejorar el rendimiento.

Sistema Bi-VANOS (Doble VANOS)

Aplica un decalador (o variador de fase) a ambos árboles de levas, tanto al de admisión como al de escape, permitiendo un control más preciso del ciclo del motor.

Sistema Variocam (Porsche)

El sistema Variocam de Porsche ajusta el tiempo de apertura de las válvulas de admisión según el régimen del motor:

• Regímenes inferiores a 1500 rpm: Las válvulas de admisión abren 7º después del Punto Muerto Superior (PMS) y cierran 52º después del Punto Muerto Inferior (PMI). Esto favorece un giro uniforme del motor a bajas revoluciones.
• Regímenes entre 1500 y 5500 rpm: El árbol de levas de admisión se avanza 9º respecto al de escape. Las válvulas de admisión abren 8º antes del PMS y cierran 37º después del PMI. Este ajuste mejora el llenado de los cilindros y aumenta el par motor.
• Regímenes superiores a 5500 rpm: El árbol de admisión vuelve a la posición inicial (apertura 7º después del PMS y cierre 52º después del PMI).

Sistema VTEC (Honda)

El sistema VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) de Honda modifica tanto el tiempo de apertura como la alzada (carrera) de las válvulas:

• Bajas y medias revoluciones: Se utilizan perfiles de leva con tiempos de apertura más cortos y una alzada de válvula menor. Esto eleva la velocidad de la mezcla aire/combustible, mejorando el llenado y el par motor en este rango.
• Altas revoluciones: Se activan perfiles de leva con tiempos de apertura más largos y una alzada de válvula mayor. Esto mejora la "respiración" del motor, incrementando la potencia máxima.

El cambio entre perfiles se realiza mediante pasadores hidráulicos que, típicamente entre 5000 y 6000 rpm, conectan mecánicamente los balancines asociados a los diferentes perfiles de leva.

Sistema VTEC-E

Una variante enfocada en la eficiencia (E = Economy):

• Actúa principalmente sobre las válvulas de admisión.
• A bajas RPM: Una de las dos válvulas de admisión permanece cerrada o abre mínimamente (ej. 0.65 mm), mientras la otra opera normalmente (ej. 8 mm). Esto genera turbulencia y mejora la combustión y eficiencia.
• A altas RPM: Ambas válvulas de admisión abren completamente para maximizar el flujo de aire y la potencia.

Sistema Valvetronic (BMW)

El sistema Valvetronic de BMW controla la carga del motor variando continuamente la alzada de las válvulas de admisión, eliminando en gran medida la necesidad de una mariposa de gases tradicional. El árbol de levas actúa sobre una palanca intermedia, cuya posición (controlada por un motor eléctrico) determina cuánto se abrirá la válvula. Esta palanca intermedia se ubica de forma característica junto al árbol de levas.

Sistema VVT-i y Dual VVT-i (Toyota)

El sistema VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence) de Toyota ajusta continuamente el calado del árbol de levas (generalmente el de admisión).

El sistema Dual VVT-i aplica este control tanto al árbol de levas de admisión como al de escape.

Algunas variantes más avanzadas como Valvematic combinan el VVT-i con el control de la alzada de las válvulas de admisión (similar a Valvetronic).