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Published by The Top Corps, 2019-06-29 13:39:35

Distribucion Variable Automotriz

Distribucion-variable_Automotriz

1

DISTRIBUCION VARIABLE VALVULAR
VALVULAS INTELIGENTES

2

“VÁLVULAS INTELIGENTES”

Primera edición: Enero 2013
Tiraje: 500 ejemplares

Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú
Registro Nº 2013 - 01672

AUTORES:
Ing. WALTER ROLANDO ALIAGA GARCÍA
Ing. ARMANDO ANTONIO RUTTI SURICHAQUI
Lic. RUBÉN PALACIOS GARCÍA

REVISIÓN:
Lic. Liliana Tacay Elescano
Ing. Luz Huamán Mendoza

COLABORACIÓN ESPECIAL:
Ing. Juan Quilca Heredia
Ing. Víctor Bustamante Sueldo

Derechos reservados de los autores:
El presente trabajo no puede ser, en parte o totalmente reproducido,
memorizado en sistemas de archivo o transmitido en medios
electrónicos, mecánicos, fotocopia o cualquier otro sin la autorización
de los Autores.

Impreso en los Talleres Gráficos Editora ASOL
RUC: 10199068674
Jr. Cuzco Nº 425 Int. 21B - Huancayo
Cel.: 964496614

Printed in Perú / Impreso en Perú

3

Ing.WALTER ROLANDO ALIAGA GARCIA
Presidente Asociacion Autotronica del Peru
Docente Mecanica Automotriz IESTP”AACD”
Ing. ARMANDO ANTONIO RUTTI SURICHAQUI
Docente de Mecanica Automotriz UNCP- Tarma
Docente Mecanica Automotriz IESTP”PICHANAQUI”

Lic. RUBEN PALACIOS GARCIA
Docente Mecanica Automotriz IESTP “SIERRA LUMI”

Ing.Walter Rolando ALIAGA GARCIA
 Ing. Mecanico
 Prof. Electricidad y electronica
 Master Gestión Pedagogica
 Tec. Mecanico automotriz“Mecanica Progreso”

4

 Profesor Escuela Choferes “JSA”
 Administrador “Mecanica Progreso”
 Gerente General SIA Ings. SA
 Director deL Instituto Peruano de Capacitacion Tecnologica,

“IPITEC”,
 Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Pichanaki”
 Jefe Departamento Mecanica Automotriz IESTP “Pichanaki”
 Docente de Mecanica Automotriz IESTP “AACD”
 Coordinador Departamento Mecanica Automotriz IESTP

“AACD”
 Jefe Area Academica Mecanica Automotriz IESTP “AACD”
 Presidente “Asociacion Autotronica del Peru”
 Gerente SIA Ings. SAC

Ing. Armando Antonio RUTTI SURICHAQUI
 Ing. Mecanico
 Master Gestión Pedagogica
 Lic. Electromecanica UNEGV “La Cantuta”
 Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Pichanaki”
 Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Puerto Libre del

Perene”
 Docente de Mecanica Automotriz UNCP- Tarma

Lic. RUBEN PALACIOS GARCIA

 Docente Mecanica Automotriz IESTP “SIERRA LUMI”
 Master Gestión Pedagogica
 Tecnico Profesional en Mecanica Automotriz IESTP A.Vierich
 Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Pichanaki”
 Docente de Mecanica Automotriz IESTP “Puerto Libre del

Perene”
 Docente de Mecanica Automotriz UNCP- Junin

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN 11

HISTORIA DE LA DISTRIBUCIÓN VARIABLE O “VÁLVULAS 15

INTELIGENTES”

5

1. LA DISTRIBUCIÓN VARIABLE 20
1.1. TRASLAPE O CRUCE DE VÁLVULAS 22
1.2. ELEMENTOS 25
1.2.1.ELEMENTOS MECÁNICOS 25
a. Con cámaras de Paletas Hidráulicas 25
b. Electro hidráulico en el eje de levas 26
c. Cambiadores de fase con engranaje helicoidal 26
d. Con Leva Excéntrica 27
e. Alzado de Válvulas tipo vaso 27
f. Con movimiento Axial 28
g. Con levas Cónicas 28
h. Con electroválvula en el Variador de Calado 29
i. El Sistema Electrohidráulico Multiair (Inyección de Aire a 29
Voluntad)
1.2.2.ELEMENTOS ELECTRÓNICOS 30
1.2.2.1. SENSORES 30
a. Sensor de Caudal de Aire 30
b. Sensor Posición de la Mariposa del Acelerador 31
c. Sensor de RPM 31
d. Sensor de Posición del Árbol de Levas 32
e. Sensor de Temperatura del Motor 34
1.2.2.2. ACTUADORES 34
a. Electroválvula. 34
1.2.2.3. UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO 35
1.3. TÉRMINOS 36
1.3.1.Paletas 36
1.3.2.Leva Agresiva 36
1.4. LA CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE 36
DISTRIBUCIÓN VARIABLE
1.4.1.POR ANTIGÜEDAD DE USO Y FORMA DE 36
MOVIMIENTO
1.4.2.POR LA ANTIGÜEDAD COMERCIAL 38
1.4.2.1. HONDA década de los 80 38
1.4.2.2. TOYOTA 38
a. VVT Toyota 38

6

b. VVT-i Toyota 38
c. VVTL-i Toyota con los dos Sistemas 38
1.4.2.3. PORSCHE 39
1.4.2.4. BMW 39
1.4.3. POR EL MOVIMIENTO 39
1.4.3.1. VERTICAL 40
1.4.3.2. AXIAL U HORIZONTAL 40
1.5. TIPOS 41
a. El calado del árbol de levas 41
b. Variación de la carrera de las válvulas 42
c. Los Mixtos que poseen los dos sistemas 44
d. La distribución electrónica o Multiair 44
1.6. DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL 45
1.6.1.DIAGRAMA DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL 47
1.7. DIAGRAMA DISTRIBUCIÓN VARIABLE 52
2. MARCAS CON VARIACIÓN DE LA CARRERA DE LA
VÁLVULA (ALZADA DE VÁLVULAS) 56
2.1. Sistema de Distribución Variable Honda VTEC 56
2.1.1.Funcionamiento del Honda VTEC: 58
2.1.2.Esquema de funcionamiento a alto régimen: 62
2.1.3.Control electrónico 62
2.1.4.Esquema del control electrónico del electro-válvula: 63
2.2. VALVELIFT (AUDI) 64
2.2.1. INTRODUCCIÓN 64
2.2.2.FUNCIONAMIENTO VALVELIFT 67
3. SISTEMAS CON CALADO DEL ÁRBOL DE LEVA 72
3.1. TOYOTA 72
3.1.1. INTRODUCCIÓN 72
3.1.2.FUNCIONAMIENTO VVT-i 73
3.1.3.FUNCIONAMIENTO VVT 73
3.1.4.FUNCIONAMIENTO DEL CONTROLADOR VVT-i DE
CÁMARA DE PALETAS 75
a. AVANCE DEL CONTROLADOR VVT-i: 76
b. RETARDO DEL CONTROLADOR VVT-i: 77
c. RETENCIÓN DEL CONTROLADOR VVT-i: 78

7

3.2 SISTEMA VANOS (BMW) 79
3.2.1. FUNCIONAMIENTO VANOS y Double- VANOS 80
3.2.1.1. Funcionamiento VANOS 80
3.2.1.2. Elementos del vanos BMW 80
3.2.1.3. Sistema VANOS con control de alzado de válvulas 82
3.2.1.4. Funcionamiento doble VANOS (Double- VANOS) 84
3.3. VARIOCAM (PORSCHE) 85
3.3.1. INTRODUCCIÓN 85
3.3.2. FUNCIONAMIENTO VARIOCAM 86
4. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN VARIABLE MIXTO 90
4.1. VALVETRONIC (BMW) 90
4.1.1. INTRODUCCIÓN 90
4.1.2. FUNCIONAMIENTO VALVETRONIC 91
a. LEVA Y BALANCÍN SECUNDARIO ALEJADOS (BAJO 93
RÉGIMEN)
b. LEVA Y BALANCÍN SECUNDARIO EN APROXIMACIÓN 94
MÁXIMA (ALTO RÉGIMEN) 97
c. POSIBLES AVERÍAS 99
4.2. VARIOCAM- PLUS (PORSCHE) 99
4.2.1. INTRODUCCIÓN 101
4.2.2. FUNCIONAMIENTO VARIOCAM- PLUS 102
4.2.2.1. CVCP (LOS VARIADORES DE CALADO DE
CÁMARA) 107
4.2.2.2. ALZADO DE LAS VÁLVULAS 110
4.3. MIVEC 110
4.3.1. LANZAMIENTO COMERCIAL 111
4.3.2. NUEVOS AVANCES 112
4.3.3. FUNCIONAMIENTO 115
4.3.4. LAS CARACTERÍSTICAS DELNUEVO SISTEMA
DEMIVEC– 1 116
4.3.5. LAS CARACTERÍSTICAS DELNUEVO SISTEMA
DEMIVEC– 2 117
4.4. VVTL-i TOYOTA 118
4.4.1. FUNCIONAMIENTO VVTL-i 119
4.4.1.1. VARIACIÓN DEL CALADO ÁRBOL DE LEVAS

8

4.4.1.2. VARIACIÓN ALZADA CON EL PATIN 119
5. MULTIAIR DISTRIBUCIÓN VARIABLE ELECTRÓNICA 121
5.1. FUNCIONAMIENTO 121
5.2. ELEMENTOS DEL MULTIAIR 123
5.2.1. Seguidor de Rodillos 123
5.2.2. Pistón Hidráulico 125
5.2.3. Electroválvula 126
5.2.4. Conjunto de válvula 127
5.3. LA ACTUACIÓN DEL AIRE EN EL PROCESO DE 129
ADMISIÓN
6. DESARMADO, INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO 133
6.1. DESARMADO E INSTALACIÓN DEL CONTROLADOR 133
DEL SISTEMA VVTi
6.1.1. MANTENIMIENTO DEL CONTROLADOR DEL 133
SISTEMA VVT-i
6.1.2. MANTENIMIENTO DE LA VÁLVULA HIDRÁULICA DEL 137
SISTEMA VVT-i 141
6.1.3. DESARMADO E INSTALACIÓN DEL SISTEMA VETC 142
(HONDA)
6.1.4. DESMONTAJE DEL SISTEMA VARIOCAM 143
6.2. DESMONTAJE VANOS 149
6.3. MIVEC MITSUBISHI 151
152
REFERENCIASBIBLIOGRÁFICAS 153
REFERENCIAINFORMÁTICA- LINKOGRAFIA 155
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS

9

10

INTRODUCCIÓN

No solo las “Válvulas Inteligentes” están produciendo profundos
y veloces cambios en la industria automotriz, en la cual se realiza
una acción sinérgica entre diferentes ramas como la informática,
controles, mecánica y electrónica para compensar y mejorar los
elementos existentes que afectan las estructuras automotrices
existentes. Considerando a la sinergia como la integración de las
partes sea superior a la simple unión de estas .El desarrollo de la
industria automotriz en el Perú es relevante, han arribado marcas y
modelos con tecnología de punta que antes sólo se veía en las
películas de ciencia ficción y que ahora son una realidad. Por lo que
en primer lugar hay que tener a la gente capacitada para enfrentar el
reto de seguir siendo una de las industrias más importantes del país.
Hay nuevos elementos de mejora de rendimiento y de
comportamiento incorporados a los motores de automóviles. Estos
elementos se caracterizan por tener algo en común, que son
variables, es decir, varían para mejorar el rendimiento del vehículo y
adaptarse a diferentes situaciones y exigencias técnicas.

Los cambios en los sistemas automotrices son constantes
debido a que es una ciencia aplicada, integradora de otras ciencias
aplicadas tales como la telemática, la biónica, la electrónica, la
mecánica, el control, la informática, entre otras, permite ver al todo
como un sistema en el que se busca la optimización global del
sistema llamado automóvil. Estas transformaciones tienen
consecuencias muy diversas que exigen a los sistemas educativos la
formación de profesionales altamente calificados que impulsen la
reconversión productiva, la inserción en el mercado internacional y el
crecimiento sostenible del país, en una perspectiva de desarrollo

11

humano. Esta es una de las principales causas por los cuales los
mecánicos deben de buscar alternativas de capacitación e
información acerca de esos cambios.

Todas estas características de estos elementos que tienen
objetivos finales comunes se basan en una idea principal e
imprescindible para comprender el porqué de la creación de todos
estos elementos de funcionamiento variable: la mejora del llenado en
los motores de gasolina. Este tipo de elementos dedican su
funcionamiento a extraer un mayor rendimiento del motor (mayor y
mejor respuesta), así como una mayor progresividad (dando así al
conductor más facilidades) y una variación muy significativa en los
consumos de combustible.

La distribución de válvulas variable es un sistema que hace
variar el tiempo de apertura y cierre de las válvulas de admisión de
aire (o escape de gases) en un motor de combustión interna
alternativo, en función de las condiciones de régimen y de carga
motor con objeto de optimizar el proceso de renovación de la carga.

La proporción de masa de mezcla aire/combustible depende del
tiempo disponible cuando se abren o cierran las válvulas de
admisión y escape. Con objeto de dinamizar este proceso, hay un
momento en que las dos válvulas (o cuatro) están abiertas a la vez,
es lo que se denomina «cruce de válvulas» o traslape.

En las zonas de bajas rpm, un cruce reducido favorece un
ralentí estable y unas emisiones bajas. En altas RPM, el poco tiempo
disponible requiere un mayor cruce, especialmente con elevada
carga motor.

12

Al modificarse el tiempo de descarga o salida entre el cierre de
las válvulas de escape y la apertura de las de admisión, varía el
llenado de mezcla aire/combustible , obteniendo lo mejor de las dos
situaciones en el comportamiento del motor para que sea óptima la
combustión, dando por resultado un mayor aprovechamiento del
combustible, emisiones de escape más limpias y máximo par motor.

El sistema de calado utiliza la presión hidráulica para modificar
la posición del árbol de levas de las válvulas de admisión en relación
con el cigüeñal del motor. La posición del árbol de levas puede
avanzarse o retrasarse en 60 grados de ángulo del cigüeñal.

Los Autores

13

14

HISTORIA DE LA DISTRIBUCIÓN VARIABLE O “VÁLVULAS
INTELIGENTES”

Se conoce como “Válvulas Inteligentes”, a las válvulas del
Sistema de Distribución Variable de Toyota VVT-i (Variable Valve
Timing Intelligence{Distribución Variable Inteligente de Válvulas})
que Honda lo denomina como: VTEC, (Variable Valve Timing and
Lift Electronic Control{Distribución Variable con Control
Electrónico}). Esto se debe a que en el sistema convencional el
árbol de levas por lo tanto las mismas levas estaban completamente
estáticas (cuando se sincronizaba se calibraba de tal manera que no
se movía hasta cuando por falta de potencia debido a la altitud u
otra necesidad se “adelantaba la Chispa”, utilizando la Lámpara
Estroboscópica “que ya paso al recuerdo”), en el nuevo sistema
estas se mueven a la solicitud del vehículo ya sea de potencia o
velocidad del motor, cuando necesita mayores revoluciones y
cuando están en ralentí o mínimo. El avance tecnológico o la
adherencia de la Electrónica, la computación y la informática a la
industria automotriz permiten la utilización de microprocesadores o
computadoras en el funcionamiento del motor, esto ya había ocurrido
con la inyección de combustible en la famosa “fullI inyection”, en la
cual se usa los ECUs, los sensores y los actuadores. Los sistemas
de distribución variable del calado del árbol de levas se usan en la
mayoría de casos, con el DOHC o doble árbol de levas en la cabeza
o culata.

La mayor parte del diseño de los parámetros automotrices se
realiza a nivel del mar, anteriormente cuando se utilizaba los
carburadores y el distribuidor convencionales, se tenía que adelantar
la chispa cuando estos vehículos arribaban a ciudades como la

15

nuestra, debido a la altitud y la consiguiente disminución de oxígeno
en el aire, era necesario adelantar la chispa, para que retomara la
potencia con la cual se le conocía a nivel del mar, este adelanto se
realizaba con una pistola estroboscópica, variando los grados del
ángulo de trabajo ( en los nuevos motores con inyección electrónica
son los sensores y actuadores, mediante el ECU que se encargan de
este trabajo).Un antecedente de estos Sistemas Variables los
encontramos en el avance centrífugo de la chispa por contrapesas
que entraba en acción cuando el avance por vacío dejaba de
funcionar. A altas velocidades del motor, la mariposa del acelerador
se abría totalmente y el vacío del múltiple bajaba al mínimo. Al
aumentar la velocidad del motor, los contrapesos se separaban de la
flecha. Estos estaban conectados a la leva de manera que, cuando
se abrían, la leva se movía ligeramente en el sentido de rotación de
la flecha del distribuidor. Esto hacia que los platinos se abrieran más
pronto de lo que se hacía a bajas velocidades del motor, a alta
velocidad los contrapesos se separaba y se adelantaba el tiempo del
encendido. El avance de la chispa por vacío lo realizaba un
diafragma conectado al cuerpo del distribuidor tradicional, mediante
una manguera que iba de uno de los lados del diafragma del
distribuidor a la base del carburador. Al abrirse la mariposa, el vacío
parcial del múltiple flexionaba el diafragma y hacia girar la placa y los
platinos. Al cambiar de posición en relación con la leva, los platinos
se abrían antes y la chispa saltaba más pronto.

Ya en manuales automotrices de 1960 en los Estados Unidos
de Norte América, se mostraba una polea de levas, el cual se
atornillaba a la leva de un motor Small Block Ford y poseía un
mecanismo que funcionaba como un sistema de avance mecánico

16

en el distribuidor, para cuando las revoluciones subieran este
avanzaba el tiempo de apertura las levas. También se cree que la
ALFA ROMEO o la FIAT utilizaban un sistema similar.

El sistema VVTi de Toyota no es nuevo, sin embargo, sistemas
similares han sido utilizados por muchas décadas anteriormente.
Pero no para motores de producción en masa o comerciales y
menos para el control altamente efectivo de los sistemas de
distribución variable de los motores modernos. El sistema VTEC de
HONDA es relativamente nuevo efectivo y simple en comparación
con un sistema altamente complejo como el utilizado por el sistema
Toyota, Honda está haciendo motores que producen figuras de HP
similarmente iguales que los mejores motores de competencia
(RACING).

Utilizando un sistema convencional de válvulas, es difícil
mantener un motor multi-válvulas andando en las calles, debido a la
insuficiencia de potencia al dar solamente 85 hp a 90hp por litro de
gasolina. Se puede utilizar una leva más grande para obtener más
hp fácilmente, pero solamente pero solamente está supeditado a
revoluciones altas, a expensa de perder potencia a revoluciones
bajas. Entonces con un poco de sentido común sé está haciendo
más común el cambiar ese tipo de levas que limitaba la potencia
mientras el motor estaba en funcionamiento normal.

Sin embargo. La primera regulación de árboles de este tipo,
fabricada en serie, se introdujo en un motor de 2 válvulas por cilindro
de Alfa Romeo en 1987en el modelo Twin Spark de 2,0 litros, el cual
también dispone de 2 árboles de levas en cabeza. Este motor
gracias al convertidor de fase y a un doble encendido, da unos
valores de rendimiento de 150 CV que, normalmente, solo los

17

alcanzan motores multiválvulas y, por tanto, demuestra cómo a
pesar de usar un motor de 2 válvulas se consigue unos valores de
potencia elevados. Si bien en el FIAT la Sincronización de válvulas
variable comenzó con el motor de doble chispa el Twin Spark, con
muy buen rendimiento para su cilindrada, pero es una de las zonas
más débiles del motor de 16 válvulas. Es el variador de levas que
controla el tiempo. Los síntomas son una ligera pérdida de
rendimiento y un diesel tipo sonajero de la parte superior del motor,
que aparece en el inicio y poco a poco dura más tiempo. Por lo tanto,
es recomendable para cambiar el variador a pesar de su aparente
buena condición a las 36000 millas (60.000 km). El variador tiene un
problema a solamente en la versión anterior del 8V Twin Spark, ya
que al utilizar un sistema diferente de variador de levas, también es
el caso para las versiones 16v utilizadas en el Alfa Romeo 156 y los
147.

El Sistema VTEC cuyo mecanismo fue diseñado por Ikuo
Kajitani cuando trabajaba en el primer departamento de diseño de
Honda. Entonces Nobuhiko Kawamoto era el presidente y le solicitó
a Ikuo Kajitani que desarrollara un motor que fuera la base de los
futuros motores de la compañía nipona. En un principio la propuesta
surgió para crear un motor ligeramente más eficiente y más potente
de lo normal, pero pronto Kawamoto presionó a Kajitani para que
desarrollara un motor de 1.6 litros con 160cv de potencia (100cv/l) en
una época en la que los motores erogaban un máximo de 70 u 80cv
con ese mismo cubicaje. La inspiración del VTEC es simple; se fija
en el cuerpo humano y su sistema respiratorio. Cuando los humanos
estamos en reposo, sentados, parados o inclusive caminando,
nuestro sistema respiratorio consume poco aire, ya que nuestros

18

músculos y cerebro requieren una cantidad moderada de oxígeno en
ese momento. Cuando corremos o estamos bajo un estado
estresante para el cuerpo, nuestros pulmones se abren (bronco
dilatación) permitiendo una mayor oxigenación. De esta forma
nuestro cuerpo se llena de oxigeno cuando lo necesita y conforme lo
necesita, sin la necesidad de sobresaltar los pulmones en todo
momento. Cuando a Kajitani le pidieron un motor de 1600cm³ con
160 cv, él dijo “It felt like a dream” (Parecía un sueño) ya que incluso
para su ingenio esas cifras sonaban casi imposibles, pero cuando se
introdujo el Honda Integra en abril de 1989 con motor DOHC VTEC,
las palabras de Kajitani fueron “It was a true dream engine” (Era un
verdadero motor de ensueño). De ahí el lema de “Honda, The power
of Dreams” (El poder de los sueños).

El sistema Multiair, ultimo avance tecnológico en cuanto a
distribución Variable, que nos permite tener diferentes
comportamientos de funcionamiento en el motor, viene a ser un
sistema de distribución variable completamente electrónico,
quedando los anteriores modelos como meramente mecánicos, este
sistema funciona controlando la entrada de aire a voluntad. Los
motores para adquirir potencia tendrían que hacerse más grandes,
pero no se puede por costo y espacio; por lo que es necesario tener
en un mismo motor con diferentes comportamientos, es decir uno o
dos motores dentro de uno solo. En los últimos años la tecnología
automotriz ha avanzado a pasos gigantescos, por lo tanto el
mantenimiento del novedoso sistema MULTIAIR, que permite abrir y
cerrar la válvula de admisión a voluntad, durante el tiempo que se
estime necesario, permitiendo la entrada de aire directamente dentro
del cilindro, por lo que mejora el rendimiento y el comportamiento de

19

los motores que tienen incorporado este sistema, proponiendo así
cubrir las expectativas de aprendizaje de los estudiantes y así de
alguna manera reducir el alto de mantenimiento en las
concesionarias para disminuir dicho costo y aportar al avance de la
ciencia en pos de un mejor futuro.

1. LA DISTRIBUCIÓN VARIABLE

La distribución variable valvular o las “válvulas inteligentes”
viene a solucionar las rígidas normas europeas para la
comercialización de automóviles en territorio de Unión Europea, la
solución primeramente se centró en las emisiones de gases
contaminantes para evitar el deterioro del medio ambiente, pero al
realizar las innovaciones trajo como complemento el ahorro de
combustible y el aumento de potencia.

La relación de transmisión entre el cigüeñal, el árbol de levas y
las válvulas casi nunca se tocó, pero la incidencia de la electrónica,
la informática y la computación, en el automóvil, permitió utilizar la
velocidad de las computadoras para dar órdenes y así mover el árbol
de levas en sentido contrario, aumentando la duración del traslape,
permitiendo la entrada de aire limpio o un traslape de mayor
duración.

Para el funcionamiento del sistema variable, es necesario que la
válvula de admisión se abra antes de lo establecido e ideal que la
válvula de escape lo haga antes del tiempo de escape; de esta
manera limpiara de residuos al ingresar el aire en los cilindros y
pueda colmar, aun a alta velocidad, ya que al girar más rápido el
motor, más difícil resulta atiborrar los cilindros. Lo inoportuno es
cuando se tiene que llenar a cada uno de los otros cilindros en la

20

apertura de la válvula, al no poder incorporarse el aire
adecuadamente se pierde en el rendimiento final del motor. La
distribución Variable contribuye a solucionar este problema al
cambiar el momento de apertura y cierre de las válvulas en función
de la sincronización del motor, algunos sistemas combinan
controlando el tiempo de abertura y aumentando la carrera de la
válvula al abrirse para admitir el aire.

En conclusión, los sistemas de distribución variable dedican su
funcionamiento a proporcionar a cada momento al cilindro de la
cantidad de aire requerida, variando mediante diversos mecanismos
el caudal de entrada y el tiempo durante el que entra en el cilindro,
así como el tiempo que se encuentran en fase de apertura
simultánea las válvulas de escape y las de admisión en el momento
del inicio de la admisión. Vtec en Honda, VVT-i en el grupo Toyota,
Vanos y Valvetronic en BMW…cada marca tiene unas siglas para
denominar estos sistemas. Cada uno de los fabricantes intenta una
evolución diferente. Se desarrollan diferentes soluciones a la
distribución desde la década de los 80 y se pusieron a la venta en el
mercado a finales de los 80 y principios de los 90, hasta la
actualidad. Casi todas las marcas en el mercado mundial lo instalan
ya en la mayoría de sus vehículos, o lo harán en breve. Todos los
fabricantes lo hacen buscando un solo objetivo, rendimiento. El
rendimiento es el denominador común a este tipo de sistemas [3].

Honda fue el pionero de estos sistemas como se le conoce
ahora (electrónico- ECU), fue el primero en lanzarlo al mercado,
también se le considera como el mejor, los sistemas Vanos de BMW
y el VVT de Toyota, con sus sistemas primerizos, algunos totalmente
mecánicos.

21

A continuación, algunos ejemplos de los sistemas más
conocidos:

 Audi- Valvelift
 Toyota- VVT-i, VVTL-i
 BMW- Vanos, Valvetronic, Double Vanos
 Mitsubishi- MIVEC
 Honda- VTEC, i-VTEC, VTEC-E, etc.
 Citroën- VTC
 Mercedes- dVVT
 Porsche- VarioCam y VarioCam Plus

En definitiva, se resume la distribución variable como la
distribución en la cual el diagrama de distribución, la carrera de las
válvulas o el accionamiento de éstas se adecúan al régimen del
motor, adaptándose a los cambios que se experimentan como
consecuencia de la variación de la carga y la velocidad del motor,
para así conseguir una curva de coeficiente de llenado de los
cilindros lo más lineal posible [3].

1.1. TRASLAPE O CRUCE DE VÁLVULAS

El periodo de cruce de válvulas tiene lugar en el inicio del
tiempo de admisión, cuando la válvula de admisión ya está abierta y
la de escape no se ha cerrado por completo.

Los motores de serie tienen un cruce de válvulas de 15 a 30
grados de giro del cigüeñal. En el ejemplo de la figura superior la
magnitud del cruce es de 20 grados. Los árboles de levas de los
vehículos de carreras tienen cruces de válvulas que van de 60 a 100
grados.

22

FIG.N° 01

FIG. N°02
Un cruce adicional proporciona un llenado de cilindro más eficaz
a altas revoluciones, pero produce un vacío en el motor más bajo,
así como una mayor pobreza en el rendimiento en los bajos
regímenes, en la calidad de marcha en ralentí y en la economía de
combustible a baja velocidad.

23

Si la válvula de admisión se abre demasiado pronto, la calidad
de marcha en ralentí se deteriora, mientras que el rendimiento en
regímenes elevados no mejora demasiado. La velocidad máxima del
pistón en el tiempo de admisión se alcanza antes de la apertura
máxima de válvula, por lo que sí la válvula se abre antes, podría
mejorar la respiración del motor. El factor del cruce de válvulas que
afecta al rendimiento en regímenes elevados es el cierre de la
válvula de escape. De hecho, aumentar el tamaño de la válvula de
escape y su orificio correspondiente no suele considerarse
demasiado adecuado para la obtención de más potencia, ya que la
válvula de escape limita en mayor medida el flujo procedente del
cilindro a medida que se cierra [3].

FIG. N°003

Un cruce elevado de válvulas puede generar problemas de
holguras entre la válvula y el pistón, es decir, que podrían llegar a
tocarse. La elevada alzada de las válvulas no causa este problema,

24

ya que el pistón está en una posición baja dentro del cilindro cuando
la válvula se abre al máximo.

1.2. ELEMENTOS
1.2.1. ELEMENTOS MECÁNICOS
a. Con Piñones completamente mecanicos

b. Con cámaras de Paletas Hidráulicas

FIG. N° 004

25

FIG. N° 005
c. Electro hidráulico en el eje de levas

FIG. N° 005

26

d. Cambiadores de fase con engranaje helicoidal

FIG. N° 006
e. Con Leva Excéntrica

FIG. N°007

27

f. Alzado de Válvulas tipo vaso

FIG. N°008
g. Con movimiento Axial

FIG. N °009

28

h. Con levas Cónicas

FIG. N°010
i. Con electroválvula en el Variador de Calado

FIG. N° 011

29

j. El Sistema Electrohidráulico Multiair (Inyección de
Aire a Voluntad)

FIG. N°012 Sistema del Multiair
1.2.2. ELEMENTOS ELECTRÓNICOS

FIG. N° 13 Elementos electrónicos válvulas inteligentes

30

1.2.2.1. SENSORES
a. Sensor de Caudal de Aire
Llamados sensores másicos pues su señal es proporcional a la
masa de aire (Kg/hora) que ingresa al motor. Su principio de
funcionamiento es una aplicación de un dispositivo electrónico con
puente de Wheatstone (Fig. 2.6). En donde una resistencia de
formas variadas está puesta en la corriente de aire, de esta
resistencia se extrae calor por medio del flujo de aire de forma
variada, esta extracción hace que varíe el valor de su resistencia, lo
que producirá una diferencia de tensión produciendo así una señal,
que seprocesara en la ECU.

FIG.N °013 Conexionado de Resistencias en Puente de Wheatstone
b. Sensor Posición de la Mariposa del
Acelerador

Es detipo resistivo, caracterizado por tener la capacidad de
variar su resistencia en función de una posición determinada; es
decir que se puede comparar su funcionamiento con la de un
potenciómetro. Estos pueden ser de tipo: pista simple, pista doble o
con interruptor de máximo y mínimo.

31

Este sensor envía una señal de tensión proporcional al ángulo
de apertura de la mariposa de aceleración10.

FIG. N°014
c. Sensor de RPM
Estos van colocados sobre la rueda dentada delvolante motor,
pueden ser de tipo inductivos siendo los más utilizados para estefin o
de efecto Hall.

FIG.N° 015 Ubicación del Sensor de rpm

32

Los sensores inductivos colocados en el volante motor (Fig 2.9)
están formados básicamente por una bobina sobre un imán
permanente

FIG.N°016 Sistema Hall
d. Sensor de Posición del Árbol de Levas
La señal emitida por él es de onda cuadrada.
Un elemento Hall, que es un semiconductor recibe el campo
magnético de un imán permanente cuando entre ambos sólo hay
una ventana. Cuando una de las placas del rotor se interpone no
recibe este campo y emite una señal cuadrada de tensión. Un
cableado de este tipo de sensor tiene tres conductores. Uno de ellos
tiene recibe polarización de la central o de la red del vehículo (5 V ó
12V), otro es masa y el tercero emite la señal del sensor. A
diferencia de los sensores inductivos, este sistema de generación de
pulsos necesita de una polarización para poder generar una señal.
Los sensores de efecto hall reales funcionan con un esquema
como el siguiente a Estado 0 b Estado 1

33

FIG.N° 017 Principio de Funcionamiento de un Sensor Hall

Conocido también como sensor de fase, pues este determina el
instante en el cual uno de los pistones se encuentra en la parte
superior, de igual como el anterior puede ser de tipo inductivo o de
efecto Hall12.

e. Sensor de Temperatura del Motor
Existen dos variedades diferentes de sensores de temperatura,
en función de la variación de resistencia con el cambio de
temperatura, los cuales pueden ser de tipo NTC o PTC.

34

FIG.N°018 Forma Física de un Sensor de Temperatura NTC

1.2.2.2. ACTUADORES
a. Electroválvula

La electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para
controlar el flujo de un fluido a través del conducto para la altura de
apertura de la válvula de admisión. La válvula está controlada por
una corriente eléctrica de poco voltaje a través de una bobina
solenoidal.

1.2.2.3. UNIDAD DE CONTROL

ELECTRÓNICO

Es el principal elemento del control, ya que es el encargado de
recibir señales de diversos sensores, las mismas que pueden ser de
tipo analógico, digital o pulsatorias, que una vez ingresados en el
sistema son comparadas con mapas de datos, para luego adoptar

35

una respuesta que comandara a los actuadores del sistema.“Una
ECU de un automóvil moderno tiene un microprocesador de 32 bits a
40 Mhz, esto puede resultar gracioso si se compara con las
capacidades que tienen los procesadores de una computadora
personal de hasta 2,000 Mhz. Pero lo que lo hace muy eficiente es el
código que está corriendo para hacer sus cálculos, que es diferente
al de una PC; este código en promedio, usa un poco menos de un
MB de memoria, en comparación con los 256 o 512 MB de una PC”.

Fig.N°019 ECU
1.3. TÉRMINOS

1.3.1. Paletas
Elemento Fijado en el árbol de levas, componentes del
controlador VVTi, que se encuentra dentro de las cámaras de
paletas lugar donde se aplica la presión de aceite, para hacer girar el
árbol de levas en el sentido del retardo

1.3.2. Leva Agresiva
Es la tercera leva que tiene el sistema VTEC, se emplea esta
tercera leva adicional de mucho mayor tamaño, por cada cilindro en
el árbol de levas, que entra en funcionamiento a partir de un cierto

36

régimen de giro al hacerse solidario el balancín que debe moverla
con los que accionan las otras dos levas, gracias a la presión del
aceite. Esta leva pasa a controlar las válvulas de admisión y de
escape, variando tiempo de apertura y alzado. Esta leva adicional
está controlada electrónicamente y es más agresiva que las
normales, es por ello que también se la llama leva caliente.

1.4. LA CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DISTRIBUCIÓN
VARIABLE
1.4.1. POR LA ANTIGÜEDAD DE USO Y MOVIMIENTO

Al clasificar se tiene que tener en cuenta a todos los sistemas y
a los que han aparecido últimamente

37

FIG. N° 020

38

a. El calado del árbol de levas
b. La carrera de las válvulas
c. Los Mixtos que poseen los dos sistemas
d. La distribución electrónica o Multiair.

1.4.2. POR LA ANTIGÜEDAD COMERCIAL
1.4.2.1. HONDA

VTEC, sigla de Variable Valve Timing and Lift Electronic
Control, es un sistema de distribución variable de las válvulas de un
motor de cuatro tiempos, desarrollado por la marca Honda e
introducido al mercado en abril de 1989.

1.4.2.2. TOYOTA
a. VVT Toyota El sistema de VVT es una leva controlada

hidráulicamente en dos etapas que pone en fase el sistema,
ofrecido a inicios de 1991 con el motor 4A-GE de 20-Válvulas
b. VVT-i Toyota El sistema de Toyota VVT-i substituye al sistema
VVT, VVT-i introducido en 1996, varía la sincronización de las
válvulas del producto ajustando la relación entre la impulsión del
árbol de levas (correa, tijeras-engranaje o cadena) y el árbol de
levas del producto. La presión del aceite de motor se aplica a un
actuador para ajustar la posición del árbol de levas. En 1998
c. VVTL-i Toyota Con Los Dos Sistemas En 1998, Toyota comenzó
a ofrecer una nueva tecnología, VVTL-i, que puede alterar la
elevación de la válvula (y la duración) así como la sincronización
de la válvula. En el caso del motor de 16 de la válvula 2ZZ-GE, el
motor tiene 2 árboles de levas, uno funcionando en las válvulas
de admisión y otro funcionando en las válvulas de escape

39

1.4.2.3. PORSCHE
VarioCam es un automóvil variable de la tecnología de
sincronización de válvulas desarrollado por Porsche, VarioCam varía
la sincronización de las válvulas de admisión mediante el ajuste de la
tensión de la cadena de distribución que conecta los árboles de
levas de admisión y escape. VarioCam fue utilizado por primera vez
en el motor de 3,0 L 1992 en el Porsche 968

1.4.2.4. BMW
VANOS (abreviado del alemán variables
Nockenwellensteuerung) es un automóvil variable de la tecnología
de sincronización de válvulas desarrollado por BMW en colaboración
con Continental Teves. VANOS varía la sincronización de las
válvulas moviendo la posición de los árboles de levasen relación con
el engranaje de accionamiento. Este movimiento varía de6grados de
avanzada a 6grados de árbol de levas retardado. VANOS fue
introducido por primera vez en 1992 en el motor BMWM50 utiliza en
la Serie 5.

40

1.4.3. POR EL MOVIMIENTO EN EL ALZADO DE
VÁLVULAS
1.4.3.1. VERTICAL

FIG.N°021
1.4.3.2. AXIAL U HORIZONTAL

FIG N°022

41

1.5. TIPOS
a. El calado del árbol de levas
También se le llamado de desplazamiento del árbol de levas o
variadores de fase, este nombre lo tiene debido al ángulo que forma
al desplazarse el eje de levas con respecto al cigüeñal denominado
“calado”; las marcas las utilizan con muy pocas variantes, debido al
derecho de patente, algunas marcas han adaptado este sistema
pero con variantes en su diseño, pero siempre con su mayor logro la
variación o el regreso del árbol de levas.

FIG N°023
El más utilizado es el que controla la admisión variando la
posición angular del árbol de levas respecto al engranaje que lo
arrastra. Esta variación se controla a través de un accionador
electromagnético comandado por la computadora del motor, de
forma que la presión del aceite en el mecanismo variador de fase
permite ese desacoplamiento de unos grados en el árbol.
En el convertidor de fase normalmente se regulan hacia
adelante o hacia atrás los árboles de levas de admisión durante el

42

funcionamiento alrededor de 10º a 20ºcon respecto al ángulo entre
árboles de levas (que corresponde a 20 - 40º del ángulo de calado
respecto al cigüeñal. Para la construcción de tales mecanismos de
regulación solo son adecuados aquellos mandos del árbol de levas
en los quelas cadenas de distribución (o correa de distribución)
discurra a lo largo de los 2árboles de levas o bien solo se accione el
árbol de levas de escape. Entre la rueda de propulsión de
accionamiento del árbol de levas y el árbol de levas de admisión se
instala un mecanismo electrohidráulico de torsión, que lleva a cabo
la torsión relativa deseada y que es gestionada electrónicamente.

Durante la torsión del árbol de levas de admisión se modifican
los siguientes parámetros del diagrama de distribución.
- El cruce de válvulas
- El inicio de la apertura de admisión
- El fin del cierre de la válvula de admisión

Estos parámetros tienen una influencia esencial sobre la
potencia y el par motor, pero también sobre la calidad de la marcha
en vacío, del comportamiento de los gases de escape y del
consumo. [3]

b. Variación de la carrera de las válvulas
También llamado el de Alzado de Válvulas, se le llama variación
de la carrera de las válvulas debido a un tercer lóbulo en el eje de
levas que permite tener otra carrera de válvulas, las marcas que
utilizan con sus respectivas variantes debido al derecho de patente.

43

FIG N°024

Los variadores de alzado de las válvulas son sistemas que
dedican su funcionamiento a abrir en mayor o menor medida las
válvulas para así favorecer el llenado del cilindro y conseguir un
mejor rendimiento volumétrico a cada momento. Con este tipo de
sistemas se consigue aumentar la potencia final al mejorar el llenado
con una gran carrera de las válvulas demandada por el gran caudal
de aire necesaria y mejora los consumos y la contaminación al
favorecer el llenado a bajas revoluciones con poca apertura de las
válvulas para favorecer la entrada del aire a gran velocidad en el
momento de la apertura de la admisión (normalmente retardada para
no tener pérdidas de carga hacia el escape) [1].

44

c. Los Mixtos que poseen los dos sistemas
Son vehículos que utilizan los dos sistemas permanentemente,
como en el caso se emplean carreras de válvula de 3,6 mm, en la
segunda posición, para un régimen alto, se emplea la carrera de las
válvulas de 11,4 mm.

FIGN°025
d. La distribución electrónica o Multiair
En los anteriores sistemas la variación ocurrida manipulando el
sistema de distribución, en este dispositivo lo que se varia a voluntad
es el aire mediante una electro válvula, eliminando uno de los
árboles de levas, sustituyendo por electro válvulas

FIG N°026

45

FIG N°027

1.6. DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL
En la práctica el inicio de las diversas etapas no corresponde
perfectamente a los puntos muertos del pistón (PMI y PMS). Su
anticipo y su retraso están determinados por la conformación y
disposición del árbol de levas, y de la sincronización, esta varía
algunos grados en el diagrama circular. Antes de esto es necesario
conocer que es un DOHC.
EL SISTEMA SV O DE VÁLVULAS LATERALES.- Es el tipo
de distribución que tiene levas y válvulas situadas al lado del cilindro.
Este sistema, aunque es muy sencillo, ya que emplea pocos
elementos para el accionamiento de las válvulas y reduce al máximo
los efectos de la inercia producidos por el movimiento alternativo
delos empujadores, se emplea poco en la actualidad, debido al
excesivo volumen que requiere en la cámara de combustión, lo que
origina bajas relaciones de compresión y, por tanto, poco
rendimiento térmico.

46

EL SISTEMA OHV O DE LEVAS EN BLOQUE Y VÁLVULAS
EN CULATA es el sistema más generalizado debido a su sencillez
constructiva y a sus interesantes características de funcionamiento.
Como elementos de enlace entre las levas y las válvulas emplean un
sistema de empujadores y balancines,

EL SISTEMA OHC O DE LEVAS Y VÁLVULAS EN CULATA
es el medio más directo de transmitir el movimiento a las válvulas.
Pero, aunque evita los efectos de inercia y de holgura, resulta más
complejo ya que la colocación de los árboles sobre la culata requiere
soportes especiales que dan al motor mayor altura y exigen en su
fabricación elementos específicos para accionar la bomba de
combustible, la bomba de aceite y el distribuidor del encendido, los
cuales, en los sistemas anteriormente descritos, toman el
movimiento desde el mismo eje que acciona las levas conocido
como árbol de levas.

EL SISTEMA DOHC O DE DOBLE ÁRBOL DE LEVAS Y
VÁLVULAS EN CULATA es cuando contiene dos árboles de levas
(admisión y escape) para 16 válvulas en la culata y a la vez la culata
contiene las respectivas válvulas.

47

DIAGRAMA FUNCIONAMIENTO

FIG N°028

FIG N° 029

48

Gráfico donde se representan los ángulos de apertura y cierre
de las válvulas de un motor de 4 tiempos. Se trata generalmente de
un diagrama circular donde se representan los arcos de tiempo,
referidos a los puntos muertos del pistón, durante los cuales las
válvulas permanecen abiertas o cerradas.

En un ciclo ideal de funcionamiento puede suponerse que las
fases de apertura y cierre de las válvulas coinciden con la llegada del
pistón a los puntos muertos. En la práctica, esta coincidencia se
produce muy pocas veces y sólo a regímenes bajos. En efecto, es
necesario un cierto tiempo para que la válvula pueda abrirse o
cerrarse completamente; por tanto, las fases de apertura y cierre
deberán iniciarse poco antes o después de los puntos muertos.

El diagrama de apertura de la válvula de admisión se estudia
siempre para que permita el máximo llenado del cilindro a una cierta
velocidad. Por ello es necesario anticipar el inicio de la fase de
apertura respecto al punto muerto superior, de manera que la válvula
se encuentre suficientemente abierta cuando el pistón,
descendiendo, inicia la aspiración de la mezcla. En cambio, el cierre
de la válvula es retrasado respecto al punto muerto inferior, con
objeto de aprovechar la inercia de la mezcla (que continúa entrando
incluso cuando el pistón comienza a subir). Cuanto más deprisa gira
el motor, tanto más grande es la inercia de la mezcla y tanto mayor
debe ser el retraso de cierre de la válvula.

Del mismo modo, la válvula de escape empieza a abrirse antes
que el pistón haya llegado al punto muerto inferior. Este avance
determina la disminución de la presión en el cilindro y permite al
pistón expulsar con mayor facilidad los gases quemados. La
evacuación está además favorecida por el hecho de que la válvula,

49

cuando se inicia la fase de escape, se encuentra ya completamente
abierta. La propia válvula, finalmente, se cierra con retraso respecto
al punto muerto superior, y esto permite aprovechar del todo la
inercia de los gases quemados. Por tanto, alrededor del punto
muerto superior existe un breve espacio de tiempo en el cual ambas
válvulas están abiertas. En este breve tiempo la depresión existente
en el colector de escape favorece la evacuación de los gases
quemados y facilita la entrada de la mezcla fresca por el conducto de
admisión. El ángulo correspondiente al arco de tiempo en cuestión
se define como ángulo de cruce de válvulas.

Los valores de avance y de retraso en la apertura y el cierre de
las válvulas dependen del tipo de motor y del uso a que va
destinado. Un motor de competición (Racing), estudiado para
regímenes altos, exigirá un ángulo de cruce más bien grande,
superior al de un motor normal de turismo. Para conseguir un llenado
de la cámara de explosión con la mayor cantidad de mezcla fresca
(es decir, pera un mayor rendimiento del motor), es esencial el
estudio de un ángulo de cruce apropiado.

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