Los diagramas de distribución representan el comportamiento de las válvulas de admisión y escape en relación con el movimiento del pistón dentro del cilindro. En un motor ideal, las válvulas abrirían y cerrarían instantáneamente en los puntos muertos superior (PMS) e inferior (PMI). Sin embargo, en la realidad, esto no es posible debido a las limitaciones mecánicas, la inercia de los gases y la necesidad de optimizar el rendimiento del motor.

En los motores reales, las válvulas deben abrirse y cerrarse gradualmente para evitar ruido, desgaste y garantizar un sellado adecuado al cerrarse. Estas válvulas son accionadas por un sistema de distribución compuesto por elementos metálicos que deben ser ligeros para minimizar las fuerzas de inercia. A medida que aumentan las revoluciones por minuto (RPM), las válvulas tienen menos tiempo para completar su ciclo, incrementando las exigencias mecánicas.

Para lograr un flujo eficiente de gases, las aperturas y cierres de las válvulas se adelantan o retrasan en relación con los PMS y PMI. Esto permite que la válvula esté suficientemente abierta cuando el pistón alcance su máxima velocidad, optimizando la entrada o salida de gases.

1. Inercia de las válvulas: Las válvulas tienen una masa significativa y deben acelerarse y desacelerarse rápidamente. Esto genera fuerzas de inercia que limitan la velocidad máxima del motor. Por esta razón, se prefieren diseños de cuatro válvulas por cilindro, ya que son más ligeras y permiten mejores diagramas de distribución.

2. Velocidad de los gases: Los gases de admisión y escape tienen inercia y no reaccionan instantáneamente a los cambios de velocidad del pistón. Esto causa un retraso en el flujo, lo que exige ajustes en los tiempos de apertura y cierre de las válvulas.

3. Elasticidad de los gases: Los gases son compresibles, lo que influye en la dinámica del flujo dentro de los conductos de admisión y escape.

Los diagramas de distribución incluyen varios puntos clave:

• AAA (Avance de Apertura de Admisión): La válvula de admisión se abre antes del PMS para anticiparse al flujo de gases.
• RCA (Retardo de Cierre de Admisión): La válvula de admisión se cierra después del PMI, aprovechando la inercia de los gases.
• AAE (Avance de Apertura de Escape): La válvula de escape se abre antes del PMI para iniciar la expulsión de gases.
• RCE (Retardo de Cierre de Escape): La válvula de escape se cierra después del PMS para completar la evacuación de los gases.

El ángulo de cruce (overlap), donde ambas válvulas están abiertas simultáneamente, se utiliza para mejorar el intercambio de gases en motores de alto rendimiento.

Optimización de la Distribución

Los motores de alto rendimiento requieren tiempos de apertura y cierre más largos (mayor permanencia de válvula abierta) para maximizar la potencia a altas RPM. En contraste, los motores diseñados para bajas RPM tienen tiempos más cortos, mejorando la elasticidad y el rendimiento en regímenes tranquilos.

La posición de máxima alzada de las válvulas, conocida como AMA (Alzada Máxima de Admisión) y AME (Alzada Máxima de Escape), es crucial para garantizar el flujo óptimo de gases. Estas posiciones están influenciadas por factores como la velocidad pico del pistón y la dinámica del flujo en los conductos.

Los motores modernos han adoptado configuraciones de cuatro o más válvulas por cilindro para mejorar la eficiencia. Esto permite:

1. Mayor área de flujo: Mejora la entrada y salida de gases.
2. Menor masa de las válvulas: Reduce las fuerzas de inercia y permite perfiles de levas más agresivos.
3. Optimización de la cámara de combustión: Mejora la mezcla aire-combustible y la posición de la bujía.

La inyección electrónica (EFI, por sus siglas en inglés) ha reemplazado al carburador tradicional debido a su capacidad para controlar con precisión la mezcla aire-combustible. Este sistema utiliza sensores para medir parámetros como el flujo de aire, la posición del acelerador y la velocidad del motor. La EFI ajusta automáticamente la cantidad de combustible inyectado, optimizando el rendimiento y reduciendo las emisiones contaminantes.

• Relación Aire-Combustible (A/C): El valor ideal es la relación estequiométrica de 14.6:1, donde todo el combustible se quema eficientemente.
• Sonda lambda: Este sensor mide la proporción de A/C y ajusta la mezcla en tiempo real para mantener un balance óptimo.

El desarrollo de motores requiere ensayos intensivos para garantizar su rendimiento y confiabilidad. Estos ensayos se realizan en bancos de pruebas, que simulan condiciones reales de operación, como aceleración, frenado y funcionamiento a máxima velocidad.

1. Ensayos de desarrollo: Se centran en optimizar componentes individuales y verificar su integración en el motor completo.
2. Ensayos de validación: Aseguran que los componentes cumplen con los estándares de calidad antes de la producción en masa.
3. Ensayos de control de calidad: Verifican que los motores fabricados mantengan los niveles de calidad establecidos.

Términos destacados:

1. AAA (Avance de Apertura de Admisión) (AAA - Intake Valve Opening Advance)
2. AAE (Avance de Apertura de Escape) (AAE - Exhaust Valve Opening Advance)
3. Alzada máxima de admisión (AMA) (AMA - Maximum Intake Lift)
4. Alzada máxima de escape (AME) (AME - Maximum Exhaust Lift)
5. Ángulo de cruce (Overlap) (Valve Overlap)
6. Cámara de combustión (Combustion Chamber)
7. Cierre de admisión (Intake Valve Closing)
8. Cierre de escape (Exhaust Valve Closing)
9. Cigüeñal (Crankshaft)
10. Combustión (Combustion)
11. Compresibilidad de gases (Gas Compressibility)
12. Conductos de admisión (Intake Ducts)
13. Conductos de escape (Exhaust Ducts)
14. Diagrama de distribución (Valve Timing Diagram)
15. Elasticidad de gases (Gas Elasticity)
16. Energía cinética (Kinetic Energy)
17. Escape (Exhaust)
18. EFI (Inyección Electrónica de Combustible) (EFI - Electronic Fuel Injection)
19. Flujo de gases (Gas Flow)
20. Inercia de gases (Gas Inertia)
21. Inercia de válvulas (Valve Inertia)
22. Mezcla aire-combustible (Air-Fuel Mixture)
23. Movimiento del pistón (Piston Motion)
24. Permanencia de admisión (Intake Valve Duration)
25. Permanencia de escape (Exhaust Valve Duration)
26. Pistón (Piston)
27. PMS (Punto Muerto Superior) (TDC - Top Dead Center)
28. PMI (Punto Muerto Inferior) (BDC - Bottom Dead Center)
29. Potencia del motor (Engine Power)
30. Regulación de válvulas (Valve Adjustment)
31. Relación aire-combustible (Air-Fuel Ratio)
32. Resorte de válvulas (Valve Spring)
33. Retardo de cierre de admisión (RCA) (RCA - Intake Valve Closing Delay)
34. Retardo de cierre de escape (RCE) (RCE - Exhaust Valve Closing Delay)
35. RPM (Revoluciones por Minuto) (RPM - Revolutions Per Minute)
36. Sistema de admisión (Intake System)
37. Sistema de escape (Exhaust System)
38. Swirl (movimiento de remolino) (Swirl)
39. Velocidad del pistón (Piston Speed)
40. Velocidad de gases (Gas Velocity)

Los diagramas de distribución son fundamentales para maximizar la eficiencia y potencia de un motor. Ajustar correctamente los tiempos de apertura y cierre de las válvulas requiere un balance entre las demandas de alto rendimiento y la durabilidad del sistema. La adopción de tecnologías como la inyección electrónica y las configuraciones de válvulas múltiples ha permitido mejorar significativamente el rendimiento de los motores modernos, reduciendo al mismo tiempo su impacto ambiental.