Para comprender la trascendencia de la distribución variable conviene echar un vistazo a la evolución del automóvil moderno. Marcada tradicionalmente por factores como la búsqueda de la seguridad, el confort de marcha o las prestaciones, en los últimos años los esfuerzos se han dirigido a elevar la eficiencia del motor. Esto es debido a que la transformación de la movilidad demanda una exigente reducción de las emisiones. Para ello, los grandes actores de la industria, como Schaeffler, están enfocados a mejorar el motor de combustión empleando una estrategia que incluye numerosas innovaciones, muchas de ellas desconocidas por el usuario.
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UniAir es una muestra clara de las tecnologías de Schaeffler que los conductores nunca llegan a ver, pero que ahorran dinero, proporcionan comodidad y benefician el medio ambiente. Se trata del primer sistema electrohidráulico del mundo para el control totalmente variable de las válvulas de los motores de gasolina combustión interna. Hasta ahora, el sistema se utiliza exclusivamente en el lado de admisión de los motores de gasolina aunque, no hay límites para su utilización en motores diesel o en el lado del escape.
Por qué la distribución variable
En un motor de combustión, las válvulas controlan el flujo de los gases de admisión y escape en la cámara de combustión. La distribución, duración y apertura de las válvulas son factores que tienen una gran influencia en el rendimiento del motor. En un motor tradicional, las válvulas operan del mismo modo independientemente de las condiciones de conducción. Los tiempos de apertura y cierre vienen determinados por la acción del árbol de levas. Esta acción, al ser fija, no responde a las necesidades de la combustión, especialmente a velocidades de giro bajas o altas, puesto que el motor se diseña para su utilización en un rango medio u optimo.
Tecnología
Los sistemas de distribución variable más simples ofrecen un ajuste en dos fases, en función de la velocidad de giro del motor. Para ello, incrementan el tiempo de apertura a regímenes elevados, proporcionado más aire cuando es necesario. Sin embargo, los beneficios de estas tecnologías son limitados. Es necesario ofrecer una variación continua para mejorar el rendimiento en todos los regímenes de giro y situaciones de conducción.
La distribución variable consiste en controlar los tiempos de distribución a través de ciertos parámetros que tienen un efecto determinante sobre el rendimiento del motor. Estos parámetros incluyen el avance o el retraso del cierre de válvulas de admisión, que permite, respectivamente, reducir el consumo a baja velocidad o reducir las emisiones, ajustando la cantidad el flujo de aire que entra y sale del pistón. El avance de la apertura de válvulas de admisión permite controlar la temperatura en el cilindro retornando a la admisión parte del gas de la combustión, lo que también redunda en la reducción de emisiones. Por su parte, el ajuste de la apertura de las válvulas de escape favoreciendo la reutilización de los gases de escape o permitiendo un llenado más óptimo del cilindro.
Primeros pasos
Optimizar el proceso de combustión mediante el ajuste de las válvulas no es una idea nueva, si bien no fue hasta 1980 cuando Alfa Romeo llevó la idea a la producción en serie en el Alfa Romeo Spider 2.000. Más popular fue el conocido VTEC de honda, lanzado a la producción en serie en 1989 o el Variocam de Porsche (1992). En estos casos, al igual que en el sistema VANOS de BMW, se trata de sistemas electromecánicos.
¿En qué consiste UniAir?
Como ya hemos dicho, UniAir es el primer sistema electrohidráulico del mundo para el control totalmente variable de la distribución. Este elevado nivel de control implica que el motor siempre funciona con una eficiencia óptima. UniAir reduce el combustible el consumo hasta un 10%, aumenta la potencia en un 10% y el par motor hasta en un 15% en el rango de velocidad más bajo, y estas mejoras se logran al tiempo que se cumple con el requisito de las normas de emisión más estrictas. Estas características permiten elevar el rendimiento y la elasticidad en motores de pequeña cilindrada.
¿Cómo funciona?
En los motores de gasolina convencionales, hasta un 10% de la cantidad de combustible utilizado se destruye en forma de energía cuando se mide la cantidad de aire correcta para introducir el aire contra la resistencia de la mariposa en el cilindro. Sin embargo, si se utiliza un accionamiento de válvulas totalmente variable, la mariposa puede abrirse por completo o incluso omitirse, y la cantidad de aire puede introducirse en la cámara de combustión sin obstáculos durante la fase de admisión.
Gracias a UniAir, la cantidad de aire correcta para cada estado operativo se regula directamente en los canales de admisión del respectivo cilindro controlando la distribución o la forma de la apertura de la válvula Este es un factor decisivo a la hora de implementar la reducción de emisiones de CO2 .
En el sistema UniAir, las válvulas de admisión no son controladas directamente por el árbol de levas de admisión, sino indirectamente a través de cámaras hidráulicas intermedias. Estas cámaras abren las válvulas mediante presión de aceite. De este modo la apertura se puede ajustar para cumplir los requisitos de rendimiento de un modo continuo. UniAir dispone de cuatro modos de funcionamiento, para conducción normal, fase de arranque, bajo régimen y carga parcial, modo en el que puede desactivar cilindros individualmente. Es decir, es un sistema capaz de regular cada cilindro y cada tiempo del ciclo de combustión.
¿Qué ventajas aporta?
Con UniAir, el motor siempre puede funcionar en el rango de eficiencia óptimo. La economía de combustible con UniAir mejora hasta en un diez por ciento. Al mismo tiempo, la potencia se puede aumentar en un diez por ciento y el par en el rango de velocidad del motor más bajo en hasta un 15 por ciento.
Como resultado, la elasticidad del motor, y en consecuencia el placer de conducir se incrementa. Los motores UniAir ofrecen una respuesta rápida a las demandas del conductor, particularmente a velocidades más bajas, sin que el consumo se resienta. Gracias a UniAir, los motores de baja cilindrada son mucho más utilizables, y los motores más grandes reducen considerablemente su consumo y emisiones.
¿Qué vehículos la equipan?
La tecnología UniAir planteada en 1999 por el Centro Ricerche Fiat (CRF), quién recurrió a Schaeffler para el desarrollo, la industrialización y la fabricación necesarios para producir el sistema en serie. Juntos, fabricante y proveedor lanzaron en el año 2009 el producto final listo para su introducción. Inicialmente vendido a FCA (Fiat Chrysler Automobiles), el sistema denominado MultiAir funciona desde su lanzamiento en motores de Alfa Romeo, Fiat, Chrysler y Jeep.
Es el elemento protagonista de la premiada familia de motores bicilíndricos «TwinAir», popularizada en los urbanos Fiat 500, si bien el primer motor UniAir lanzado en 2009 fue el cuatro cilindros Fiat del Alfa Romeo MiTo 1.4, un F.I.R.E. (motor robotizado totalmente integrado) completamente ensamblado por robots.
Gracias a su fiabilidad y calidad, y ocho años después de su implantación masiva en motores de baja cilindrada, se orientó a propulsores de segmentos superiores con la llegada de UniAir II. Jaguar/ Land Rover es el último constructor que se ha decantado por esta tecnología para su nueva generación de motores Ingenium, motores de gasolina que van desde tricilíndricos de 1.5 litros hasta motores de 6 cilindros y 3 litros y 395 caballos de potencia, en configuración híbrida de 48 voltios, concepto de que ya hablamos en este post de REXPERT, el Blog del Taller Mecánico. La nueva versión de UniAir fue presentada en la pasada edición de la IAA de Frankfurt, tiene un diseño más compacto y es un 30% más ligera.
