¿Qué es la válvula EGR y cómo funciona?

Conforme a las características de construcción de los motores en la actualidad, se produce un incremento de emisiones de NOx. Las elevadas relaciones de compresión y de temperatura que existen en la cámara de combustión hacen que ele nitrógeno contenido e el aire de admisión reaccione con el oxigeno produciendo el NOx.

Casi el 80 por ciento del aire que respiramos es nitrógeno. Sin embargo, cuando se expone a temperaturas extremadamente altas en la cámara de combustión, más 1370 ° C, el gas normalmente inerte se vuelve reactivo, creando óxidos dañinos de nitrógeno o NOx, que luego pasan a través del sistema de escape a la atmósfera.

Para ayudar a minimizar esto, la válvula EGR permite que una cantidad precisa de gas de escape vuelva a ingresar por la admisión del sistema, cambiando efectivamente la composición química del aire que ingresa al motor. Con menos oxígeno, la mezcla ahora diluida se quema más lentamente, lo que reduce las temperaturas en la cámara de combustión en casi 150 ° C y reduce la producción de NOx para un escape más limpio y eficiente. 

La válvula EGR tiene dos configuraciones principales: abierta y cerrada, aunque la posición puede variar en cualquier punto intermedio. La válvula EGR está cerrada cuando el motor está arrancando. Durante el ralentí y a bajas velocidades, solo se requiere una pequeña cantidad de energía y, por lo tanto, solo una pequeña cantidad de oxígeno, por lo que la válvula se abre gradualmente; puede estar abierta hasta un 90% en ralentí. Sin embargo, a medida que se requiere más par y potencia, por ejemplo, durante la aceleración total, la válvula EGR se cierra para garantizar que entre tanto oxígeno en el cilindro.

Además de reducir los NOx, las válvulas EGR se pueden utilizar en motores GDi reducidos para reducir las pérdidas de bombeo y mejorar tanto la eficiencia de combustión como la tolerancia a los golpes. En diésel, también puede ayudar a reducir la detonación del diésel al ralentí.

Las soluciones que se han implementado en los motores diésel son las válvulas EGR, también es común en motores a gasolina, dicha solución se basa en incrementa la temperatura de los gases de admisión para conseguir que la diferencia de temperatura sea menos elevada y así poder reducir el NOx, al igual que en los motores diésel en los motores a gasolina se introduce parte de los gases de escape en la admisión a través de la válvula EGR.

La válvula EGR esta constituida por un embobinado eléctrico que acciona con un vástago. El extremo del vástago se encuentra la válvula que comunica la zona de admisión con la de escape. La unidad de control del motor acciona el bobinado de la electroválvula con una señal de frecuencia fija y ancho de pulso en función de la apertura necesaria de la válvula. Un potenciómetro electrónico solidario al vástago informa de la posición del mismo a la ECU de motor.

Tipos de válvula EGR

Aunque existen varios tipos de válvulas EGR (los sistemas anteriores usan una válvula operada por vacío, mientras que los vehículos más nuevos se controlan electrónicamente), los tipos principales se pueden resumir en términos generales como:

  • Las válvulas EGR diésel de alta presión desvían los gases de escape de alto flujo y alto contenido de hollín antes de que ingresen al filtro de partículas diésel; el hollín se puede combinar con el vapor de aceite para crear lodos. Luego, el gas se devuelve al colector de admisión a través de una tubería o perforaciones internas en la culata. También se utiliza una válvula secundaria para ayudar a crear un vacío en el colector de admisión, ya que no está presente de forma natural en los motores diesel.
  • Las válvulas EGR diésel de baja presión desvían los gases de escape después de que han pasado a través del filtro de partículas diésel; este gas tiene un flujo menor pero está casi completamente limpio de hollín. Luego, el gas se devuelve al colector de entrada a través de una tubería.
  • Las válvulas EGR de gasolina desvían los gases de escape, al igual que el equivalente diésel de alta presión. El vacío creado por la depresión del cilindro, aspira los gases de escape y el flujo se regula mediante la apertura y el cierre de la propia válvula EGR.
  • Las válvulas EGR operadas por vacío usan un solenoide de vacío para variar el vacío al diafragma y, a su vez, abren y cierran el EGR. Algunas válvulas también incluyen un sensor de retroalimentación para informar a la ECU de la posición de las válvulas.
  • Las válvulas EGR digitales cuentan con un motor de solenoide o paso a paso y, en la mayoría de los casos, un sensor de retroalimentación. Estas válvulas reciben una señal modulada por ancho de pulso desde la ECU, para regular el flujo de gases de escape.

¿Qué es el sistema Valvetronic de BMW y cómo funciona?

El sistema VALVETRONIC es un control totalmente variable de la carrera de la válvula y del control variable del árbol de levas (VANOS), por lo que se puede seleccionar con libertad el momento de cierre de la válvula de
admisión.

La intención de este sistema es optimizar la eficiencia del motor así como tener una economía de emisiones y de combustible

El control de la carrera de la válvula tiene lugar sólo en el lado de admisión, el control del árbol de levas en el lado de admisión y de escape.
Sólo es posible controlar la carga sin estrangulación cuando:
• la carrera de la válvula de aspiración,
• y el reajuste del árbol de levas de admisión y de escape pueden ser controlados de forma variable.

Funcionamiento

En las cabezas de motor con Valvetronic, agregan un juego adicional de balancines ubicados entre la punta de la válvula y el árbol de levas. Se llaman brazos intermedios. También hay un árbol de levas extra, controlado electrónicamente, colocado sobre el árbol de levas mecánico convencional.

La leva eléctrica actúa en la parte superior del balancín intermedio. No gira constantemente como el árbol de levas mecánico. En cambio, activa y desactiva sus lóbulos solo cuando es necesario. Junto con un conjunto de resortes, cambia el movimiento del balancín intermedio. El extremo del balancín intermedio tiene forma de gancho.

Para una elevación máxima, la leva electrónica gira la parte superior del brazo más cerca de la leva mecánica. Eso permite que el extremo enganchado del balancín intermedio empuje el brazo oscilante real y ofrezca la máxima apertura de la válvula.

Para una elevación mínima, la leva electrónica aleja el extremo del balancín intermedio del árbol de levas mecánico. En esa posición, el extremo más plano del balancín intermedio actúa sobre el balancín real y abre la válvula mínimamente.

El ajuste de la leva electrónica entre las posiciones máxima y mínima permite que la válvula de control del automóvil se eleve desde tan solo 0,18 mm hasta 9,9 mm, dependiendo del sistema.

Combine esa elevación con la sincronización variable de las válvulas del motor y el sistema puede alterar cuándo las válvulas están abiertas y por cuánto tiempo. No es infinitamente variable, pero hace un gran trabajo. Cuando las válvulas solo están abiertas la cantidad y el tiempo que el motor desea, el motor solo está “chupando” durante ese breve momento. Eso reduce significativamente las pérdidas de bombeo y mejora la eficiencia del motor.

El sistema de válvula de escape es mucho más sencillo. Las válvulas de escape son controladas directamente por el árbol de levas, como cualquier otro motor. Sin embargo, el sistema todavía tiene una sincronización variable de las levas de escape utilizando el sistema VANOS.

Componentes del VALVETRONIC

Gráficas del sistema

¿Qué es el Sistema VANOS en BMW y cómo funciona?

El sistema VANOS que en alemán es variable nockenwellensteuerung y que en español es Tiempo Variable de Árbol de Levas es un sistema que está implementado en la cabeza del motor en los vehículos del grupo BMW que busca reducir las emisiones contaminantes así como optimizar el tiempo de encendido así como la conducción y economía de combustible

En los motores con regulación del árbol de levas, se gira al menos el árbol de levas de admisión (en los sistemas nuevos el árbol de levas de admisión y de escape) en relación con el cigüeñal. El ajuste se lleva a cabo a través la presión de aceite, que a su vez se controla mediante reguladores de accionamiento eléctrico. Para optimizar los tiempos de distribución se han ido desarrollando y utilizando sistemas VANOS cada vez más inteligentes.

Sistemas

1.- VANOS de admisión negro/blanco
2.-VANOS de admisión progresiva
3.-VANOS doble progresiva
4.-VANOS de admisión de alta presión
5.- VANOS doble de alta presión progresiva

Beneficios

• Un Incremento de la potencia
• El Aumento del par
• Beneficio en recirculación interna de los gases de
escape
• Control en reducción de las emisiones
• La Reducción del consumo

Función principal de la VANOS

Para motores equipados con BMW VANOS tienen un engranaje de levas que es independiente de la leva de admisión y / o escape. A bajas RPM, esta marcha se desactiva y el motor funciona a una velocidad fija. Una vez que se da la entrada del acelerador, la computadora calculará automáticamente el avance o retardo adecuados necesarios para que el motor funcione más eficientemente a las RPM y la entrada de aire. 

En engranajes de las levas que enganchan la leva son controlados por la computadora calculando la entrada de aire y la entrada del acelerador. Una vez que la computadora calcula la sincronización adecuada, se activa un solenoide que permite el flujo de aceite de motor a alta presión al engranaje de la leva, lo que hace el ajuste de sincronización adecuado. 

Para potencia máxima del motor la posición en el momento de Cierre válvula de admisión”. Para lograr regímenes más altos, se desplaza el momento de cierre de la válvula de admisión en dirección hacia “retardo”. El momento se selecciona de forma que, en la medida de lo posible, el llenado del cilindro se produzca de forma óptima y se logre un gran suministro de potencia.

El retorno de los gases de la cámara de combustión al canal de admisión puede evitarse mediante la adaptación del número de revoluciones del momento de cierre de la válvula de admisión. Gracias a la regulación del árbol de levas es posible variar la coincidencia de las válvulas de forma que pueda controlarse la proporción de gas residual en el cilindro.

Debido a la permanencia de gases residuales en el cilindro se limita el nivel de temperatura de la combustión y consecuentemente se reduce la
emisión de óxido de nitrógeno.

De este modo, la regulación del árbol de levas de admisión se utiliza en las gamas de régimen baja y media principalmente para el incremento del par motor y para una recirculación interna de gases de escape.

En los regímenes altos, el suministro de potencia es lo principal.
La regulación del árbol de levas de escape permite una calidad óptima del ralentí para lograr un nivel máximo de recirculación de gases de escape.

Componentes principales

¿Qué es el sistema de admisión MultiAir y cómo funciona?

El sistema consiste en una electrovalvula situada entre el árbol de levas y las válvulas de admisión para que la válvula se active se utiliza se logra modificando la presión de aceite que es canalizada por un solenoide accionado por la ECU este sistema beneficia la reducción de emisiones de 10 a 25 % , aumento de la potencia en un 10% y torque en un 15% así como un ahorro de combustible del 10%. El sistema MultiAir es desarrollado por Fiat y en conjunto con Magenti Marelli

Lo que diferencia el sistema Multi Air de un motor de admisión común esque la admisión común abre las valvulas a su máxima apertura en cualquier momemnto mientras que el sistema MultiAir solo abre la válvula a su máxima capacidad cuando el motor lo requiere

Y esto a su vez lo logra ya que se elimina el Cuerpo de aceleración el cual con la posición del pedal permite el paso de airé en el motor, mientras que el sistema Multiair utiliza la ECU de motor para controlar las electrovalvulas que controlan la entrada de aire cilindro por cilindro mediante las válvulas de admisión

Cuando el motor esta en ralenti la entrada de aire se realiza de manera rápida median te la optimizacion de la mezcla, lo mismo lo hace cuando encendemos el auto la velocidad con la que entra el aire garantiza un encendido instantáneo

Para la conducción a revoluciones medias y altas se controla la apertura de las válvulas para recibir la mayor cantidad de aire en el tiempo en que la válvula se encuentra abierta

Funcionamiento

El sistema MultiAir contiene un circuito hidráulico el cual no es cerrado debido a que el aceite necesita expulsar aire así como sustituirlo para mantener reducida la temperatura de funcionamiento en las cámaras de alta presión.

La presión de aceite procedente de la bomba hidráulica del motor se encuentra en alta presión debido a las variaciones en la carga de motor provocando variaciones de presión.

circuito hidraulico


Conforme va circulando el aceite por el sistema electrohidráulico va expulsando aire por diferentes orificios de purga y respiraderos esto lo hace hasta llegar al acumulador el cual está compuesto por un muelle y o resorte que permite restablecer la presión del ciclo hidráulico.

Posteriormente el aceite se canaliza a la cámara de alta presión pasando por medio de una electroválvula. Dicha electroválvula es controlada por la ECU de motor, la cual a mayor demanda de aceleración y carga de motor energiza las electrovalvulas para su funcionamiento.

identificacion de componentes


La electroválvula actúa cerrando el paso de aceite a la cámara de alta presión, dejando el circuito hermético y provocando un aumento de presión debido a la actuación del elemento de bombeo – inferior sobre el aceite. Una vez se ejerce esta presión, el aceite es enviado a alta presión al elemento de bombeo – superior incidiendo sobre la apertura de la válvula de admisión correspondiente.

Los límites de funcionamiento en la cámara de alta presión están comprendidos entre – 30ºC y + 150ºC que son los que deben de cumplirse en cualquier condición de funcionamiento del motor

modos de funcionamiento


El sistema MultiAir  ajusta el tiempo de apertura de las válvulas de admisión, dentro de los parámetros establecidos por la forma de la leva, el número de veces en abrir y cerrar la válvula y la amplitud de apertura.
El sistema trabaja con los siguientes modos de funcionamiento:- 

  • FULL LIFT. Apertura completa de la válvula de admisión
  • – LIVO. Retraso de apertura de la válvula de admisión
  • – EIVC. Avance en el cierre de la válvula de admisión
  • – PARCIAL LOAD. Apertura parcial de la válvula de admisión
  • – MULTI LIFT. Múltiples aperturas de la válvula de admisión

Beneficios

  • Se mejora en un 10% la potencia máxima del motor.
  • Se mejora en un 15% el par motor a bajas revoluciones.
  • Se mejora la respuesta dinámica del motor en todo su espectro de uso.
  • Se reduce en un 10% el consumo del motor.
  • Se reduce en un 10% el CO2 emitido.
  • Los hidrocarburos no quemados se rebajan en un 40 por ciento.
  • Los óxidos de nitrógeno en un 60 por ciento.

Autos que tiene el sistema MultiAir

  • Abarth Punto Evo, 1.4 Fire MultiAir Turbo de 165 CV y 180 CV.
  • Alfa Romeo MiTo, 1.4 Fire MultiAir de 105 CV y 1.4 Fire MultiAir Turbo de 135 CV y de 170 CV.
  • Alfa Romeo Giulietta, 1.4 Fire MultiAir Turbo de 170 CV.
  • Lancia Delta, 1.4 Fire Multiair Turbo de 140 CV.
  • Fiat 500, 0.9 TwinAir Turbo de 85 CV, 1.4 MultiAir de 102 CV
  • Fiat 500X, 1.4 MultiAir de 173 CV
  • Fiat Bravo, 1.4 Fire MultiAir Turbo de 140 CV.
  • Fiat Punto EVO, 1.4 Fire MultiAir de 105 CV y 1.4 Fire MultiAir Turbo de 135 CV.
  • Lancia Ypsilon, 0.9 TwinAir Turbo de 85 CV.
  • Fiat Panda, 0.9 TwinAir de 65 CV y 0.9 TwinAir Turbo de 85 CV.
  • Dodge Dart, 1.4 Fire MultiAir Turbo de 160 CV y 2.4 Tigershark de 184 CV.
  • Fiat 500L, 0.9 TwinAir Turbo de 105 CV.
  • Fiat 124 Spider “Nueva edición 2016”, Motor MultiAir 1.4 Litros turbo, 160 CV
  • Jeep Renegade, 1.4 Fire MultiAir Turbo de 160 CV.
  • Dodge Neon SE, 1.4 Fire MultiAir 16V de 96 CV.

¿Qué es la válvula de purga del canister y cómo funciona?

Válvula de purga del canister

El combustible líquido alojado en el tanque de combustible tiene por tendencia natural evaporarse con facilidad y en condiciones de temperaturas altas, el grado de evaporación se incrementa.

Para tal fin se diseñó un dispositivo para evitar que los vapores de combustible del tanque se descarguen al medio ambiente generando contaminación y desperdicio del combustible. A este dispositivo se le conoce como válvula del canister.

El canister contiene granos de carbón que absorben los vapores de la gasolina al contacto. Cuando el aire pasa por los granos, el carbón intercambia los vapores.

Función:

La válvula permite el paso de combustible hacia el múltiple de admisión. Cuando el motor está quieto, los gases se almacenan dentro del canister, hasta que el motor vuelve a entrar en funcionamiento. En ese instante la ECU envía la señal de apertura de la válvula para efectuar la purga. De esta forma se puede aprovechar mejor el combustible y se evita la emisión de gases contaminantes al exterior.

Es vital para el control de emisiones, trabaja en conjunto con diferentes sensores: velocidad, temperatura y carga. Evita que los vapores de gasolina se pierdan en la atmosfera, generando un mayor rendimiento de combustible, que a su vez se traduce en una reducción de emisiones de gases causados por una combustión incompleta.

¿Qué es una Válvula VVT y cómo funciona?


La válvula VVT es un solenoide electro hidráulico que se encarga de adelantare o atrasar el tiempo de apertura y cierre de válvulas de admisión y escape, se encuentra en el sistema de distribución variable del motor por lo general en la parte superior insertado en las poleas de los arboles de levas, cuenta con dos de estas válvulas una para la admisión y la otra para el escape.

El funcionamiento posee un embobinado y un vástago , el embobinado va a energizar por los dos pines positivo y negativo del conector, que hace que se desplace el vástago, al momento de desplazar el vástago queda en abierto y queda en avance y se adelanta el tiempo, y cuando se des-energiza el tiempo se atrasa por que el vástago se cierra.

En función de su posición de apertura enlaza la presión de aceite con la salida. La salida de presión se dirige hacia el variado de árbol de levas mediante conductos por donde pasa el fluido que no es mas que el mismo aceite de motor

a – Resorte, b – Camisa, c – Válvula de distribución , d – Actuador (Avance), e – Actuador (Retraso), f – Desagüe, g – Presión de aceite, h – Bobina, j – Vástago

Se modifica el tiempo porque si necesitamos potencia se adelanta el tiempo y cuando se requiere un ralenti estable se atrasa el tiempo de apertura, esta tecnología también ayuda aun ahorro de consumo de combustible y reducción de gases de escape

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