distribucion multivalvulas

Explicación de la distribución multiválvulas

La carga del cilindro mejora aumentando la sección de paso de los gases, con ello se reduce la resistencia y disminuyen las pérdidas de carga.

El aumento de la sección implicaría el uso de válvulas con diámetro de cabeza muy grande, que aumentarían su masa, dando lugar a problemas de inercia y de evacuación de calor. Además, sus dimensiones quedan limitadas por el diámetro del cilindro.

La solución más favorable consiste en duplicar el número de válvulas. De esta forma, se reduce el diámetro de cada válvula y se aprovecha mejor el espacio disponible en la cámara de combustión. Esta técnica da lugar a los motores con distribución multiválvulas. De ellos el más habitual es el 4 válvulas por cilindro: dos de admisión y dos de escape como en la (foto).

Existen otras configuraciones con 3 o 5 válvulas, cuyo objetivo es siempre mejorar el llenado de los cilindros, por lo que se da preferencia a las válvulas de admisión.

Las 4 válvulas por cilindro como en la (foto).

se montan sobre la culata en paralelo 2 a 2 y son mandadas habitualmente por 2 árboles de levas independientes, uno para admisión y otro para escape como en la (foto).

Las válvulas forman un ángulo entre si que puede estar comprendido entre 50º y 20º, lo que permite diseñar una cámara de combustión compacta, con una relación superficie/volumen muy favorables. La bujía se coloca en el centro y en frente de llama se extiende uniformemente. Se pueden provocar fuertes turbulencias con facilidad. Todo esto hace que se pueda trabajar con relaciones de compresión más elevadas: entre 1 y 1,5 unidades por encima de las que usan los motores de 2 válvulas.

El mejor aprovechamiento de la energía calorífica del combustible repercute positivamente en el rendimiento y también en el consumo, por lo que se consiguen unos gases de escape más limpios.

Ventajas de la distribución multiválvulas

•          La sección de entrada aumenta alrededor de un 30 % debido al mejor aprovechamiento del diámetro del cilindro y de la mayor alzada de las válvulas.
• 
  
•          Permite optimizar el volumen y la forma de las cámaras de combustión.
• 
  
•          Las válvulas pesan menos, por lo que son menores los efectos de la inercia, lo que permite aperturas más rápidas.
• 
  
•          Los muelles pueden ser más suaves, evitando los efectos de rebote. El golpeteo contra los asientos es menor y, en general, el conjunto resulta menos ruidoso.
• 
  
•          El menos tamaño de las válvulas favorece su refrigeración.

El sistema multiválvulas

La carga del cilindro depende, en gran medida, de la velocidad que adquiere la masa gaseosa. Esta velocidad, a su vez, está en función de la rapidez con que el pistón realiza la carrera de admisión, es decir, del número de revoluciones por minuto.

Por tanto, a medida que aumentan las revoluciones, aumenta también la velocidad de entrada de gas. Por el contrario, el tiempo disponible para el llenado del cilindro es menor, a la vez que aumentan las pérdidas de carga debido al rozamiento de los gases con las paredes de los conductos de admisión.

Estas pérdidas son compensadas por la mayor sección de paso que ofrece el sistema multiválvulas, que consigue introducir en el cilindro más cantidad de masa gaseosa. El resultado es una mejora del rendimiento a altas revoluciones, comparado con el sistema de dos válvulas por cilindro.

El mayor problema que presentan los sistemas multiválvulas aparece cuando el motor funciona a bajas revoluciones, ya que la amplia sección de admisión disminuye aún más la velocidad del flujo gaseoso. Incluso se pueden producir retornos del gas antes de que se cierren las válvulas, sobre todo en motores en los que el ángulo de cruce de válvulas es grande. La carga es deficiente y la turbulencia dentro del cilindro es muy baja, dando como resultado una combustión incompleta.

Los motores multiválvulas acusan una ligera pérdida de potencia y par de bajas revoluciones.

Se puede hacer una comparación entre los motores de dos y cuatro válvulas por cilindro analizando estos tres principales factores:

•  Velocidad de la masa gaseosa.
•  Número de revoluciones.
•  Sección de paso de admisión.

La velocidad del fluido que entra en el cilindro aumenta con el número de revoluciones. Por otro lado, una amplia sección de paso de admisión necesita un alto régimen para mantener una buena velocidad de entrada y, por tanto, una buena carga, que empeora a bajo régimen porque la velocidad de admisión es muy baja.

En el motor de cuatro válvulas por cilindro se consigue un mayor rendimiento, lo que se traduce en un par más alto y en una mayor potencia con un elevado número de revoluciones. Esto significa mejores prestaciones, como aceleración y velocidad máxima. Sin embargo, la capacidad de recuperación desde bajas revoluciones no es tan buena como en el motor de dos válvulas.

Para mejorar el llenado a bajas y medias revoluciones se diseñan colectores de admisión como en la foto (foto)

cuyas dimensiones, en cuanto a longitud y diámetro, permiten a los gases alcanzar velocidades de carga adecuadas. Sin embargo, otra solución un poquito mejor consiste en utilizar colectores de admisión variable.