Los sistemas de accionamiento neumatico como el de la ilustracion inferior aprovechan para su funcionamiento la presion de los gases de escape.
A medida que el motor gana en revoluciones, la presion de los gases de escape aumenta de forma que si se conecta la valvula a un mecanismo que aproveche esta circunstancia, puede accionar directamente sin elementos intermedios.
El sistema habitual consta de una seta S colocada sobre la lumbrera de escape L. En ella hay 2 camaras C y D separadas por una membrana elastica E. La mas separada del escape C esta a una presion constante, bien por algun gas en su interior, o bien por la accion de un muelle. La segunda camara D esta conectada al escape, de forma que la presion en su interior varia conforme lo haga la del escape. Cuando esta aumenta, la membrana E se desplaza, alejandose del tubo, lo que origina el desplazamiento del sistema A anclado a ella. Las oscilaciones producidas por la secuencia de presion y depresion en el escape, se salvan colocando un muelle M que no sea capaz de oscilar a un regimen tan alto como el escape, ya que incluso a bajo regimen las oscilaciones de presion son de mas de 10Ü ciclos por segundo.
Estos sistemas hace posiblen tambien una cierta regulacion al calibrarse el muelle M o la presion del gas de la camara a presion constante. La ventaja principal es su extremada sencillez y el poco peso del sistema, asi como su compacidad.
Los sistemas mas elaborados y que cuentan con una mayor autonomia a nivel de accionamiento son los electronicos, en donde el accionamiento se realiza gracias a un servomotor electrico, que a su vez gira de acuerdo con las indicaciones de una unidad computerizada que analiza los datos de varios parametros, y determina el grado de apertura de la valvula necesario.
Los parametros, habitualmente, son el regimen de giro de el motor y la posicion del acelerador.
La transmision de movimiento desde el servomotor hasta la valvula se hace generalmente por medio de una pareja de cables. Uno de ellos hace girar la valvula en un sentido y el otro en el contrario. Los cables deben estar de forma correcta ajustados para que no exista juego en el accionamiento, pero tampoco tension en ninguno de sus extremos. Para ello, los cables cuentan con unos tensores, que hace posiblen realizar esta tarea.
La alimentacion de estos sistemas se suele realizar directamente desde la bateria, aunque en casos especiales pueden disponer de baterias independientes.
Los resonadores, que hoy en dia han perdido una gran parte de su mercado inicial, surgieron tras las primeras valvulas de escape realizadas por Yamaha. Los sistemas que mas repercusion han tenido fueron los denominados ATAC, KIPS, y las primeras versiones del sistema SAEC.
El ATAC (Auto Control Torque Amplification Chamber) que se muestra debajo esta hecho por la firma Honda.
Se trata de un resonador, situado generalmente en uno de los laterales del escape, muy cerca de la lumbrera correspondiente.
El sistema esta constituido con una camara C, con un orificio O, que la conecta con el tubo de escape Esta conexion esta regulada por una valvula de seta S, de accionamiento lineal, que se inserta en la camara cuando el motor esta a bajas vueltas. En este regimen la camara permanece abierta, de forma que los gases pueden entrar en ella y alterar las ondas de escape originales. Cuando el motor sube de vueltas, un mecanismo centrifugo acciona la valvula que cierra la camara, posiblitando al escape realizar su funcion en condiciones normales.
El sistema SAEC de Suzuki Suzuki Automatic Exhaust Control presentado en la arriba, posee algunas variaciones con respecto al sistema anterior. En tal caso la camara de resonancia C esta situada, o bien en la parte superior del escape, o bien en su parte inferior. El funcionamiento es parecido al del ATAC, pero la valvula V que rige la entrada del gas de escape esta formada por un cilindro giratorio, que dispone con una abertura longitudinal L en el centro. Cuando el motor esta girando despacio, el cilindro conecta la camara con la parte superior o inferior del escape, mientras que cuando el motor se va acelerando, el cilindro va girando, de forma que poco a poco la entrada a la camara se va cerrando, hasta hacerlo completamente. En tal caso el accionamiento es de tipo mecanico, transmitiendose el movimiento a traves de una varilla A.
En el sistema KIPS de Kawasaki (Kawasaki Integrated Power Valve System) mostrado en la imagen superior se combina la camara de resonancia C, que se acciona gracias a un cilindro V, desde una lumbrera auxiliar L, con otra lumbrera auxiliar N de parecido accionamiento que aumenta la superficie de lumbrera de escape E. El mecanismo de accionamiento en este caso vuelve a ser mecanico, con un sistema centrifugo.
Hay algunos otros tipos de resonadores sin valvula de regulacion, y tambien sistemas que varian la anchura del escape o lo taponan en forma parcial, pero actualmente estan en completo desuso.
Las valvulas de escape son el sistema mas empleado en la actualidad. En estos momentos es extraño ver una motocicleta de 2 tiempos, incluso de baja cilindrada, que no disponga de un sistema de este tipo. Poco a poco, los diferentes mecanismos se han ido unificando, despues de unos primeros periodos de gran variedad. Hoy en dia son casi imprescindibles en una moto de altas prestaciones, donde la potencia maxima debe combinarse con una adecuada respuesta que permita una utilizacion racional. Su uso en cambio, esta poco extendido en ciclomotores.
La primera valvula que aparecio a principios de los años 80 fue la YPVS Yamaha Power Valve System que se muestra en la figura derecha, que se mantuvo en el mercado algunos años sin ninguna oposicion. La valvula de Yamaha mantiene los principios basicos de todas las que han aparecido con posterioridad. En tal caso el sistema esta constituido con un cilindro C que dispone con una entalladura central E para que mantenga la seccion en el escape cuando no actua. El cilindro C es giratorio y esta intercalado en la parte superior de la lumbrera de escape L. Gira accionado por un sistema electronico y un servomotor, que dirige un par de cables. A vueltas bajas, el cilindro tapa la parte superior de la lumbrera de escape, de forma que las ondas de escape salen mas tarde y el diagrama de escape queda reducido.
A medida que sube de revoluciones el motor, el cilindro va girando, de forma que cada vez se despeja mas la parte superior de la lumbrera, hasta que esta se abre por completo, quedando enrasada la valvula con la parte superior de la lumbrera de escape.
Siguiendo este mismo mecanismo, hay varias versiones, como el sistema APTS de Güera —Automatic Power Tunning System— mostrado en la figura superior. En tal caso el cilindro giratorio C accionado, o bien gracias a un mecanismo centrifugo, o por uno electronico M, no solo regula la altura de la lumbrera de escape E, sino que tambien da acceso a los gases de escape a una camara de resonancia R situada en la parte superior del escape, a traves del conducto ü. De esta forma, se combinan los 2 efectos, el de la lumbrera de escape parcializada y el del resonador.
El segundo gran grupo de valvulas de escape son las que adoptan guillotinas en vez de cilindros para su accionamiento. Las guillotinas tienen inicialmente la ventaja de permitir un mejor ajuste de la valvula a la lumbrera, y, dependiendo de su direccion de accionamiento, de mantenerla. Hay 2 tipos. Por una parte, las que se desplazan a lo largo de un carril inclinado con respecto a la lumbrera de escape. Como ejemplo de este tipo podemos observar las CTS —Cagiva Torque System— de la marca italiana Cagiva, ilustrada debajo.
La valvula V es plana, y dispone con un corte angulado N en uno de sus extremos, de forma que se adapta a la curva de la parte superior de la lumbrera E.
Segun el regimen va subiendo, un servomotor acciona los cables que asimismo accionan el mecanismo M, y la valvula va subiendo, alejandose de la lumbrera. En tal caso se posee la ventaja de mantener la valvula muy cerca de la lumbrera a regimen bajo, pero segun va siendo accionada, tambien se va alejando. Un funcionamiento parecido a este sistema tienen la valvula SEES, accionada directamente por la presion de los gases en sus primeras versiones, las RARE Valve de Rotax, accionadas neumaticamente, o las ultimas versiones de la SAEC, que han incorporado un sistema de progresion en la apertura de la valvula, mediante una guillotina dividida en 2 partes que van siendo accionadas, primero de forma independiente, y despues progresiva.
El segundo gran grupo de guillotinas son las giratorias. En tal caso la valvula V, en vez de desplazarse Jinealmente, esta sujeta por su extremo mas alejado de la lumbrera de escape. El movimiento es una rotacion alrededor de este eje E. La ventaja de este sistema respecto de las lineales viene dada por la capacidad de mantener la valvula siempre muy cerca de la lumbrera de escape, conservando la forma de la misma, y acercando el funcionamiento realmente a una distribucion variable, ya que la valvula esta a muy poca distancia del piston en todo instante. Estas valvulas son las mas numerosas. Entre ellas destacan las RC de Honda —Revolutional Control Exhaust Valve Control—, la SEMMIC de Husqvama, o el Valve Control de la marca austriaca KTM.
En todos (os casos, el sistema esta constituido con una guillotina G, con su extremo redondeado para adaptarse a la lumbrera E, un alojamiento L para que la valvula encaje cuando esta completamente subida, y el sistema de accionamiento formado por un eje J, sobre el que se acopla, o bien la rueda R, que sujeta los cables del servomotor, o bien una biela accionada por un mecanismo centrifugo.
Un sistema algo diferente —y ya muy poco empleado— es el HPP de Honda —Honda Power Port— formado por dos guillotinas desplazables lateralmente. El sistema es mas complicado porque requiere 2 valvulas independientes, con su consiguiente sistema de accionamiento, que es de tipo mecanico, con un sistema de cremalleras que hace posiblen el accionamiento de las 2 valvulas al mismo tiempo, y desde ambos extremos de la lumbrera.
Esta es doble, como sucede generalmente en las motos deportivas para permitir una gran superficie, y dispone con una seccion superior mas estrecha, donde se acopla la valvula de corredera.
Hoy en dia las valvulas de escape de los modelos mas elaborados disponen siempre de accionamientos electronicos. Este es el unico sistema que hace posible un funcionamiento adecuado en todas las ocasiones.
En el grafico de la izquierda puede ver el comportamiento de un motor Suzuki de 250 cc, dotado de una valvula electronica de accionamiento progresivo y accionada electronicamente a traves de un servomotor.
En tal caso la valvula se ha conservado fija en 3 posiciones: la mas baja, correspondiente a su situacion en un motor que gira a pocas revoluciones, a media apertura, que corresponderia a uno que gira a regimenes medios, y abierta completamente, lo que sucede cuando el motor funciona a alto regimen.
En el dibujo aparecen 4 curvas de potencia diferentes.
La que dispone con una menor potencia A corresponde a la situacion de la valvula en su posicion inferior. Se puede corroborar que dispone con una buena potencia, mayor que en las otras 2 posiciones hasta un regimen de aproximadamente un tercio del total.
Aunque, en esa posicion el motor es incapaz de estirar, y la potencia baja rapidamente, porque la distribucion impide un correcto trasvase de gas cuando se supera ese regimen.
La segunda curva B, corresponde a la valvula abierta en forma parcial. En tal caso la potencia abajo no es tan brillante como si estuviese cerrada, y solo a partir del primer tercio de regimen consigue superar las prestaciones de la valvula cerrada. Aunque, a partir de ahi, aumenta la potencia espectacularmente, como corresponde a un motor deportivo.
La tercera curva C, es la que produciria el motor en el caso de que no existiese la valvula, con esta abierta completamente todo el tiempo. Logicamente es la que dispone con una mayor cantidad de potencia total, pero solamente en los regimenes mas elevados. Si se realizasen ensayos con todas las posiciones parciales de las valvulas, se llegaria a tener un cierto periodo en el que una posicion consigue mas potencia que el resto. El accionamiento de la valvula debe ser capaz, en toda la gama, de situar la valvula en ese punto, de forma que la curva de potencia de la moto sea la cuarta curva D, correspondiente al motor con la valvula instalada y funcionando.
Los sistemas electronicos hace posiblen tambien adecuar la posicion de la valvula a otros parametros, como la apertura de acelerador de forma que si se realizaran ensayos con cargas parciales en el motor, la centralita electronica seria capaz de situar la valvula de forma correcta en todos los casos.
