En un motor de combustión interna , la geometría del sistema de escape se puede optimizar ("ajustar") para maximizar la potencia de salida del motor. Los escapes ajustados están diseñados de modo que las ondas de presión reflejadas lleguen al puerto de escape en un momento particular del ciclo de combustión.
En los motores de dos tiempos en los que el puerto de escape se abre al quedar descubierto por el pistón (en lugar de por una válvula independiente), un sistema de escape ajustado suele constar de una cámara de expansión. La cámara de expansión está diseñada para producir una onda de presión negativa que ayude a llenar el cilindro con la siguiente carga de admisión y, a continuación, para producir una onda de presión positiva que reduzca la cantidad de carga de admisión nueva que se escapa por el puerto de escape ( bloqueo del puerto ).
Un diseño alternativo de los motores de dos tiempos es aquel en el que el puerto de escape se abre y se cierra mediante una válvula de asiento y el puerto de admisión se controla mediante un pistón (se abre al quedar descubierto por el pistón). La sincronización del cierre de la válvula de escape está diseñada para ayudar a llenar el cilindro con la siguiente carga de admisión (como en los motores de cuatro tiempos).
Un motor de pistón opuesto utiliza un sistema de barrido de flujo único, sin embargo, este diseño utiliza puertos de cilindro controlados por pistón, con un pistón que controla el puerto de entrada y el otro el puerto de escape. De manera similar, los motores monocilíndricos divididos utilizan un sistema de barrido de flujo único, con el pistón en un cilindro que controla el puerto de transferencia (donde la mezcla de admisión ingresa al cilindro) y el otro pistón controla el puerto de escape.
En un motor de cuatro tiempos , un colector de escape que está diseñado para maximizar la potencia de salida de un motor a menudo se llama "extractores" o "colectores". Las longitudes de los tubos y las ubicaciones de fusión están diseñadas para ayudar a llenar el cilindro con la siguiente carga de admisión mediante la limpieza de los gases de escape . [1] Las ubicaciones donde se fusionan los tubos de escape de los cilindros individuales se denominan "colectores". Los diámetros del sistema de escape están diseñados para minimizar la contrapresión al optimizar la velocidad del gas.
Los extractores/colectores generalmente tienen tubos de longitud igual para cada cilindro, mientras que un colector de escape más básico puede tener tubos de longitud desigual.
Un sistema de escape 4-2-1 es un tipo de colector de escape para un motor con cuatro cilindros por bancada, como un motor de cuatro cilindros en línea o un motor V8 . El diseño de un sistema 4-2-1 es el siguiente: cuatro tubos (primarios) salen de la culata y se unen en dos tubos (secundarios), que a su vez se unen finalmente para formar un tubo colector. [2]
En comparación con un sistema de escape 4-1, un 4-2-1 a menudo produce más potencia a velocidades del motor (RPM) de rango medio, mientras que un escape 4-1 produce más potencia a RPM altas. [3] [4]
El propósito de un sistema de escape 4-2-1 es aumentar la limpieza mediante la fusión de las rutas de escape de pares específicos de cilindros. Por lo tanto, los pares de cilindros se definen por los intervalos entre los eventos de encendido, que están determinados por el orden de encendido y, para los motores con un orden de encendido desigual, por el intervalo de encendido.
En el caso de un motor de cuatro cilindros en línea con un orden de encendido típico de 1-3-4-2, el emparejamiento de los cilindros 1 y 4 y los cilindros 2 y 3 se considera "no secuencial", ya que los cilindros emparejados no se suceden en el orden de encendido. Esta disposición no secuencial da como resultado un espaciado uniforme de 360 grados entre el intervalo de encendido en cada par de cilindros. Un emparejamiento secuencial daría como resultado espaciamientos desiguales, como 180 grados y 540 grados para los emparejamientos de los cilindros 1 y 2 y 3 y 4. Este emparejamiento secuencial es utilizado por muchos motores de motocicletas. [ cita requerida ]
En el caso de un motor V8 con un diseño típico de plano cruzado, los escapes 4-2-1 suelen denominarse escapes "Tri-Y". Tradicionalmente, solo se emparejaban los cilindros dentro del mismo banco, lo que daba como resultado espaciamientos de 90-630 grados (secuencial), 180-540 grados o 270-450 grados. Por lo general, se favorece el intervalo de 270, lo que requiere diferentes emparejamientos en cada banco; por ejemplo, 1 y 2 y 3 y 4 en un banco, pero 1 y 3 y 2 y 4 en el otro. Naturalmente, estos escapes son sensibles al orden de encendido específico en uso. [5] [6] Incluso los espaciamientos de 360-360 grados solo son posibles si se utiliza un colector de escape cruzado para emparejar cilindros de bancos separados.
La combinación de los pulsos de presión de escape de cada cilindro determina la longitud de los conductos necesarios. En general, los conductos más cortos ayudarán a producir más potencia a mayores revoluciones del motor, y los conductos más largos favorecen el par a bajas revoluciones, alterando así la banda de potencia . [7] Sin embargo, los gases tienden a enfriarse a medida que pasan por conductos más largos, lo que reduce la eficacia del convertidor catalítico.
En un motor turboalimentado , el factor clave en la longitud de los tubos de escape es proporcionar pulsos de presión espaciados uniformemente a la turbina del turbocompresor. [5]
