Un colector de admisión o colector de admisión (en inglés americano ) es la parte de un motor de combustión interna que suministra la mezcla de combustible / aire a los cilindros . [1] La palabra múltiple proviene de la palabra inglesa antigua manigfeald (del anglosajón manig [muchos] y feald [repetidamente]) y se refiere a la multiplicación de uno (tubo) en muchos. [2]
Por el contrario, un colector de escape recoge los gases de escape de varios cilindros en un número menor de tubos, a menudo hasta un solo tubo.
La función principal del colector de admisión es distribuir uniformemente la mezcla de combustión (o simplemente el aire en un motor de inyección directa) a cada puerto de admisión en las culatas. La distribución uniforme es importante para optimizar la eficiencia y el rendimiento del motor. También puede servir como soporte para el carburador, el cuerpo del acelerador, los inyectores de combustible y otros componentes del motor.
Debido al movimiento descendente de los pistones y la restricción causada por la válvula de mariposa, en un motor de pistón de encendido por chispa alternativo , existe un vacío parcial (inferior a la presión atmosférica ) en el colector de admisión. Este vacío del colector puede ser sustancial y puede usarse como fuente de energía auxiliar del automóvil para impulsar sistemas auxiliares: frenos asistidos , dispositivos de control de emisiones, control de crucero , avance del encendido , limpiaparabrisas , elevalunas eléctricos , válvulas del sistema de ventilación, etc.
Este vacío también se puede utilizar para extraer los gases de escape del pistón del cárter del motor . Esto se conoce como sistema de ventilación positiva del cárter , en el que los gases se queman con la mezcla de combustible/aire.
Históricamente, el colector de admisión se ha fabricado con aluminio o hierro fundido, pero el uso de materiales plásticos compuestos está ganando popularidad (por ejemplo, la mayoría de los Chrysler de 4 cilindros, Ford Zetec 2.0, Duratec 2.0 y 2.3 y la serie Ecotec de GM ).
El carburador o los inyectores de combustible rocían gotas de combustible al aire en el colector. Debido a las fuerzas electrostáticas y la condensación de la capa límite, parte del combustible formará charcos a lo largo de las paredes del colector y, debido a la tensión superficial del combustible, las gotas pequeñas pueden combinarse en gotas más grandes en la corriente de aire. Ambas acciones son indeseables porque crean inconsistencias en la relación aire-combustible . Las turbulencias en la admisión ayudan a romper las gotas de combustible, mejorando el grado de atomización. Una mejor atomización permite una combustión más completa de todo el combustible y ayuda a reducir el golpe del motor al aumentar el frente de la llama. Para lograr esta turbulencia, es una práctica común dejar las superficies de la admisión y los puertos de admisión en la culata del cilindro rugosas y sin pulir.
Sólo un cierto grado de turbulencia es útil en la admisión. Una vez que el combustible está suficientemente atomizado, la turbulencia adicional provoca caídas de presión innecesarias y una caída en el rendimiento del motor.
El diseño y la orientación del colector de admisión es un factor importante en la eficiencia volumétrica de un motor. Los cambios bruscos de contorno provocan caídas de presión, lo que da como resultado que entre menos aire (y/o combustible) a la cámara de combustión; Los colectores de alto rendimiento tienen contornos suaves y transiciones graduales entre segmentos adyacentes.
Los colectores de admisión modernos generalmente emplean corredores , tubos individuales que se extienden hasta cada puerto de admisión en la culata del cilindro y que emanan de un volumen central o "plenum" debajo del carburador. El propósito del corredor es aprovechar la propiedad de resonancia de Helmholtz del aire. El aire fluye a una velocidad considerable a través de la válvula abierta. Cuando la válvula se cierra, el aire que aún no ha entrado en la válvula todavía tiene mucho impulso y se comprime contra la válvula, creando una bolsa de alta presión. Este aire a alta presión comienza a igualarse con el aire a menor presión en el colector. Debido a la inercia del aire, la ecualización tenderá a oscilar: al principio, el aire en el corredor estará a una presión más baja que la del colector. Luego, el aire en el colector intenta igualarse nuevamente hacia el corredor y la oscilación se repite. Este proceso ocurre a la velocidad del sonido y en la mayoría de los colectores sube y baja por el corredor muchas veces antes de que la válvula se abra nuevamente.
Cuanto menor sea el área de la sección transversal del corredor, mayores serán los cambios de presión en resonancia para un flujo de aire determinado. Este aspecto de la resonancia de Helmholtz reproduce un resultado del efecto Venturi . Cuando el pistón acelera hacia abajo, se reduce la presión en la salida del canal de admisión. Este pulso de baja presión llega al extremo de entrada, donde se convierte en un pulso de sobrepresión. Este pulso regresa a través del corredor y empuja el aire a través de la válvula. Luego la válvula se cierra.
Para aprovechar toda la potencia del efecto de resonancia de Helmholtz, la apertura de la válvula de admisión debe sincronizarse correctamente, de lo contrario el pulso podría tener un efecto negativo. Esto plantea un problema muy difícil para los motores, ya que la sincronización de las válvulas es dinámica y se basa en la velocidad del motor, mientras que la sincronización de los impulsos es estática y depende de la longitud del canal de admisión y de la velocidad del sonido. La solución tradicional ha sido ajustar la longitud del corredor de admisión para una velocidad específica del motor donde se desea el máximo rendimiento. Sin embargo, la tecnología moderna ha dado lugar a una serie de soluciones que implican sincronización de válvulas controlada electrónicamente (por ejemplo Valvetronic ) y geometría de admisión dinámica (ver más abajo).
Como resultado del "ajuste de resonancia", algunos sistemas de admisión de aspiración natural funcionan con una eficiencia volumétrica superior al 100%: la presión del aire en la cámara de combustión antes de la carrera de compresión es mayor que la presión atmosférica. En combinación con esta característica de diseño del colector de admisión, el diseño del colector de escape, así como el tiempo de apertura de la válvula de escape, se pueden calibrar de manera que se logre una mayor evacuación del cilindro. Los colectores de escape logran un vacío en el cilindro justo antes de que el pistón alcance el punto muerto superior. [ cita necesaria ] La válvula de entrada de apertura puede luego, en relaciones de compresión típicas, llenar el 10% del cilindro antes de comenzar el viaje hacia abajo. [ cita necesaria ] En lugar de lograr una presión más alta en el cilindro, la válvula de entrada puede permanecer abierta después de que el pistón alcanza el punto muerto inferior mientras el aire aún fluye hacia adentro. [ cita necesaria ] [ vago ]
En algunos motores, los conductos de admisión son rectos para ofrecer una resistencia mínima. Sin embargo, en la mayoría de los motores, los rodetes tienen curvas, algunas muy complicadas para lograr la longitud de rodete deseada. Estas vueltas permiten un colector más compacto y, como resultado, un embalaje más denso de todo el motor. Además, estos corredores "serpientes" son necesarios para algunos diseños de corredores divididos/de longitud variable y permiten reducir el tamaño del pleno . En un motor con al menos seis cilindros, el flujo de admisión promedio es casi constante y el volumen del pleno puede ser menor. Para evitar ondas estacionarias dentro del pleno, éste se hace lo más compacto posible. Cada uno de los canales de entrada utiliza una parte más pequeña de la superficie del pleno que la entrada, que suministra aire al pleno, por razones aerodinámicas. Cada corredor se coloca para tener casi la misma distancia a la entrada principal. Los corredores cuyos cilindros disparan muy cerca uno del otro no se colocan como vecinos.
En los colectores de admisión de 180 grados , originalmente diseñados para motores V8 con carburador, los dos planos, el colector de admisión de cámara dividida separa los pulsos de admisión que experimenta el colector en 180 grados en el orden de encendido. Esto minimiza la interferencia de las ondas de presión de un cilindro con las de otro, brindando un mejor torque gracias a un flujo suave a medio rango. Estos colectores pueden haber sido diseñados originalmente para carburadores de dos o cuatro cilindros, pero ahora se utilizan tanto con el cuerpo del acelerador como con inyección de combustible multipunto . Un ejemplo de este último es el motor Honda J que se convierte en un colector de un solo plano alrededor de 3500 rpm para obtener un mayor flujo máximo y potencia.
Los colectores elevadores de calor más antiguos con 'canales húmedos' para motores con carburador utilizaban la desviación de los gases de escape a través del colector de admisión para proporcionar calor de vaporización. La cantidad de desviación del flujo de gases de escape se controlaba mediante una válvula elevadora de calor en el colector de escape y empleaba un resorte bimetálico que cambiaba la tensión según el calor en el colector. Los motores de inyección de combustible actuales no requieren tales dispositivos.
Un colector de admisión de longitud variable ( VLIM ) es una tecnología de colector de motor de combustión interna . Existen cuatro implementaciones comunes. En primer lugar, se emplean dos canales de admisión discretos con diferentes longitudes y una válvula de mariposa puede cerrar el camino corto. En segundo lugar, los conductos de admisión se pueden doblar alrededor de un pleno común y una válvula deslizante los separa del pleno con una longitud variable. Los carriles rectos de alta velocidad pueden recibir tapones, que contienen pequeñas extensiones de carril largas. El pleno de un motor de 6 u 8 cilindros se puede dividir en mitades, con los cilindros pares en una mitad y los cilindros impares en la otra parte. Tanto los subplenums como la entrada de aire están conectados a una Y (especie de plenum principal). El aire oscila entre ambos subplenums, con una gran oscilación de presión allí, pero una presión constante en el plenum principal. Cada corredor desde un subplenum hasta el plenum principal se puede cambiar en longitud. En el caso de los motores en V, esto se puede implementar dividiendo un único pleno grande a alta velocidad del motor mediante válvulas deslizantes en él cuando se reduce la velocidad.
Como su nombre lo indica, VLIM puede variar la longitud del tracto de admisión para optimizar la potencia y el par , además de proporcionar una mejor eficiencia de combustible .
Hay dos efectos principales de la geometría de entrada variable:
Muchos fabricantes de automóviles utilizan tecnología similar con nombres diferentes. Otro término común para esta tecnología es sistema de inducción de resonancia variable ( VRIS ).
