Sistemas de distribucion variable

INSTITUTO NACIONAL DE APRENDIZAJE
PROCESO DE GESTION TECNOLOGICA
Proyectos de Investigación
NUCLEO MECANICA DE VEHICULOS
SUBSECTOR PRODUCTIVO: VEHICULOS LIVIANOS
AREA FUNCIONAL: ELECTRONICA
APLICADA AL VEHÍCULO LIVIANO
Nuevas tecnologías utilizadas en los sistemas de distribución valvular en los
motores a gasolina para vehículos livianos.
INA
La Uruca, San José
Octubre del 2007

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FICHA DE CREDITOS
Elaborado por: Marvin Lepiz Ugalde
Asesoría metodológica: Javier Bonilla Herrera
Nombre
REVISION
Javier Bonilla Herrera
Proceso de Gestión Tecnológica
.......................................................
Firma
.............................................
Fecha y sello
APROBACION
Rafael Murillo López
Jefatura del Núcleo de Formación
....................................................................
Firma
.............................................
Fecha y sello

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INDICE Página
Distribución 5
Sincronización de Válvulas 6
Cruce de válvulas 7
Distribución Variable 8
Desplazamiento del Árbol de Levas 11
Sistema VANOS 15
Sistema VarioCam 17
Sistema VALVETRONIC 21
Sistema VarioCam PLUS
Sistema VVT Toyota
26
30
Alzada de levas Variable 33
Sistema VTEC Honda
Sistema VVT Toyota
33
36
Conclusión 39
Bibliografía 40

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INTRODUCCIÓN
Los cambios en los sistemas automotrices son constantes y la aplicación de la
electrónica para compensar y mejorar las técnicas existentes es una de las
principales causas por los cuales los mecánicos deben de buscar alternativas de
capacitación e información acerca de esos cambios.
La presente investigación consiste en estudiar los diferentes sistemas de
distribución variable más comunes que tienen los vehículos actuales y las
características que existen en cada una de las marcas automotrices que hay en
nuestro entorno.

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Distribución
Fundamentalmente, cuanto mayor es la cantidad de aire que penetra en el cilindro,
mayor será la potencia que desarrolla el motor, por eso es fundamental el sistema
de distribución que es el encargado regular los tiempos del funcionamiento del
motor. La distribución (respiración) del motor va estar controlada por el árbol de
levas que es el elemento fundamental junto con las válvulas.
Cuanto más rápido gira un motor, más difícil resulta llenar los cilindros, puesto que
las válvulas abren y cierran mucho más deprisa.
Lo ideal es que la válvula de admisión se abra un poco antes del inicio de la
carrera de admisión, y la de escape un poco antes de iniciarse la carrera de
escape, para ayudar así al vaciado y llenado de los cilindros. El inconveniente
proviene de que el momento óptimo de apertura de las válvulas es diferente para
cada régimen del motor, por lo que resulta imprescindible sacrificar rendimiento en
todos los regímenes de giro para obtener un resultado aceptable también en todos
los regímenes de giro.
Lo que hace la distribución variable es precisamente cambiar el momento de
apertura y cierre de las válvulas en función del régimen del motor. Los sistemas
más sofisticados también pueden controlar el tiempo durante el que la válvula
permanece abierta.
A la hora de cambiar los tiempos de distribución tenemos que hacer una serie de
consideraciones sobre los sistemas de distribución en general:
Sincronización de las válvulas
Hay que destacar los siguientes puntos:
- La válvula de admisión debe abrirse antes del P.M.S., es decir, antes de que el
pistón empiece a descender en el tiempo de admisión.

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- La válvula de admisión permanece abierta mucho después del P.M.I., (en plena
fase de compresión) para aprovechar la velocidad de los gases entrantes, lo cual
ayuda a introducir una cantidad adicional de la mezcla de aire y combustible en el
cilindro.
- La válvula de admisión regula el rango de revoluciones del motor. Si esta se
cierra mas tarde, entra mas combustible en el cilindro y, por lo tanto, las
revoluciones aumentan.
- El punto de cierre de la válvula de admisión también determina la relación de
compresión efectiva, opuesto a lo que ocurre con la relación de compresión
estática. Si la válvula se cierra mas tarde, la compresión real del motor será menor
-La válvula de escape debe abrirse mucho antes de que termine el tiempo de
explosión para liberar la presión de los gases en expansión que están en el
cilindro antes de que el pistón suba en el tiempo de escape.
La potencia del motor no se ve afectada por el hecho de que las válvulas de
escape se abran en ese punto, ya que la mayor parte de la potencia de los gases
en explosión ha sido transmitida al pistón durante el tiempo de explosión. La
válvula de escape debe estar casi totalmente abierta en el momento en el que
pistón alcance la velocidad máxima. De esta manera, no hay resistencia al
movimiento causada por la presión del gas de admisión, la cual produciría una
perdida de bombeo.

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Cruce de válvulas
El periodo de cruce de válvulas tiene lugar en el inicio del tiempo de admisión,
cuando la válvula de admisión ya esta 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.
Un cruce adicional proporciona un llenado de cilindro más eficaz a altas
revoluciones, pero produce un vacío en el motor mas 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.
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 mas potencia, ya
que la válvula de escape limita en mayor medida el flujo procedente del cilindro a
medida que se cierra.
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, ya que el pistón esta en una posición baja
dentro del cilindro cuando la válvula se abre al máximo.

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Un cruce válvulas mas reducido aumenta la presión en el cilindro a revoluciones
más bajas.
Los diseñadores de árboles de levas intentan minimizar el cruce de válvulas al
tiempo que procuran maximizar el rendimiento en regímenes elevados.
Distribución variable
Cuando el motor funciona al ralentí la válvula de obturación se encuentra
totalmente cerrada, por lo que se genera un gran vació en el múltiple de admisión.
Por lo tanto en un motor sin VVT cuando se produce el traslape valvular, cierta
cantidad de gases quemados ingresan al múltiple de admisión, creando en este un
empobrecimiento de la mezcla que llenara los cilindros durante la carrera de
admisión y a la vez tenemos un ralentí inestable.
Para corregir esta deficiencia lo que se hace en los motores convencionales es
aumentar las RPM del motor enriqueciendo la mezcla en ralentí, por lo que obtiene
un mayor consumo de combustible.

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Con el uso del VVT lo que se consigue es retrasar la apertura de las válvulas de
admisión y así evitar que los gases quemados ingresen al múltiple de admisión y a
la vez se evita enriquecer la mezcla durante el ralentí.
Es entonces donde encontramos la primera ventaja del VVT que es más economía
de combustible ya que el motor puede funcionar a muy bajas RPM.
Cuando se acelera el motor para hacer una salida, el VVT adelanta el tiempo de
apertura de las válvulas de admisión en un grado mayor del que se establece en
un motor sin VVT.
En ese momento se puede pensar que la entrada de los gases de escape
afectaran es rendimiento del motor, pero no es así, ya que las RPM del motor
aumentaran, y más bien los gases de escape pueden dar ciertas ventajas tales
como:
Reducción del esfuerzo de los pistones cuando viajan del PMS al PMI, permitiendo
un mejor llenado de los cilindros.
Los gases que no se han quemado aun en el escape(CO y HC) retornan al
múltiple de admisión por lo que la contaminación por CO y HC se reduce
obteniendo emisiones más limpias.
Además de lo anterior, los gases de escape al regresar por el cilindro, provocan
que la cámara de combustión se enfrié evitando la producción de Nox, obteniendo
también emisiones más limpias.
Es así como aparece la segunda ventaja del VVT que es la producción de
emisiones más limpias.
Cuando el motor funciona a altas RPM, los pistones viajan a una velocidad mayor,
como por ejemplo cuando se adelanta a otro vehículo.

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En un motor convencional ese tiempo esta preestablecido limitando el llenado de
los cilindros durante la carrera de admisión.
En un sistema con VVT se consigue que el adelanto de la apertura de las válvulas
de admisión sea mayor permitiendo un mejor llenado de los cilindros.
Si bien es cierto con el adelanto de apertura de las válvulas se con sigue también
el adelanto de cierre de estas, pero ocurre que a pesar de ese adelanto de cierre,
los cilindros ya se han llenado por completo.
Aparte de esto cuando el motor gira a altas velocidades en el escape se genera
vacío, el cual evita que los gases de escape ingresen al múltiple de admisión, por
lo que se consigue que los cilindros se llenen con una mezcla favorable de aire y
combustible, dando como resultado una generación de potencia máxima que es la
tercera ventaja del VVT
Estos sistemas permiten utilizar el tiempo óptimo de apertura y cierre de las
válvulas a cualquier régimen de giro del motor. Según el fabricante del sistema se
utilizan diferentes soluciones que modifican el calado de los árboles de levas,
hacen actuar otra leva a altas revoluciones o modifican por medio de excéntricas
la posición del árbol de levas sobre sus apoyos.
Hay dos sistemas fundamentales a la hora de variar la distribución.
1. Variación de la alzada de válvula, con ello se consigue modificar
simultáneamente el avance y cierre de la válvula, además de disminuir el área de
paso de los gases frescos.
2. Desplazamiento del árbol de levas con respecto al cigüeñal.

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De la combinación de estos dos movimientos es posible ajustar cada uno de los
ángulos de manera independiente al valor deseado.
Desplazamiento del árbol de levas
Convertidores de fase
Es posible adaptar el diagrama de distribución de un motor para conseguir un
buen compromiso entre las exigencias de empuje a bajos regímenes y elevado
rendimiento volumétrico (buen llenado de la cámara) a altos regímenes utilizando
un variador de fase.
Los hay de varios tipos, pero el más utilizado es el que controla la admisión
variando la posición angular del árbol de levas respecto al engranaje que lo
Clasificación de
Sistemas de
distribución
variable
Desplazamiento
del árbol de levas
Alzada de levas
variable
Árbol de levas de
admisión
Árbol de levas de
admisión y
escape
Árbol de levas de
admisión
Árbol de levas de
admisión y
escape
Regulación
continua
Regulación
gradual
Regulación
continua
Toyota
Ford
Land Rover
Alfa Romeo
BMW
Mercedes
Nissan
BMW
(vanos)
BMW
(Valvetronic)
Porche
(VarioCam)
Honda (VTEC)
Toyota(VVT)
Mitsubishi
(MIVEC)

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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.
Los perfiles de las levas (alzada) propiamente dichos y, con ello, también la
carrera de la válvula no se modifican.
Para un rendimiento eficaz de este sistema basta con modificar los tiempos de
distribución de las válvulas de admisión.
Los ensayos realizados han demostrado que una modificación de los tiempos de
distribución de las válvulas de escape no aporta una mejora significativa.
La utilización de convertidores de fase,
normalmente, solo se hace en motores
con dos árboles de levas en cabeza
(DOCH), tal y como los encontramos en
motores multiválvulas.
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
alcanzan motores multiválvulas y, por tanto, demuestra como a pesar de usar un
motor de 2 válvulas se consigue unos valores de potencia elevados.

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El elemento más importante del "variador de fase" es el actuador electro-hidráulico
acoplado al engranaje que arrastra en rotación al árbol de levas de las válvulas de
admisión.
Este actuador permite dar al mismo árbol dos posiciones angulares diversas y, por
lo tanto, variar los tiempos de apertura de las válvulas de admisión.
Su regulación está dirigida por el microprocesador del sistema electrónico de
gestión del motor y que en este caso es la centralita que gestiona tanto el sistema
de inyección como de encendido BOSCH Motronic.
La lógica de actuación de la variación de fase se establece de antemano, de
manera tal que el cruce de válvulas -es decir, esa fracción del ciclo de
funcionamiento del motor durante la cual están abiertas de manera simultánea las
válvulas de admisión y de escape- se reduzca a los regímenes bajos y con poca
carga, y aumente en los regímenes altos y en caso de fuerte solicitación de
potencia.
De ese modo se obtienen los siguientes resultados:
- En los regímenes altos y medio-altos y en caso de fuerte demanda de potencia

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(puesta en fase normal), llenado óptimo de los cilindros y, por lo tanto, máximo de
la potencia y del par.
- En los regímenes bajos y medio-bajos y con reducidas cargas (puesta en fase
atrasada), regularidad óptima de funcionamiento y reducción de los consumos
específicos.
- En todos los regímenes, reducción al mínimo de las emisiones que contaminan.
En el convertidor de fase normalmente se regulan hacia adelante o hacia atrás los
árboles de levas de admisión durante el funcionamiento alrededor de 10º a 20º
con 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 que
las cadenas de distribución (o correa de distribución) discurra a lo largo de los 2
árboles 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.

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Sistema Vanos
El sistema Vanos es otro sistema que consigue variar el ángulo del árbol de Levas
Este sistema no deja de ser un convertidor de fase aunque tenga una
denominación distinta. VANOS son las siglas de Variable Nockenwellen Steuerung
(separación variable del árbol de levas) que es un sistema de distribución variable
empleado por la marca BMW. Consiste en desplazar el calado del árbol de levas
utilizando la presión del aceite del sistema de engrase.
El sistema aumenta el cruce de válvulas cuando el motor gira a altas
revoluciones. El adelanto o retraso del árbol de levas con respecto al cigüeñal
dependerá de las condiciones de funcionamiento del motor (carga, r.p.m. y
temperatura.
Por medio de una gestión electrónica del motor y también de un electroimán se
conecta una válvula distribuidora 4-2 (4 vías, 2 posiciones), para lo cual un pistón
hidráulico admite alternativamente presión del aceite del motor y se mantiene en
sus dos posiciones iniciales posibles por medio de topes mecánicos.
En el pistón se encuentra un eje dentado montado sobre rodamientos de baja
fricción, que transforma la carrera del pistón por medio de un dentado helicoidal en

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un giro del árbol de levas con relación a la rueda dentada accionadora. El margen
de ajuste es de 25º del ángulo de calado con respecto al cigüeñal.
Gracias al sistema VANOS se ha logrado reducir el tiempo de apertura de las
levas de admisión de 240º a 228º, sin reducir por eso el rendimiento máximo del
motor. Esta medida tiene, ante todo una ventaja con respecto a la calidad en
marcha en vacío.
El sistema de accionamiento que utiliza el aceite a presión para su funcionamiento
cuenta con un sistema propio que trabaja con una presión de 100 bar y también
dispone de un depósito de aceite. La bomba de aceite de alta presión esta
integrada en la unidad de regulación y se acciona por medio del árbol de levas de
escape. La presión elevada del aceite es necesaria, para mantener el pistón
regulador, que realiza la torsión de la rueda dentada hacia el árbol de levas de
admisión por medio de un dentado helicoidal, en cualquier posición intermedia con
seguridad. Para ello se requieren también 2 válvulas de mando electromagnéticas,
así como 2 ruedas con marcas para la posición de los árboles de levas con sus
correspondientes indicadores de posición. La información necesaria para la
regulación procede de un mecanismo de mando propio del motor.

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Con el paso del tiempo BMW
incorpora la tecnología del sistema
de decalador variable a los dos
árboles de levas, es decir, al de
admisión y también al de escape.
Se regulan en continuo los árboles
de levas de admisión y de escape
dentro de un campo amplio, lo que
provoca una elevada potencia
especifica y al desarrollo
homogéneo del par motor. El
sistema VANOS doble o también denominado Bi-VANOS es la denominación que
se da al sistema que se explico anteriormente con regulación en ambos árboles
de levas (admisión, escape.
Se puede apreciar en el siguiente grafico como la variación de la apertura de las
válvulas se da en ambos árboles variando de este modo la apertura de las
válvulas de admisión y de escape.
Sistema
VarioCam
Porche:Utilizo en sus modelos 968 y en las primeras series del 996 Carrera un
sistema (VarioCam) para variar los tiempos de distribución un tanto peculiar. El
mecanismo hidráulico controlado por la unidad electrónica de control según el

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régimen de vueltas del motor empuja con dos patines y abre la cadena, que
mueve los árboles de levas, provocando su desplazamiento y por lo tanto se
produce un reajuste de los los tiempos de apertura y cierre de las válvulas de
admisión. Al reducir el número de vueltas del motor los muelles repliegan el
mecanismo de empuje de la cadena a su posición inicial. Este dispositivo se
monta sobre una distribución de 4 válvulas por cilindro y se complementa con un
sistema de distribución variable.
Este sistema de distribución variable es controlado por una señal eléctrica que
envía la centralita de inyección (ECU) hacia un actuador que empuja unos patines
que tensan la cadena de distribución.
La regulación de la distribución se hace siguiendo unos parámetros:
Para regímenes inferiores a 1500 rpm, las válvulas de admisión abren 7º después
del PMS y cierra 52º después del PMI. Con estos parámetros, el motor funciona
con un giro uniforme a bajas rpm, y la emisión gases sin quemar es muy baja
debido a que no existe cruce de válvulas.
Para regímenes comprendidos entre 1500 y 5500 rpm, el árbol de levas de
admisión recibe un avance de 9º respecto al de escape. Esto significa que las
válvulas de admisión abren 8º antes del PMS y cierran 37º después del PMI. Con
este diagrama se consigue un buen llenado de los cilindros y un aumento del par
motor.
A partir de 5500 rpm, el árbol de admisión vuelve a la posición inicial, es decir,
apertura 7º después del PMS y cierra 52º después del PMI. Como vemos esto es
una contrariedad, pero es debido a que la alta velocidad de entrada de los gases
de la mezcla necesitan un mayor retraso al cierre de admisión para aprovechar su
inercia y lograr que entre más cantidad de mezcla en los cilindros.

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Este sistema de
distribución cambia el
momento en que abren y
cierran las válvulas de
admisión pero el ángulo
total de apertura
permanece invariable.
Las válvulas de escape
cuyos tiempos de
distribución permanecen
constantes, tienen un adelanta a la apertura de escape (AAE) de 31º y un retraso
al cierre de escape (RCE) de 1º.

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Audi A3 1.8l 5V y 2.8 V6: este motor utiliza un sistema parecido al anterior donde
se varian los tiempos de distribución actuando sobre el árbol de levas de admisión

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En la posición de reposo la "línea de control A" esta abierta y el aceite a presión
actúa sobre el "pistón actuador" por debajo del "pistón actuador", por lo tanto no
hay variación en la apertura de las válvulas de admisión.
Por encima de las 1300 rpm la "línea de control B" esta abierta y el aceite a
presión actúa por encima del "pistón actuador" que empuja los patines hacia
abajo, con lo que se adelanta la apertura de las válvulas de admisión.
A partir de 5000 rpm, el árbol de admisión vuelve a la posición inicial, es decir se
retrasa la apertura de las válvulas de admisión. Esto se debe a que la alta
velocidad de entrada de los gases necesita de un mayor retraso al cierre de
admisión, para aprovechar su inercia y lograr que entre mas cantidad de mezcla
en los cilindros. Este variador de los tiempos de distribución cambia el momento
de apertura y cierre de las válvulas de admisión pero el ángulo total de apertura
permanece invariable.
Sistema Valvetronic
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

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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 bumerang, 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 bumerang 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 bumerang. 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.

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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 más cilindros
(bancadas de cilindros) tenga un motor, más difícil resultara esa tarea. Además de
la complejidad del montaje es considerable, por lo cual se trata de un sistema de
distribución muy caro.

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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 Bi-VANOS, 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.

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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 y una notable
mejoría en el agrado de conducción.

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Sistema Vario Cam Plus
Porche adopta un sistema de distribución variable cambiando la alzada de las
válvulas por medio de empujadores de vaso invertido cambiables. Este sistema lo
utilizo por primera vez para el Carrera turbo del año 2000 y, posteriormente,
también para los motores por aspiración. Para la marcha en vacío y para una
carga reducida son los empujadores de vaso invertido dobles (concéntricos) los
que funcionan sobre una leva plana con una carrera de la válvula de solo 3 mm. Si
la carga es superior, el sistema cambia a 2 levas mas inclinadas con una carrera
de válvula de 10 mm. Simultáneamente, la marca Porsche aprovecha la
posibilidad de la regulación de fases (variación de los tiempos de distribución) del
árbol de levas de admisión (de ahí la palabra -PLUS- de la denominación del
sistema), para optimizar la separación y el solapamiento. Porsche utiliza la
abreviatura CVCP para el regulador continuo del árbol de levas que funciona con
pistones de desplazamiento axial (turbo) o reguladores equipados con alabes.
El sistema de control de la carrera de válvulas consta de empujadores de vaso
invertido cambiables controlados por una electro válvula de 3 vías. Los árboles de
levas cuentan con levas de diferentes tamaños. Según las necesidades del motor,
el sistema se adaptará proporcionando la carrera de las válvulas más adecuada a
esta situación. Se utilizan dos empujadores concéntricos, que pueden bloquearse
por medio de un pequeño bulón. El interior tiene contacto con la leva pequeña y el
exterior con la leva grande. En el mecanismo va integrado además un sistema
para el reglaje hidráulico del juego de válvulas.
Los empujadores de vaso invertido cambiables son una obra maestra de la
mecánica de precisión. La regulación de la carrera de la válvula funciona como
sigue: para la transmisión de 2 carreras diferentes de las válvulas se ha

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subdividido el empujador de vaso invertido en una carcasa externa y en otra
interna situada concentricamente en el interior de la externa. El mecanismo de
cierre que se localiza en la zona del empujador de vaso invertido propio de la leva
permite el acoplamiento de control hidráulico de la carcasa interna y de la externa
por medio de la presión del aceite del motor. Una válvula de inversión electro
hidráulica da admisión a los pistones de bloqueo, que dan lugar a un acoplamiento
de las 2 piezas del empujador al alcanzar una presión de aceite de, como mínimo
de 1,2 bar.
Carrera pequeña de la válvula: Los empujadores funcionan sin acoplamiento.
El empujador interno y la leva central (plana) son determinantes para la carrera.
El empujador interno también soporta el elemento para la compensación hidráulica
de juego de las válvulas. El empujador externo se mueve con relación al
empujador interno y dependiendo de la curva de elevación de la válvula de las dos
levas externas (altas. Realiza, por así decirlo, un movimiento en vacío, es decir, no
acciona la válvula. Además existe un muelle débil de la carrera del pistón
diferenciadora que es el que garantiza el contacto con las levas.
Carrera grande de la válvula: El empujador interno y el empujador externo están
acoplados. Pero es el empujador externo el que determina la carrera del pistón y
el que sigue las curvas de elevación de las 2 levas externas. La disposición doble
de las 2 levas altas también sirve para reducir la presión superficial y para evitar el
momento basculante.
El sistema de distribución denominado "VarioCam Plus" consta de cuatro válvulas
por cilindro, elementos de regulación de los árboles de levas (convertidores de
fase) y empujadores de vaso invertido. Las cuatro válvulas de cada cilindro están
dispuestas en forma de "V" con un ángulo de 27,4 grados. Para reducir las masas
oscilantes en el mecanismo, los vástagos de las válvulas tienen un diámetro de
seis milímetros. A diferencia del 996 Carrera, dispone de dos muelles por válvula.

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Este sistema optimiza la potencia y el par en todos los regímenes, ayuda a reducir
el consumo y las emisiones y a mejorar el confort de marcha del motor.
El sistema VarioCam Plus está formado en realidad por dos mecanismos que se
complementan: la distribución variable mejora el funcionamiento del motor al
ralentí al accionar la leva pequeña (carrera de 3 mm) y ajustar un pequeño cruce
de válvulas. En función de la longitud de la carrera de válvulas disminuyen los
rozamientos internos en el mecanismo de distribución. Los tiempos cortos de
apertura permiten además una combustión de la mezcla en los cilindros más
homogénea y eficaz. Los niveles de consumo y emisiones son hasta un diez por
ciento más favorables, mejorando al mismo tiempo la estabilidad de giro del motor
al ralentí. Para mejorar los niveles de consumo en carga parcial, es conveniente
aprovechar la recirculación interna de gases de escape. El sistema de distribución
variable conecta en este caso un cruce de válvulas más amplio, con carrera corta
de las válvulas de admisión, con lo que se alarga el tiempo disponible para aspirar
gases desde el colector de escape.
En condiciones de plena carga, el conductor del 996 Turbo deberá alcanzar los
máximos niveles de par y potencia. La carrera de válvulas es en este caso de diez
milímetros, con tiempos de apertura y cierre adaptados. Pero el sistema Porsche
VarioCam Plus ofrece otras propiedades, notables en el momento del arranque:
con bajas temperaturas, la fase de calentamiento es más rápida y las emisiones
contaminantes, por lo tanto, más limpias.

29
Tanto la distribución variable como el control de la carrera de válvulas están
controladas por la unidad de mando del Motronic ME7.8, que ha sido diseñada
específicamente con una capacidad de proceso más alta. El sistema VarioCam
Plus requiere numerosos parámetros para su control, como por ejemplo el régimen
del motor, la posición del acelerador, temperatura de aceite y agua y detección de
la marcha acoplada. El sistema compara los deseos del conductor en cuanto a
potencia y par en un momento dado con los contenidos de su memoria.
En milésimas de segundo, el ordenador decide si debe intervenir el VarioCam
Plus.
En caso afirmativo, las operaciones de regulación y ajuste son efectuado de forma
imperceptible.
Las ventajas de este metodo (VarioCam Plus) para el control variable de la alzada
de las válvulas las encontramos en los costes relativamente bajos del sistema, en
el peso reducido y en una estabilidad superior del numero de revoluciones (en
comparación con el sistema Valvetronic de BMW. Si bien tampoco se consigue
con este sistema el objetivo de un control de la carga completamente libre de
estrangulaciones, si que se aprovecha una gran parte de las ventajas que tiene.
Además se puede realizar una desconexión total de las válvulas por medio del
empujador de vaso invertido (carrera de la válvula cero), lo cual puede
aprovecharse para la desconexión del cilindro o la anulación del conducto. Sin
embargo, ha de tenerse en cuenta que, en tal caso, solo se dispone de un perfil de
leva.

30
Sistema VVT
Toyota, Daihatsu, Hyundai tienen uno de los sistema más comunes que se
encuentran actualmente en algunos de los vehículos que vemos en nuestro
entorno.
Las siglas VVT significan variación de tiempo Valvular.
Las ventajas de este sistema radican en:
• Economia de combustible ya que utiliza solamente el necesario.
• Menor contaminación Ambiental.
• Aumento en la potencia del motor, mejorando el llenado de los cilindros.
La computadora del sistema recibe las señales de los sensores de posición del
cigüeñal, del sensor del árbol de levas y otros sensores, para que luego de que
estas han sido procesadas, envié señales de activación y de desactivación a la
válvula de control de aceite para adelantar o retrasar el tiempo de apertura de las
válvulas de admisión a través del control de VVT

31
Funcionamiento del VVT
El controlador del VVT es una envoltura o carcaza que es impulsada por la por la
cadena de distribución y la paleta que esta fijada al arbola de levas mediante un
tornillo.
Entre la envoltura y la paleta se forman cámaras en las cuales se va alojar el
aceite del motor para ocasionar que el árbol de levas gire a la derecha o la
izquierda, según sea la dirección en que dirija el flujo de aceite la válvula OCV,
para adelantar el tiempo de apertura de las válvulas de admisión.
Además el controlador posee un pasador, llamado pasador de bloqueo que tiene
la función de producir un bloqueo entre la paleta y la envoltura, mientras el circuito
es llenado por completo.
De este modo se evita el golpeteo de la envoltura y la paleta durante el arranque
del motor, luego de haber permanecido por un tiempo muy prolongado.

32
Avance:
En este estado las señales de activación son más anchas que las señales de
desactivación, por lo que lo OCV se mueve a la posición desde adelanto,
permitiendo que las cámaras de aceite de adelanto del controlador se llenen de
aceite y la paleta se mueva a la derecha y transmita este movimiento de avance al
árbol de levas.
Cuando la válvula OCV esta
colocada de la forma como se
muestra en la figura de la
izquierda por medio de la señal
de avance recibida por la
computadora, la presión de aceite
resultante se aplica en la cámara
de paletas del lado de avance de
distribución para hacer girar el
árbol de levas en dirección de avance de distribución.
Retardo:
En este caso las señales de activación de la OCV son mas angostas que las
señales de desactivación, por lo que la OCV se mueve a la posición de retraso,
permitiendo que las cámaras de aceite de retraso del controlador se llenen de
aceite y la paleta se mueva a la izquierda y transmita este movimiento de retraso
al árbol de levas.
Cuando la válvula OCV esta
colocada de la forma como se
muestra en la figura de la
izquierda por medio de la señal
de retardo recibida por la
computadora, la presión de aceite
resultante se aplica en la cámara

33
de paletas del lado de retardo de distribución para hacer girar el árbol de levas en
dirección de retardo de distribución.
Retención:
En esta condición podemos observar que las señales de activación y de
desactivación tienen una anchura igual por lo que ambas cámaras de avance y de
retraso so llenadas por igual y que la válvula OCV tomo una posición neutral
manteniendo una distribución fija.
La ECU del motor calcula el
ángulo de distribución de objetivo
de acuerdo con el estado de
recorrido para efectuar el control
de la forma descrita
anteriormente después de
ajustar la distribución de objetivo,
la distribución de válvulas es
retenida manteniéndola válvula
de control de aceite de
distribución del cigüeñal en
posición neutra a menos que él
Alzada de levas Variable
Sistema VTEC de Honda
Siglas de Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System.
Honda presento en el año 1989 un sistema para la variación de los tiempos de
distribución, en el cual los árboles de levas no se torsionan. No solo se regula la
fase de apertura, sino el también el tiempo y la sección de la misma.
El objetivo de esta medida son leyes creadas a medida para la apertura de las
válvulas para regímenes de revoluciones diferentes. Para un número de

34
revoluciones medio, los tiempos de apertura mas cortos y una carrera de válvula
menor eleva la velocidad de gas y, por tanto, también el llenado y el par motor
dentro de este margen. Para un número de revoluciones superior, los tiempos de
apertura más largos y una carrera de válvula más grande intensifican la
respiración del motor, lo cual, a su vez, tiene un efecto sobre la potencia.
El método por el cual puede conseguirse este efecto, requiere para 4 válvulas por
cilindro, 6 levas y 6 balancines de palanca. Las levas externas, que están
asignadas directamente a las válvulas, portan perfiles suaves y la leva central
tiene los tiempos de distribución más largos y la carrera de la leva más grande. En
el régimen de revoluciones bajo, solo están activas las levas externas, mientras
que la leva central se acciona, por decirlo de alguna forma, en vacío, es decir, no
tiene efecto alguno sobre las válvulas de los balancines de palanca centrales. Un
muelle adicional evita que se pierda el contacto entre la leva y el balancín de
palanca. Existen unos pasadores que se pueden desplazar de forma hidráulica y
que entre 5000 y 6000 r.p.m. realizan una conexión mecánica entre los 3
balancines de palanca. Desde ese momento es la leva central más grande la que
señala la apertura de la válvula. La presión de distribución necesaria para el
desplazamiento la proporciona el circuito de aceite lubricante del motor. Para que

35
el acoplamiento de los balancines de palanca funcione bien, es necesario que los
círculos de base de todas las levas sean iguales, de modo que cuando las
válvulas estén cerradas los alojamientos y los pasadores estén alineados.
Honda ha demostrado la capacidad de rendimiento del sistema VTEC (DOCH) que
tiene dos árboles de levas situados en la parte superior
Resumiendo el sistema de distribución variable empleado por Honda en sus
automóviles se basa en una tercera leva en cada cilindro que entra en
funcionamiento a altas revoluciones. El balancín de esta leva no actúa a bajas
revoluciones, mientras que al acelerar, la presión del aceite desplaza un vástago
entre los balancines de las otras levas y el de la leva central, quedando todo el
conjunto unido. En este momento los balancines son abiertos por la leva con
mayor perfil (que es la central) y se incrementa el alzado de las válvulas y su
momento de apertura y de cierre. Cuando el motor reduce el régimen de giro, el
vástago se recoge y el balancín central queda suelto. El perfil que ahora actúa es
el de las levas exteriores. Este sistema se acopla a las válvulas de admisión y
escape en los motores de doble árbol de levas (DOCH) y solamente a las válvulas
de admisión en los motores de un árbol de levas (SOCH.
Dependiendo del enclavamiento de los pernos o bulones se pueden obtener los
siguientes estados de funcionamiento.

36
Estado 1. Por debajo de las 2500 rpm y con el motor con poca carga, los tres
bulones están desenclavados con lo que los balancines pueden girar unos con
respecto a los otros. El de más a la izquierda está apoyado sobre un anillo
mecanizado en el árbol de levas, con lo que la alzada de la válvula
correspondiente será nula, permaneciendo cerrada. El motor pues, estará
funcionando en modo 12 válvulas (3 válvulas por cilindro. El balancín intermedio
por no estar enclavado no acciona ninguna válvula.
El balancín de la derecha es accionado por la leva de perfil más suavizado,
accionando su correspondiente válvula, con lo que se obtiene un diagrama de
distribución propio de un motor elástico con un rendimiento de la combustión alto.
Estado 2. Al sobrepasar las 2500 r.p.m. o acelerar, se introduce presión al bulón
superior, enclavándolo, con lo que los balancines extremos se hacen solidarios.
Con ello las dos válvulas de admisión son accionadas por el perfil de leva más
suave, funcionando el motor en modo 16 válvulas. El motor opera en este estado
desde alrededor de las 2500 r.p.m. hasta las 6000.
Estado 3. Cuando el motor sobrepasa las 6000 r.p.m. se manda presión al bulón
inferior, haciendo solidarios los tres balancines, con lo que pasan a ser accionados
por el perfil de leva de mayor alzada. Con ello se consigue una mayor potencia,
propia de un motor rápido.
Sistema VVTl-i (Variable Valve Timing & Lift - Intelligent) de Toyota
El sistema VVTl-i controla las siguientes funciones:
Control de los tiempos de distribución.
Control mediante dos estados de funcionamiento de la alzada de la leva.
Control tanto en el árbol de levas de admisión como en el de escape.

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El mecanismo consta de un solo balancín, el cual acciona las dos válvulas de
admisión a la vez. Dicho balancín es accionado por dos levas de diferente perfil,
uno más suave que el otro.
El apoyo del perfil de leva agresivo es un bulón al cual se le permite un cierto
desplazamiento mientras no actúe un tope que se acciona hidráulicamente.
Cuando el motor funciona a bajas y medias vueltas el tope no está accionado, con
lo que el bulón sube y baja, de manera que el perfil de leva agresivo no acciona el
balancín, siendo las válvulas accionadas por el perfil de leva suave.
A altas r.p.m., la unidad de control electrónica acciona la válvula hidráulica, con lo
que enclavamiento se acciona bloqueando el bulón, de manera que es ahora el
perfil de leva agresivo el que acciona a las válvulas consiguiéndose así un
diagrama de distribución propio de un motor rápido.

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Escape Admisión
Apertura
AAE
Cierre
RCE
Duración centro
de leva
Alzada
de
leva
(mm)
Apertura
AAA
Cierre
RCA
Duración centro de
leva
Alzada
de leva
(mm)
Bajas
R.P.M.
34° 14° 228° 110° 7.6 -10 a 33° 58 a 15° 228° 124 - 81° 7.6
Altas
R.P.M.
56° 40° 276° 108° 10.0 15 a 58° 97 a 54° 292° 131 - 88° 11.2

39
Conclusiones
Los sistemas de Distribución Variable Valvular son cada vez mas utilizados por
las marcas que distribuyen automóviles en nuestro país asimismo los sistemas
son mas aceptados por el publico en general.
Se ha demostrado técnicamente que los vehículos que poseen estos sistemas en
sus motores son más económicos, generan mas potencia y contribuyen a un
ambiente mas sano ya que son menos contaminantes.
Los tipos más comunes que hay actualmente en nuestro país son:
Por desplazamiento del árbol de levas
BMW VALVETRONIC
BMW VANOS
Lexus
Toyota VVT
Hyundai CVVT
Daihatsu DVT
Por Alzada de levas variable
Toyota VVT
Honda VTEC
Mitsubishi MIVEC
Se puede resumir que sin importar la marca o las siglas que cada una tiene los
sistemas son muy similares y funcionan en forma similar.

40
Bibliografía
Visita Técnica las siguientes agencias automotrices:
Mitsubishi
Toyota
Honda
Direcciones de internet:
www.tecnicadelautomovil/tallervirtual
www.mecanicavirtual
www.tecnologiadelautomovil
Charlas recibidas en la escuela CEA de CTV Hyundai y VVT Toyota

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