Resistance under forward and reverse bias

El sistema Valvelift se basa en variar el alzado de las válvulas y el perfil de las levas con unas levas corredizas.

La particularidad del sistema de Audi es que basa su funcionamiento en emplear levas distintas para accionar de forma diferente las válvulas, tal y como hace el sistema VTEC. Es un sistema de doble leva distinto a otros sistemas antes vistos en el mercado (figura). [1]

Figura N° 2-010

En el Valvelift, como en otros sistemas de doble leva, cada válvula de admisión se ha dotado de una leva normal y otra que le proporciona menos alzada y diferente tiempo de apertura. Estas dos levas tienen la particularidad, igual que un sistema VTEC-E de tener un alzado muy contenido en combinación con un AAA nulo respecto a PMS, para evitar las pérdidas de efectividad al mezclarse el aire limpio con los gases de escape. En el Valvelift cada una de las dos válvulas de admisión de cada cilindro tiene sus dos levas independientes. También, no hay elementos intermedios entre las levas y los balancines de rodillos que accionarán las válvulas, en

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este sistema las levas se mueven de forma axial por el árbol de levas. [1]

Para hacer funcionar este sistema de levas corredizas hay un conjunto de piezas en el sistema de admisión que lo hacen posible. En el árbol de levas hay una pieza flotante para cada cilindro (figura 2.011). Esta pieza gira de forma solidaria con el árbol de levas, pero se puede mover de forma axial con dos topes que determinaran su posición final y su posición inicial. Para mover esta pieza entre los dos extremos hasta los topes que delimitan su recorrido axial, el árbol de levas consta de un estriado (figura 2.012) para hacer encajar la pieza sobre éste. El recorrido que podrá hacer la pieza desde un extremo hasta el otro es algo inferior a 7 mm.

Figura N° 2-011 Figura N° 2-012 Para cada cilindro, en el árbol de levas de admisión tenemos cuatro levas. Cuando la pieza que contiene el conjunto de levas (figura 2.012), está en uno de los dos extremos de su recorrido axial, actúan las dos levas que tienen más alzada (una para cada válvula).

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Cuando está en el extremo opuesto, actuarán las levas de menor alzado.

En cada extremo de la pieza flotante hay una guía de tallado helicoidal (figura 2.013).

Sobre cada guía y perpendicularmente al árbol de levas, hay un cilindro (figura 2.014) que puede entrar en esta guía. Por tanto, habrá dos cilindros para cada pieza flotante.

Cuando el cilindro no actúa sobre el tallado helicoidal para hacer desplazar la pieza axialmente, esta pieza permanecerá en la última posición en la que está de forma permanente, gracias a la acción de un fiador esférico unió a un muelle (figura 2.14).

Figura N° 2-013 Figura N° 2-014

Cuando necesitamos mover la pieza axialmente hacia la otra posición en función del régimen del motor, uno de los cilindros saldrá de su casquillo para entrar en la guía (helicoidal) de la pieza flotante. Al tener libertad de movimiento axial la pieza con el conjunto de cuatro levas y no tenerlo el cilindro que se introducirá en la guía, la

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pieza deslizará sobre el estriado hasta la otra posición a convenir. Si hay que volver a mover la pieza en el sentido opuesto, haremos funcionar el cilindro contrario, comandado por la centralita y empujado sobre la otra guía y así se moverá hacia la otra posición.

Hay que destacar que el sistema actúa y desplaza las levas para hacer actuar las válvulas con diferente perfil de apertura y alzado en menos de lo que tarda el árbol en dar una vuelta (el equivalente a dos vueltas de giro del cigüeñal). El cambio de posición de la pieza flotante de las levas se debe realizar entre las 700 y las 4.000 rpm. Cuando actuamos por encima de un régimen de 4.000 rpm, sea a carga mínima o a carga parcial o completa, el motor actuará con las levas de perfil agresivo para asegurar la respuesta en caso de demanda del pedal del acelerador. En el momento del cambio el control electrónico del motor se encargará de variar el avance del encendido, la fase del árbol de levas o incluso cerrar momentáneamente la mariposa de gases para que el incremento de par producido al entrar un mayor caudal de aire de forma inminente en el cilindro no provoque un brusco e incómodo acelerón.

También con este sistema se recurre a variadores de calado, para mayor suavidad de marcha y para conseguir un aumento progresivo del rendimiento y controlar el efecto EGR, tal y como se realiza en los motores i-VTEC.

Dichos variadores de calado tienen el mismo perfil y funcionamiento que en los sistemas habituales hasta la fecha empleados por Audi y, por ejemplo, BMW (VANOS).[1]

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Para realizar el movimiento de los cilindros para que entren en la guía se emplea un electroimán. Cuando estos electroimanes actúan, se extiende el cilindro con un desplazamiento de 4 mm. El propio perfil de la pieza flotante devuelve el cilindro hacia la posición inicial (contracción) cuando el árbol de levas da una vuelta completa. Las dos levas con más alzada en cada cilindro son iguales. Dan a la válvula el mismo AAA y el mismo RCA (también controlado por los variadores de calado). La apertura de estas levas se situará a 11 mm. Las levas de perfil más bajo (de bajo régimen) harán actuar a las válvulas con alzado de 5,7 y de 2,0 mm, variando también el momento de apertura y el tiempo de apertura. En este perfil de bajo régimen y baja carga, varía la forma en la que entra el aire por el conducto de admisión y, en consecuencia, crea una turbulencia que provoca un reparto regular del aire y la mezcla sobre el pistón (“squish”) y un movimiento transversal, provocado por la compleja forma superficial del pistón de inyección directa (“tumble”).

El sistema Valvelift tiene un variador de calado o de fase continuo que puede variar el avance en admisión en 42º. También tiene otro igual en el árbol de levas de escape. [1]

El innovador sistema presenta, por tanto, varias ventajas. Una de ellas es la baja fricción provocada por la sencillez del accionamiento y el bajo número de piezas que influyen al accionar las levas (funciona como un árbol de levas convencional sobre los balancines). Otra de las ventajas es que hay mayor rigidez que en otros sistemas en el movimiento y accionamiento de los árboles de levas. La tercera ventaja es que el exceso de fricción y de empleo de más piezas (y por tanto masas) que en un árbol sencillo es sólo durante una vuelta del árbol de admisión cada vez.

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Los resultados de este complejo y, a la vez sencillo, sistema, en el motor V6 (a 90º) de 2776 cm3 y de inyección directa de gasolina (FSI) para el A6, son:

- Potencia máxima: 210 CV entre 5.500 y 6.800 rpm. - Par máximo: 280 N·m entre 3.000 y 5.000 rpm. - Consumo mixto: 8,8 l/100 km.

La razón por la cual se consiguen mantener unos valores más que suficientes y con excelentes consumos para un vehículo de 1615 kg. en vacío, es la combinación de la tecnología del grupo VAG, FSI y el sistema Valvelift, nunca antes empleado por este grupo de fabricantes en ninguno de sus vehículos. También hay que destacar que mediante una relación de compresión de 12:1 se consiguen, con el control de la inyección directa a más de 100 bares de presión (de gasolina), estos valores inéditos en el mercado.

Otros motores de semejante potencia equipados sin árbol de levas con control de alzado de válvula y con inyección directa, como el 2.5 de BMW (Montado en la serie 5), tiene un consumo de 7,4 l cada 100 km, o lo que es lo mismo, 1,4 litros menos cada 100 km. El peso del BMW es de 1585 kg. [1]

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3. SISTEMAS CON CALADO DEL ÁRBOL DE LEVA