Sistema de admisión de vehículos

El funcionamiento de cualquier motor de combustión interna se basa en la combustión de una mezcla de aire y combustible en los cilindros de la unidad. Además del hecho de que se debe suministrar aire y material combustible (gasolina, diesel o gas) a cada cilindro, se necesita un cálculo preciso del volumen de cada sustancia, y deben mezclarse cualitativamente. A medida que mejoran los motores, también lo hacen los sistemas necesarios para maximizar su eficiencia.

La eficiencia del motor depende no solo de la calidad del sistema de combustible y del rendimiento del encendido. Si el combustible no se mezcla bien con el aire, la mayor parte no se quemará, pero se eliminará del automóvil a través del tubo de escape (se describe cómo afectará esto al convertidor catalítico aquí). Para aumentar la eficiencia, el respeto al medio ambiente y la eficiencia, se están mejorando varios parámetros de la unidad de potencia.

Consideremos qué papel juega el sistema de admisión en esto, en qué elementos está compuesto, cuál es su propósito, cuál es el principio de su funcionamiento.

¿Qué es un sistema de admisión de automóvil?

Los motores antiguos, que todavía se encuentran en los automóviles domésticos, no tenían un sistema de admisión como tal. El motor del carburador tiene un colector de admisión, cuyo tubo pasa a través del carburador hasta la entrada de aire. El dispositivo en sí tiene el siguiente principio de funcionamiento.

Cuando un pistón en un cilindro en particular completa una carrera de admisión, se genera un vacío en la cavidad. El mecanismo de distribución de gas abre la válvula de admisión. Un flujo de aire comienza a moverse a través del canal del distribuidor. Al pasar por la cámara de mezcla del carburador, ingresa una cierta cantidad de combustible (este volumen está regulado por los chorros, que se describen por separado). La limpieza del aire es proporcionada por un filtro de aire instalado en frente del carburador.

La mezcla se aspira al cilindro a través de una válvula abierta. Cualquier motor atmosférico tiene un principio de funcionamiento de vacío. En él, la mezcla aire-combustible ingresa de forma natural mediante un vacío en el colector de admisión. La entrada primitiva solo proporcionaba aire a la cámara del carburador.

Este sistema tiene un inconveniente importante: el funcionamiento de alta calidad del sistema depende directamente de la estructura de la ruta conectada a la culata. Además, a medida que el MTC pasa por el colector, una cierta cantidad de combustible puede caer sobre sus paredes, lo que afecta negativamente la economía del automóvil.

Cuando apareció el inyector (qué es y cómo funciona, se le dice por separado), se hizo necesario crear un sistema de admisión completo que tuviera la misma función: tomar aire y mezclarlo con combustible, pero su funcionamiento estaría controlado por la electrónica.

La electrónica calcula de manera más eficiente la proporción óptima de aire y volumen de combustible y mantiene este parámetro en diferentes modos de funcionamiento del motor de combustión interna. También proporciona un mejor llenado de cilindros a bajas velocidades del motor. Esta mejora en la admisión de la unidad aumenta su rendimiento sin incrementar el consumo de combustible. La relación óptima de aire a combustible es 14.7 / 1. El tipo mecánico de la admisión no es capaz de mantener esta proporción en diferentes modos de funcionamiento de la unidad.

Si antes el automóvil solo tenía un conducto de aire a través del cual fluía el aire naturalmente (su volumen estaba determinado por las propiedades físicas del conducto de aire y los actuadores), entonces un automóvil moderno recibe un sistema completo que consta de diferentes mecanismos que tienen control eléctrico. Están controlados por una ECU, gracias a lo cual el BTC es de mejor calidad.

Vale la pena mencionar que la gasolina, incluido el gas (se usa GLP no estándar o de fábrica) y los motores diesel reciben un sistema de admisión similar. Sin embargo, dependiendo del tipo de inyección, puede tener un dispositivo ligeramente diferente. En otra reseña habla de los tipos de sistemas de inyección.

El moderno sistema de admisión funciona en sincronía con otros sistemas de la máquina. Por ejemplo, esta lista incluye la recirculación de gases de escape y la inyección de combustible. Para llenar mejor los cilindros con una porción nueva de la mezcla de aire y combustible, a menudo se instala un turbocompresor en la entrada. ¿Qué es un turbocompresor en un automóvil? revisión separada.

El principio de funcionamiento del sistema de admisión.

El sistema de admisión funciona en función de la diferencia de presión entre el cilindro y la atmósfera. Aparece cuando el pistón se mueve hacia el punto muerto inferior en la carrera de admisión (cuando se realiza la carrera, las válvulas de admisión y escape están cerradas), y la válvula a través de la cual el aire y el combustible ingresan al tanque está abierta.

La cantidad de aire depende directamente del tamaño del cilindro en sí. Sin embargo, este volumen es ajustable para que el motor pueda funcionar a una velocidad reducida y, si es necesario, se puede girar más el cigüeñal (cuando el automóvil está acelerando). Para cambiar el modo de funcionamiento, se utiliza una válvula de aire especial llamada válvula de mariposa.

 En el carburador, este elemento está asociado al pedal del acelerador. Cuanto más se abre la válvula, más combustible entra en la ruta del colector de admisión. Los motores de inyección reciben un estrangulador especial. Tiene un pequeño motor eléctrico que está conectado a una unidad de control. Cuando el conductor presiona el pedal del acelerador, la computadora usa algoritmos programados para determinar hasta qué punto abrir la válvula de aire.

Para mantener la proporción ideal de aire y combustible, hay un sensor de acelerador cerca del acelerador, cuyas señales se envían a la unidad de control electrónico (en muchos sistemas modernos, se instalan dos sensores de aire: uno frente al amortiguador y el otro detrás de él). Habiendo recibido estos datos, la electrónica aumenta / disminuye la cantidad de combustible que se suministra a través de las boquillas de los inyectores (se describe su estructura y principio de funcionamiento en otro articulo).

Dependiendo del tipo de inyección, el tracto de entrada puede tener un diseño ligeramente diferente. Por ejemplo, en una modificación distribuida, el sistema de admisión participa en la formación de la mezcla. En este diseño, los inyectores se instalan en cada tubo del colector lo más cerca posible de las válvulas de admisión. La mayoría de las máquinas de inyección modernas reciben tal sistema.

Si el motor tiene inyección directa (en el caso de las unidades diésel, esta es la única modificación), entonces el sistema de admisión solo suministra a los cilindros una porción fresca de aire. En este caso, la combustión del combustible es lo más eficiente posible, ya que la mezcla se realiza directamente en la cavidad del cilindro sin pérdidas en el tracto de admisión.

Además, debido a las características de diseño de esta inyección (se instalan válvulas adicionales en el colector de admisión, su sincronización de funcionamiento es proporcionada por un eje común con un accionamiento eléctrico), el sistema de combustible puede proporcionar una formación de mezcla diferente. Hay dos tipos principales:

1. Tipo capa por capa. En este modo, la boquilla rocía combustible en el cilindro, distribuyéndolo tanto como sea posible por toda la cámara. La temperatura del aire entrante es alta, por lo que la gasolina comienza a evaporarse, mezclándose mejor con el aire. Este modo se utiliza a velocidades bajas y con cargas bajas en el motor de combustión interna.
2. Tipo homogéneo (homogéneo). Es esencialmente una mezcla magra. En teoría, la presión en el cilindro con las válvulas cerradas afecta directamente a la potencia del motor durante la combustión de la mezcla aire-combustible. A partir de esto, podemos concluir que para aumentar el par con el mínimo consumo de combustible, es necesario aumentar el volumen de aire que ingresa a la cámara. Sin embargo, en el caso de la inyección distribuida, se observa el siguiente problema. Si la proporción de BTC se cambia en la dirección de aumentar la cantidad de aire (mezcla pobre), dicha mezcla se encenderá mal. Por esta razón, este tipo de formación de mezcla no se utiliza en tipos distribuidos de sistemas de inyección. Pero en lo que respecta a la inyección directa, esto es real. La ignición pobre es posible debido al hecho de que se rocía una cantidad relativamente pequeña de combustible en las inmediaciones de la bujía. En comparación con la cantidad total de aire comprimido, hay poco combustible en el cilindro, pero debido al hecho de que hay una nube enriquecida cerca de los electrodos de las bujías, el motor no pierde su eficiencia incluso con ahorros significativos de combustible.

Aquí hay una animación rápida de cómo funciona el circuito VBM:

¿Cómo funciona el colector de admisión? (Animación 3D)

Dependiendo del tipo de sistema de combustible y del diseño de los actuadores, puede haber incluso más modos de este tipo. Cada uno de ellos es activado por la electrónica, que registra la velocidad del motor y la carga sobre él. Para proporcionar diferentes modos de formación de mezclas, cada fabricante utiliza sus propios mecanismos.

Por ejemplo, en algunos motores, se instalan boquillas multimodo especiales, y en otros, además de la válvula de mariposa, también se instalan válvulas de admisión. Dependiendo del modo, pueden abrirse y cerrarse independientemente de la válvula de mariposa.

Cuando la mezcla de aire / combustible se ha quemado, los gases de escape se eliminan a través del escape. Este es un sistema de vehículo diferente. Además de eliminar el escape, compensa las pulsaciones del flujo de gas y reduce el ruido del motor (para obtener más detalles sobre el diseño y el propósito del sistema de escape, lea aquí).

El servofreno también utiliza parcialmente el vacío generado en el colector de admisión. En el camino, está equipado con una válvula que corta el sistema de recirculación de gases de escape.

El esquema del sistema de admisión moderno incluye muchos sensores y actuadores diferentes, de modo que se ajusta en una fracción de segundo al modo de operación del motor o cargas cambiantes en la unidad de potencia. Algunos modelos modernos utilizan una tecnología especial, cuyo objetivo es mejorar la eficiencia del motor de combustión interna cambiando la longitud y la sección transversal del tracto de admisión.

Esta actualización le permite extraer el par máximo a una velocidad atmosférica reducida del motor. El diseño y principio de funcionamiento de un colector de longitud y sección variable se describen en detalle en otro articulo.

diseño

El dispositivo del sistema de admisión incluye los siguientes elementos:

• Toma de aire. Cada modelo de automóvil tiene su propio diseño. El elemento clave de esta unidad es el filtro de aire. Se coloca en una caja (a menudo es una bandeja sellada herméticamente por todos los lados, pero también hay filtros abiertos instalados directamente en la entrada de aire), que tiene un ramal abierto en un lado. A través de este orificio, el aire ingresa al elemento filtrante, se limpia y entra en la tubería de admisión. Se describen los detalles sobre los filtros de aire aquí.
• Acelerador. En su diseño moderno, es una válvula accionada eléctricamente que se instala en la tubería que va desde la entrada de aire al colector. Dependiendo de las necesidades y cargas del motor, la unidad de control electrónico emite un comando apropiado para abrir / cerrar la compuerta. Esto controla el flujo de aire interno.
• Receptor (o recolector). Se instala un colector de admisión entre el acelerador y la culata. Esta es una tubería compleja. Por un lado, tiene uno, y por otro, varios ramales (su número depende del número de cilindros en el bloque). El propósito de esta parte es distribuir el flujo de aire interno entre los cilindros. Si el sistema de combustible es de tipo distribuido, se hará un orificio en cada tubería en la que se fijará el inyector de combustible. En este caso, el sistema de admisión participa directamente en la formación de la mezcla de aire y combustible. Si el motor tiene inyección directa (los inyectores están cerca de las bujías o bujías incandescentes para motores diésel), entonces la admisión simplemente regula el suministro de aire.
• Trampillas de admisión. Se trata de válvulas adicionales que se instalan dentro de las tuberías del colector para regular el tipo de formación de la mezcla. Estos elementos se utilizan en motores de combustión interna con inyección directa.
• Sensores de aire. Registran la fuerza del flujo de aire delante y detrás del regulador, así como su temperatura. Las señales de estos sensores se envían a la unidad de control.

La ECU es responsable del funcionamiento sincrónico de todos los actuadores del sistema de admisión. Con base en las señales recibidas del pedal del acelerador, el sensor de flujo másico y otros sensores con los que está equipado el vehículo, la electrónica activa un algoritmo específico. Según el programa del cerebro, todos los dispositivos reciben simultáneamente las señales adecuadas.

Para qué sirve

Entonces, como puede ver, sin un sistema de admisión de alta calidad, que consta de un número diferente de sensores y actuadores, es imposible crear un automóvil económico, pero al mismo tiempo bastante dinámico y respetuoso con el medio ambiente.

El único inconveniente de los sistemas de admisión modernos es el costo y la complejidad del mantenimiento. Si el motor del carburador puede diagnosticarse y repararse con los esfuerzos de un mecánico de automóviles experimentado, entonces la electrónica se verifica solo en equipos especiales. Para repararlo, debe visitar un centro de servicio especializado.

Como complemento, sugerimos ver una conferencia en video sobre el sistema de admisión del automóvil:

Teoría de ICE: sistemas de admisión

Preguntas y respuestas

¿Qué es una ingesta de motor? Otro nombre es el sistema de admisión. Se trata de una entrada de aire conectada a una tubería que se ramifica en varias tuberías (una por cilindro). El sistema es necesario para suministrar aire fresco y formar un VTS.

¿Qué sucede si se agranda el colector de admisión? El alargamiento del colector aspirado dará como resultado una mayor resistencia de entrada, lo que resultará en una peor combustión del VTS. Esto resultará en una disminución del par y la potencia.