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A partir de 2006, los motores de cuatro tiempos accionarán sus válvulas por otros medios que mejorarán el funcionamiento con aumento del par y la potencia, además de reducir la producción de gases contaminantes.

Nota de Pablo Jorge Gualtieri publicada en la Revista Parabrisas, Julio 2005.

Los motores multiválvulas de nafta de alta performance mantendrán su posición dominante para la propulsión de automóviles, a pesar de los notables avances registrados también con las unidades Diesel.
Fabricantes de Europa, Japón y los Estados Unidos están desarrollando sistemas muy avanzados de comando de válvulas sin árbol de levas, y algunos de ellos se aplicarán en modelos de producción en gran serie a partir de los años 2006-2008.

FEV
La empresa FEV, de Alemania, dedicada a la investigación y diseño de motores y sistemas de alta tecnología, ha concebido un sistema electromecánico de control de las válvulas que permite una operación completamente variable de éstas, es decir que se obtiene un diagrama de la distribución que puede variar para cada condición de operación de la máquina. El sistema también posibilita que el motor trabaje sin mariposa del acelerador. Adicionalmente, hay parámetros específicos que tienen una significativa influencia en el intercambio de gases y en el proceso de la combustión, para optimizar el comportamiento del motor.
Debido al control de la carga motriz sin mariposa del acelerador y al minimizar las pérdidas de potencia por la acción de bombeo en el intercambio de gases, así como al mejorar la fracción de gases residuales, el sistema EMVT ( Electromechanical Variable Valve Control ) es capaz de demostrar :

Una reducción del 15 por ciento en el consumo de combustible.
Disminución de los óxidos de nitrógeno (NOx) debido al control de la cantidad de gas residual.
Reducción de los hidrocarburos sin quemar (HC) durante el arranque en frío y el período de calentamiento del motor.
Aumento de la potencia y el par.
Transiciones más suaves en el funcionamiento del motor.
Un gran potencial para la reducción del régimen de marcha lenta debido a la mínima fracción de gas de escape residual presente en los cilindros.

Concepto del actuador
Para permitir la operación independiente y variable de las válvulas, la fábrica FEV desarrolló un actuador electromecánico que opera como un sistema de libre oscilación, con electroimanes que controlan el movimiento de las válvulas. Al abrirse, las válvulas deben vencer la tensión de un resorte, que las retorna a su posición de cierre cuando no circula corriente por las unidades de electroimanes. El actuador electromecánico interviene con una rapidez de 3 milisegundos para abrir o cerrar una válvula. El tiempo de apertura y cierre de las válvulas puede ser ajustado libremente a través del tiempo de oscilación. Este sistema también permite la desactivación de la válvula y, por consiguiente, del cilindro en cuestión, para reducir el consumo bajo determinadas condiciones de trabajo del motor.
Este sistema necesita un alternador de mayor potencia debido al consumo de los electroimanes de las válvulas y, de ser posible, los nuevos sistemas eléctricos que funcionarán con 42 voltios en lugar de los 12 voltios que se emplean en la actualidad. El sistema desarrollado por FEV es capaz de operar a regímenes del motor mayores a 6.500 rpm, sin que, por supuesto, se presenten "flotaciones" de las válvulas.
Con el sistema de FEV, el proceso de combustión puede ser mejorado al cambiar la composición de la carga en los cilindros a través de la variación de los tiempos de apertura de la válvula de admisión y de cierre de la válvula de escape en función de la carga motriz y del régimen.
El sistema es tan flexible que hasta permite acceder a diversas estrategias para operaciones especiales, como el control de la apertura de la válvula de escape para obtener el rápido calentamiento del catalizador, algo indispensable para que cumpla con eficacia su función.
Bajo condiciones de plena carga, la eficacia volumétrica resulta mayor al optimizar el tiempo para el cierre de la válvula de admisión y, adicionalmente, disminuir la fracción de gases de escape residuales, optimizando la apertura de la válvula de admisión y el cierre de la válvula de escape, es decir, actuando sobre el cruce de válvulas. La reducción en la fracción del gas residual también evita la aparición de combustiones anormales como la detonación o "pistoneo". La mejora en la presión media efectiva con el control electromecánico de las válvulas es de 30 por ciento a bajo régimen del motor.

Sistema de gestión del motor
Los actuadores electromagnéticos de las válvulas reciben las órdenes de una CPU (Unidad de Control de Procesamiento), es decir una computadora digital de gran capacidad de cálculo que se comunica con los sensores del motor y con los actuadores de válvulas a través de buses de datos informáticos (CAN buses), para que las señales y órdenes se trasmitan instantáneamente.
Los sensores trasmiten a la computadora datos tales como la posición del pedal electrónico del acelerador, las temperatura del motor y del aire de admisión, el régimen del motor, la presión en el múltiple de admisión, y muchos otros datos. La CPU contiene en sus memorias diferentes programas para ser ejecutados de acuerdo a las necesidades del motor en cada instante de su funcionamiento y trasmite las órdenes a los actuadores de válvulas. De este modo el diagrama de la distribución es infinitamente variable y no está sujeto a las leyes de las levas como en los motores convencionales e incluso los que tienen un sistema de distribución variable.
Los programas pueden ejecutar órdenes tales como desactivación de válvulas y cilindros, operación de mezcla ultrapobre, control perfeccionado de la puesta en marcha en frío y del período de precalentamiento, y suavidad en los cambios de los valores del par. La correcta operación de las válvulas es controlada internamente por funciones especiales.
Como el sistema consume una considerable cantidad de energía eléctrica, se necesita, como hemos señalado un generador (alternador) especial con dos voltajes de suministro o bien una unidad que combina el motor de arranque con el generador. Estos dispositivos se están comenzado a instalar en algunos automóviles de 2005.
Según señalan los ingenieros de FEV, su sistema cumple con las normas anticontaminación Euro 4, que rigen a partir del 1 de enero de 2005, y puede combinarse con motores sobrealimentados así como también con los que poseen inyección directa de nafta.

Mercedes-Benz
Los investigadores de esta fábrica alemana diseñaron un sistema de distribución sin árbol de levas del tipo electrohidráulico. Es decir, que en lugar de actuadores electromagnéticos como los del sistema FEV, existen actuadores hidráulicos que trabajan con la presión de aceite del mismo motor. El sistema es gestionado por computadora y cada unidad de válvula incorpora un pistón hidráulico de control de cierre y de apertura, así como dos resortes, uno de apertura y otro de cierre. Una válvula electromagnética incluida en los circuitos hidráulicos responde a las órdenes de la computadora.
De esta manera es posible adaptar la operación del motor específicamente para cada situación individual de manejo. Mientras que las válvulas son predominantemente controladas en el tránsito de la ciudad con la finalidad de obtener ahorro de combustible mientras que en las rutas y autopistas el control de la distribución se manifiesta cuando se altera para proveer óptima aceleración y potencia para el motor. Esto significa obtener gran flexibilidad en el funcionamiento. Por su parte, los ingenieros de Mercedes-Benz aseguran que con este sistema obtienen un 10 por ciento de reducción en el consumo de nafta, y una sensible disminución en las emisiones.

El sistema HMVT
Desarrollado por la firma francesa MCE-5, el sistema HMVT (Hydro Mechanical Valve Train, es decir tren de válvulas hidromecánico), controla de manera continua la apertura, el cierre y la alzada de las válvulas. Esencialmente, este sistema opera con la presión de aceite del motor, con un preciso control electrónico y empleando componentes mecánicos. Las válvulas tienen resortes como las convencionales, pero actúan libremente y de manera continua según sea la marcha del motor y las órdenes dadas por la central electrónica.

Lotus
El fabricante británico de automóviles deportivos Lotus, en colaboración con el proveedor de sistemas de alta tecnología Eaton de los Estados Unidos, estudió y puso a punto su "Lotus Active Valve Train System", es decir sistema activo de tren de válvulas.
La actuación de válvulas de comando electrohidráulico permite una manipulación virtualmente infinita del tiempo de apertura y cierre, y duración y limitación de la alzada de cada válvula. El complejo sistema de control electrónico selecciona e implementa un perfil de alzada que asegura una eficacia óptima a lo largo del régimen y carga del motor. El actuador electrohidráulico de válvulas de Lotus, que actúa con extraordinaria velocidad, proviene de los componentes de la suspensión activa de las ruedas en los modelos deportivos de Lotus.
El sistema activo de control de válvulas de Lotus está encerrado en cassette en la parte alta del motor que incluye los componentes eléctricos, electrónicos, mecánicos e hidráulicos.

EVT de Siemens
Otra empresa alemana, Siemens, desarrolló su propio sistema de distribución sin árbol de levas, llamado EVT (Electromechanical Valve Train, es decir tren electromecánico de válvulas). La instalación fue demostrada en un motor de cuatro cilindros y 16 válvulas.
El componente principal del sistema es un sensor de posición de la armadura del conjunto electromagnético que, a la vez, de asegurar la energía reduce el ruido del funcionamiento. Cada actuador de válvula tiene un sensor de posición en su propia unidad. De este modo, el tiempo de las válvulas puede ser ajustado -dentro de los límites impuestos- a la operación del actuador. El sistema es provisto de energía eléctrica a través de un sistema de 42 voltios generados por un motor de arranque-alternador accionado por el motor. Los actuadores trabajan de acuerdo con el principio de la masa de resorte libre. Un software especial es utilizado en la computadora para controlar la corriente en las bobinas de los actuadores electromagnéticos, los que reaccionan en 3 milisegundos. Con este sistema, que no exige grandes modificaciones en la tapa de cilindros, el desgaste y el ruido se reducen al mínimo.