• Autor del texto – Antonio Cuadra
• Autor de fotos – Moto125.cc
• Fecha – 25/6/2013

El sistema de distribución se ocupa de dar entrada a los gases frescos a la cámara de combustión y de permitir su salida al exterior una vez quemados. El momento en concreto en que entran y salen los gases se repite en todos los ciclos del motor a cualquier régimen y se representa en el diagrama de distribución.

En capítulos anteriores, os mostrábamos cómo funcionaban básicamente los motores de dos tiempos (2T) y de cuatro tiempos (4T). En esta ocasión, os ensañaremos los detalles para introducir la mezcla fresca en el cilindro y sacarla al exterior una vez quemada. El sistema que se ocupa de ello es la distribución.

Diagrama de distribución 2T

Por su simplicidad mecánica, veíamos que en un motor 2T la entrada de gases frescos y salida de los gases quemados se hacía descubriendo o tapando unos agujeros en las paredes del cilindro aprovechando el movimiento ascendente y descendente del pistón. Recordemos que esos agujeros se llaman transfers de carga si, a través de ellos entra la mezcla fresca al cilindro, o ventana (o ventanas) de escape (conectada al tubo de escape) si por ellos salen los gases quemados.

En la figura superior vemos el típico desarrollo de las paredes de un cilindro de 2T que es como si pudiéramos hacerle un corte vertical al cilindro y aplanarlo. Los 122,52 mm se corresponderían con el perímetro de la circunferencia del cilindro, por lo que, si dividimos esta cifra por el número pi (3,1416) obtendríamos el diámetro, que en este caso sería 39,0 mm. El borde superior del cilindro correspondería al Punto Muerto Superior (PMS), y el Punto Muerto Inferior (PMI) se situaría a la distancia de una carrera, que debería coincidir con el borde inferior de los transfers de carga. En este caso ese borde inferior para los transfers 2, 3, 5 y 6 se encontraría a 32,7 + 8,7 = 41,4 mm que sería la carrera. Vemos que el borde inferior del transfer 1 es más profundo porque aprovecha un transfer en la pared del pistón para introducir mezcla fresca al pie de biela para que se refresque cuando coinciden ambos transfers. En la ventana de escape (4), el borde inferior es también más profundo para facilitar la evacuación de los gases.

En esta figura mostramos el diagrama de distribución del motor correspondiente al desarrollo del cilindro. Es otra forma de verlo en función de la posición del cigüeñal. En la parte superior aparece el PMS, y en la inferior el PMI. Al poco de girar 90º el cigüeñal (concretamente a 98,5º), la cabeza del pistón está a 26,5 mm del PMS y empieza a descubrir la ventana de escape, la deja completamente abierta cuando llega al PMI y comienza a cerrarla en el movimiento ascendente del pistón. Es fácil entender que cuando le falta al cigüeñal 98,5º la ventana de escape está cerrada y, por ese motivo, el diagrama de distribución de un motor 2T es simétrico. También te será fácil entender que, como los transfers de carga están más bajos que la ventana de escape, el diagrama de distribución muestre su apertura (sector circular intermedio) un poco más tarde (cuando la cabeza del pistón está a 32,7 mm) y un poco más (33,3 mm) se abre el transfer de carga de admisión (sector circular interior).

Diagrama de distribución 4T

En el motor 4T, el cilindro es ciego (sin agujeros) y la entrada y salida de gases se realiza a través de las válvulas que se encuentran en la culata. Así pues, aquí no podemos utilizar el mapa del desarrollo del cilindro pero sí el diagrama de distribución correspondientes a las aperturas y cierres de las válvulas de admisión y escape en función del giro del cigüeñal. Además de no ser simétrico como el de 2T, el ciclo se repite cada dos vueltas de cigüeñal (cuatro carreras o cuatro tiempos) por lo que el diagrama de distribución muestra las aperturas y cierres de forma independiente en cada vuelta del cigüeñal correspondiente a la válvula admisión (sector interior) o a la de escape (sector exterior). Como ves, en el diagrama, la válvula de admisión no se abre en el PMS ni la de escape se cierra en ese mismo punto. En la práctica, la válvula de admisión se abre en el punto AAA (Avance Apertura de Admisión) y la del escape lo hace en el RCE (Retraso Cierre de Escape). A esos 81º en los que las dos válvulas están abiertas se les llama Cruce de válvulas; sirve para que el flujo de gases quemados succione al flujo de gases frescos facilitando el llenado del cilindro. En motores de altas prestaciones en los que se pretende llenar rápidamente el cilindro a altas revoluciones, el cruce de válvulas es mayor que en un motor tranquilo.

Del mismo modo, en las proximidades del PMI, la válvula de escape se abre antes de que acabe la carrera de expansión-explosión en el punto AAE (Avance Apertura de Escape), y la de admisión se cierra ya empezada la carrera de compresión en el punto RCA (Retroceso Cierre de Admisión). De nuevo se debe a que los gases frescos y quemados no llenan el cilindro o lo vacían de inmediato, sobre todo a alto régimen de giro.

Distribución 4T

Ya hemos visto que las válvulas son las puertas que permiten dar entrada o salida a los gases. El sistema de distribución es el mecanismo que se ocupa de abrir o cerrar esas válvulas, sincronizando su movimiento con el giro del cigüeñal independientemente del régimen de revoluciones del motor. Sea cual sea el tipo de sistema de distribución empleado, este mecanismo necesita reducir el giro del cigüeñal a la mitad, o lo que es lo mismo, las dos vueltas del ciclo 4T reducirlas a una. Esto se consigue con un sistema de dos piñones: uno fijado al cigüeñal y otro conectado a éste con el doble de dientes. Por el mayor tamaño de éste último se le llama corona.

A la corona se le conecta el árbol de levas: un eje con unos “bultos” o levas que son las que abren la válvula mediante un balancín que pivota sobre su eje. Así, cuando la leva toca al balancín, este extremo se eleva y, como consecuencia, el extremo opuesto baja que es el que presionará sobre el extremo de la cola de la válvula para que se abra. Una vez que la leva deje el balancín, el extremo de la válvula dejará de presionarla, y un muelle concéntrico a la cola hará que recupere su estado normal o que se cierre. Aclarado el sistema de distribución común para todos los motores 4T, pasemos a describir los dos tipos empleados: OHV y OHC, así como la variante DOHC de este último.

OHV (Over Head Valves)

Con esta denominación se nombra al motor que solo tiene las válvulas en la culata.

El árbol de levas se encuentra en el cárter y su corona se conecta directamente al piñón del cigüeñal.

El movimiento de las levas se transmite a los balancines que accionan las válvulas a través de unas varillas.

Las distribuciones por varillas o OHV son muy recomendables para motores que funcionan a bajo régimen.

Al emplear elementos rígidos no sometidos a desgaste tienen la ventaja de que no requieren mantenimiento, únicamente el reglaje o juego de válvulas ajustando el tornillo del extremo del balancín en contacto con la cola (taqué).

Las distribuciones OHV no se emplean en ningún scooter de 125 cc. La podemos encontrar en motores de marchas como el de la Keeway Superlight, por ejemplo, una custom que, con este tipo de distribución se asemeja a las míticas Harley-Davidson.

OHC (Over Head Camshaft)

También llamada SOHC (Single Over Head Camshaft). En este tipo de distribución se encuentran en la culata las válvulas y el árbol de levas. Dado que el piñón y la corona se encuentran muy separados, se introduce la cadena de distribución entre ambos elementos. La cadena de eslabones sufre con el uso estiramientos que podrían producir la desincronización de la distribución con sus graves consecuencias mecánicas. Por este motivo, la cadena cuenta con guías o patines que apoyan en ella sobre los que actúa un tensor. Los motores modernos emplean tensores automáticos que no requieren ningún ajuste. El movimiento de la leva se transmite a la válvula a través de los extremos del balancín. En culatas multiválvulas se emplean balancines bifurcados: por un lado el extremo que apoya en la leva, y por el otro, dos extremos que accionan dos válvulas a la vez. La distribución por cadena o OHC es la más empleada en los motores de 4 tiempos de 125 cc. La tendencia actual es a emplear un rodamiento de bolas en el extremo del balancín que apoya en la leva, y de agujas en el pivote o eje de balancín. Así se minimizan los desgastes y rozamientos, además de requerir una menor lubricación sobre todo en la etapa de calentamiento.

DOHC (Double Over Head Camshaft)

Es una variante del sistema OHC solo que en este caso se emplean dos árboles de levas en culata que se ocupa cada uno de las válvulas de admisión y de escape. Para hacer girar los árboles, la cadena de distribución es más larga y abraza las dos coronas correspondientes.

La distribución de doble árbol de levas o DOHC es muy adecuada para motores que van a girar a altos regímenes. Como ejemplos de motores de 125 cc que emplean esta distribución tenemos a la KTM Duke 125 en las motos o los scooters Daelim S3 y Aprilia Scarabeo.