Tipos de distribución en los motores actuales y su funcionamiento

Tipos de distribución de un motor

La distribución de un motor es la encargada de mantener todo coordinado para que funcione correctamente. Gracias a ella, las vÔlvulas se abren y se cierran en el momento adecuado para tomar aire o expulsar los gases de escape. Sin embargo, hay muchos tipos de distribución, según cómo estén repartidos los componentes y qué sistema usen para moverse.

En este artƭculo vamos a describir como son cada uno de ellos, aunque algunos hayan caƭdo en desuso. No todos los tipos de motores han sobrevivido al paso del tiempo, al verse superados en eficiencia o rendimiento por nuevos diseƱos mƔs avanzados.

Funcionamiento de la distribución del motor

Papel de la distribución de un motor

Antes de empezar conviene dar un repaso al funcionamiento bÔsico de un motor de combustión de cuatro tiempos, que es el mÔs usado en la actualidad. Recibe este nombre porque su ciclo estÔ formado por cuatro fases:

  • Admisión: el motor toma aire y lo mezcla con el combustible. Se produce cuando el pistón baja y deja espacio para el aire, que dejan entrar las vĆ”lvulas de admisión abiertas.
  • Compresión: el motor comprime la mezcla de aire y combustible. Se produce cuando el pistón sube y las vĆ”lvulas estĆ”n cerradas para crear una cĆ”mara estanca.
  • Expansión: la mezcla prende mediante una chispa en los de gasolina y gas o por la alta presión en los diĆ©sel. Esto provoca la explosión o expansión del gas, que empuja de nuevo el pistón hacia abajo.
  • Escape: el pistón vuelve a subir gracias al movimiento circular del cigüeƱal y las bielas. AsĆ­ empuja los gases de escape hacia fuera, a travĆ©s de las vĆ”lvulas de escape que se abren en esta fase. De esta manera, la cĆ”mara de combustión queda preparada para empezar el ciclo de nuevo.

Como has podido ver en las diferentes partes de este ciclo, las vÔlvulas se han ido abriendo y cerrando para que el motor funcione. Si la distribución no sincronizase bien estos movimientos, se causarían daños muy graves. Por ejemplo, si una vÔlvula se quedase abierta cuando el pistón llegase arriba, el motor sufriría daños muy caros de reparar. Tanto es así, que muchas veces sale mÔs barato comprar un motor nuevo o simplemente cambiar de coche.

Por eso, la distribución tiene que coordinar el movimiento del Ôrbol de levas que acciona las vÔlvulas, con el movimiento del cigüeñal que va unido a los pistones. Nada chocarÔ dentro del cilindro y cumplirÔn con su función en el momento adecuado. Dicho esto, solo queda exponer los diferentes tipos de distribución que pueden agruparse de varias formas: según donde estén las vÔlvulas y el Ôrbol de levas, según el número de Ôrboles de levas, según la manera de accionar las vÔlvulas y según el elemento de mando que sincroniza el conjunto.

Correa motor coche
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Según situación del Ôrbol de levas y las vÔlvulas

Aunque los motores de hoy en día suelen tener las vÔlvulas y el Ôrbol mÔs o menos en el mismo sitio, han existido varios sistemas a lo largo de la historia del automóvil. Vamos a ver cada uno antes de describir el mÔs extendido en la actualidad:

Motor con distribución SV

Estas siglas quieren decir Side Valves, o VÔlvulas Laterales en español. Es un sistema muy antiguo y el mÔs sencillo de los tres. Como la función de la distribución es coordinar el Ôrbol de levas con cigüeñal, opta por acercar todo lo posible ambas piezas. Por eso, el Ôrbol y las vÔlvulas estÔn en el bloque, cerca de la bancada que es donde estÔ el cigüeñal.

Este sistema cayó en desuso porque las vÔlvulas colocadas en el lateral del cilindro no dejaban mucho espacio para la carrera del pistón y requería vÔlvulas mÔs pequeñas y/o cÔmaras de combustión mÔs grandes.

El Ford T tenía distribución SV

Motor con distribución OHV

Sus siglas quiere decir Overhead Valve, que en espaƱol se traduce como VƔlvulas en Culata. Este sistema deja el Ɣrbol de levas en el bloque, pero lleva las vƔlvulas a la culata del motor. Lo que supone un distanciamiento de ambos elementos que se cubrƭa con unas varillas empujadoras y unos balancines.

Por otro lado, la poca distancia que sigue habiendo entre el cigüeñal y el Ôrbol de levas permite que su movimiento se transmita con facilidad. Basta con que los dos piñones de ambos elementos tengan un un tercero interpuesto o que se comuniquen mediante una cadena muy corta. Esto deriva en la poca necesidad de mantenimiento de este sistema de distribución, que estaba estimado cada 200.000 km. Sin embargo, dejó de ser utilizado a principios de los años 90 por ser superado en varios aspectos por el siguiente tipo de distribución.

Correa de distribución
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Motor con distribución OHC

Cuyas siglas significan Overhead Cam y que cuenta con el Ôrbol de levas y las vÔlvulas en la culata. Es decir, que ahora los elementos que se separan son el cigüeñal y el Ôrbol de levas, no el Ôrbol de las vÔlvulas. Esto reduce el número de elementos de la distribución, con respecto al OHV a cambio de poner una correa mÔs larga entre ambos componentes.

Motor OHC Ɓrbol de levas en culata

Ɖste es el tipo de distribución que se ha impuesto en la actualidad por tres razones:

  • Como la comunicación entre el Ć”rbol de levas y la vĆ”lvulas es mĆ”s directo, permite un cierre y apertura de vĆ”lvulas con mayor precisión.
  • Las revoluciones mĆ”ximas a las que puede funcionar son mayores a las del OHV gracias a que no un complejo sistema de varillas que se deteriorarĆ­an a mucha velocidad.
  • No tiene el problema de espacio para las vĆ”lvulas de los motores con distribución SV. Por lo tanto, no requiere de unas cĆ”maras excesivamente grandes para alojarlas o unas vĆ”lvulas demasiado pequeƱas.

El único inconveniente que tienen estos motores es que la transmisión del movimiento requiere de una cadena o correa de mayor longitud y, por ende, requiere mÔs mantenimiento. Aunque esto se ha paliado con el tiempo gracias a el uso de cadenas o correas de gran resistencia.

Según el número de Ôrboles de levas

Motor DOHC Doble Ɣrbol de levas en culata

La distribución de un motor también se puede categorizar en función de su número de Ôrboles de levas. Como te hemos mencionado antes, hay vÔlvulas de admisión y vÔlvulas de escape. Pues bien, su accionamiento puede ser gracias a un solo Ôrbol de levas, para los dos tipos de vÔlvulas, o dos Ôrboles, cada uno para cada tipo. Como los motores actuales son de tipo OHC, suelen recibir los nombre de Single OverHead Cam (SOHC) o Double OverHead Cam (DOHC).

También hay que recordar que hay motores con hasta cuatro Ôrboles de levas. Esto se debe a que son motores en V o W, que por lo tanto tienen dos culatas y dos filas de cilindros con sus respectivas vÔlvulas de admisión y escape. Por mencionar un ejemplo: el motor V8 del Ferrari 488 funciona gracias a cuatro Ôrboles.

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Según el accionamiento de las vÔlvulas

Accionamiento de las vƔlvulas de un motor

Los tipos de distribución también pueden organizarse según la forma en que las vÔlvulas son accionadas por el Ôrbol de levas. Como su propio nombre indica, se trata de un eje lleno de levas, que no son otra cosa que las protuberancias que empujan las vÔlvulas para abrir el conducto. Sin embargo, esa relación tiene todavía algún intermediario mÔs:

  • TaquĆ©: en los motores OHC, las levas empujan los taquĆ©s hidrĆ”ulicos que van unidos a las vĆ”lvulas. Sirven para reducir el desgaste y, en esencia, son un simple taco de un material resistente al roce. En los motores OHV, como el Ć”rbol de levas estĆ” lejos de las vĆ”lvulas, los taquĆ©s estĆ”n en el extremo inferior de las varillas empujadoras. En el otro extremo suelen tener unos balancines que llegan finalmente hasta las vĆ”lvulas.
  • BalancĆ­n: las levas accionan unos balancines que a su vez empujan la vĆ”lvula. En los motores OHC se usan cuando el Ć”rbol de levas no estĆ” justo encima de las vĆ”lvulas y se requiere una transmisión del movimiento a corta distancia. En estos casos, es especialmente necesario cuando se trata de un motor con un solo Ć”rbol de levas, que tiene que encargarse por un lado de las vĆ”lvulas de admisión y por el otro de las de escape.
    Pueden ser balancines basculantes u oscilantes. El primero tiene el eje en el centro y funciona como un columpio: la leva aplica la fuerza para subir un lado y por lo tanto el otro lado baja y empuja la vƔlvula. El segundo tiene el eje en un extremo y la leva incide en el centro para la parte no fijada al eje baje y abra la vƔlvula.
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Según el mando de la distribución

Aquí llegamos a la clasificación mÔs conocida de los tipos de distribuciones. Es muy habitual oír cómo se hace referencia a que un motor tiene distribución por correa o por cadena. A lo que vamos a añadir una tercera, que es mediante ruedas dentadas, y una cuarta que prescinde directamente de cualquier distribución mecÔnica.

Distribución por correa

Correa de distribución de un motor

El Ć”rbol de levas y el cigüeƱal estĆ”n conectados por una correa de distribución. Ɖsta tiene dos caras: una dentada para agarrarse a los piƱones que tiene ambos elementos en sus extremos y otra plana que es donde aprietan los rodillos tensores. Estos rodillos son necesarios para que la correa quede bien fijada a los piƱones y que no pueda patinar en ningĆŗn momento.

  • Su ventaja es que generan menos ruido que las cadenas
  • Su desventaja es que hay que cambiarlas con mĆ”s frecuencia. Uno de los mantenimientos obligatorios del coche que no hay que olvidar.
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Correa de distribución

Distribución por cadena

Distribución por cadena

La cadena de distribución es mucho mÔs resistente que la correa y por lo tanto no tiene por que requerir mantenimiento a lo largo de la vida útil del motor. Solo en los casos en los que el coche llega a kilometrajes muy altos es necesario cambiarla o por lo menos revisarla.

Como en cualquier otro elemento del coche, también puede deteriorarse por un mal uso o por defectos de fabrica. Tanto si se estira demasiado como si se rompe, los daños del motor serían muy graves y requerirían una reparación muy cara.

Distribución por ruedas dentadas

La distribución de un motor por ruedas dentadas es muy rara en turismos, por no decir inexistente

Cuando la distancia entre el cigüeñal y el Ôrbol de levas es escasa, como en los motores OHV, no tiene por que ser necesario usar una cadena o una correa. Simplemente se interpone otro piñón que comunique el movimiento. Un sistema mÔs propio de motores antiguos.

También es posible encontrar algunos motores modernos que usan ruedas dentadas. Como son del tipo OHC, la distancia entre Ôrbol u cigüeñal es mayor, así que es necesario interponer mÔs ruedas dentadas. En estos casos, hay que tener en cuenta que si el número de ruedas intermediarias es par, el piñón del cigüeñal y el del Ôrbol de levas girarÔn en sentidos contrarios. Por eso suelen tener tres ruedas dentadas.

Motores sin distribución mecÔnica

Motor sin distribución mecÔnica

La distribución no es otra cosa que conectar el movimiento de los componentes de un motor para que se muevan al unísono. Por lo tanto son mÔs piezas móviles con las que hay cargar, perdiendo potencia y eficiencia en el proceso. Para solucionar esto, hay marcas como Koenigsegg, que sustituye el Ôrbol de levas por una tecnología que llama FreeValve. Se trata de un sistema electrónico que acciona las vÔlvulas en el momento adecuado por sí solo, y que por lo tanto no necesita ni de Ôrbol de levas, ni de correa, cadena o rueda dentada.

Un motor con FreeValve puede abrir y cerrar las vÔlvulas según sea necesario en cada momento. Por lo tanto puede retrasar o adelantar la apertura de las vÔlvulas, para maximizar el rendimiento o la eficiencia, o incluso anular algunos cilindros para ahorrar combustible. Es decir, lo mismo que consiguen otras marcas como de BMW, Citroën, Ford, Mercedes, Peugeot, Renault o Volkswagen, con sus sistemas de distribución variable, pero sin ningún componente mecÔnico complejo. O lo que hace Audi o Porsche con sus sistema de desconexión de cilindros, de nuevo sin añadir piezas de mÔs que pueda complicar su fiabilidad.

Sin embargo, tiene un añadido mÔs. Puede adaptar de forma increíblemente precisa la apertura y cierre de las vÔlvulas, según el funcionamiento real del motor, no según su funcionamiento teórico. Por lo tanto, el motor operarÔ de una forma mÔs eficiente y exacta en cualquier circunstancia.

Cadena de distribución de un motor

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Otras marcas que han jugado con esta idea han sido Valeo, que desarrolló un prototipo de este tipo de motores junto Lotus, o Qoros, una marca china que encargó este trabajo a Koenigsegg. Incluso Fiat llegó a acercarse ligeramente a este concepto con sus motores Multiair. Aunque en su caso solo eliminó solo un Ôrbol de levas, dejando el otro funcionar con una correa de toda la vida.

El otro lado de la moneda de este tipo de motores sin distribución mecÔnica es que su desarrollo tiene una gran dificultad técnica. Cualquier fallo en la electrónica que coordina la apertura de vÔlvulas puede resultar en un error garrafal que rompa el motor. Por eso solo unas pocas marcas han conseguido desarrollar motores con este sistema, aunque en su mayoría haya sido como un mero prototipo que no ha hecho aparición en la calle.

ImĆ”genes – Andy_Jensen, L.C. NĆøttaasen, Pete, h080, Ivan Radic, Les Chatfield, Nick Ares


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     adbeel ovando gramajo dijo

    ola me pueden dar informasion de los tre tipos de distribuicion en un motor de 4 tiemposporfa

     leonardo dijo

    hola,,,me podrias decir cual es tipo de distribucion que se utilisa en los vehiculos en al atualidad….gracias