Teoría: Largo del conducto de admisión

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lhosry
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Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por lhosry »

Bueno visto el otro post del otro día, paso a despejar algunas dudas sobre el largo de la admisión y el porqué de si sirve o no levantar el carburador, o por lo menos en que situaciones conviene o no hacerlo. Partamos de la base que esto se utiliza en motores aspirados, a carburador o inyección, con alimentación individual por cilindro o con un solo carburador.

Volviendo a citar lo dicho antes, el ciclo de admisión es una onda de presión y vacio, esa onda se genera por la oscilación de el/los pistones. El vacio se produce con la bajada del pistón y la presión con el aire que corre a llenar ese vacío. La armonización de este ciclo es conocida como efecto RAM. Lo que se busca es que cuando en un extremo del conducto hay vacio (en la válvula), en el otro extremo haya presión. El largo del conducto muchas veces está limitado por reglamentos que por lo general tienden a limitar los largos o a usar un múltiple en especial. Pero como en nuestro caso nuestra preparación es libre vamos a optar por la mejor condición (o la que nos parezca adecuada).

La onda rebota cuando se produce en el conducto un cambio brusco de sección debido a una descompresión severa. Es decir, que el largo de nuestro conducto se tomara desde la válvula hasta en caso de un carburador por cilindro, hasta la punta del carburador (normalmente la trompeta). En el caso de un motor con inyección, hasta la unión de conducto con el plenum, y finalmente, en el caso de motores con un solo carburador, se toma desde donde se dividen los conductos dentro del múltiple (por lo general es el peor de los casos).

Antes de empezar a calcularlo tenemos que tener bien definido el límite que vamos a buscar en nuestro motor, el número máximo de RPM’s, ya que este incidirá directamente en el largo del conducto.
Puesto esto así, vamos a mencionar que hay varias armónicas (principalmente 4) en la que este fenómeno se produce, de las cuales solo vamos a utilizar 3 ya que la armónica de 1er, orden haría que nuestros carburadores queden en el baúl del auto (no creo que nos guste que pasen 4 caños por el medio :jaja: ).

Vamos a poner como ejemplo un supuesto motor que gira como máximo a 8000 RPM.

Entonces nos quedan las armónicas de 2do, 3ro. Y 4to orden.

La armónica de 2do orden es efectiva entre el 88% y el 108% de las RPM, y el efecto ronda el 10% de la potencia.

Es decir que en nuestro motor aprovechara este efecto entre las 7040 y las 8640 RPM.
La fórmula para el cálculo de esta armónica es:
3.352.800/RPM máx.= Largo del conducto en mm
Para 8000 RPM: 3.352.800/8000= 419.1 mm

La armónica de 3er orden es efectiva entre el 91% y el 106% de las RPM, y el efecto ronda el 7%

La fórmula para esta armónica es:
2.463.300/RPM máx.=Largo del conducto en mm
Para 8000 RPM: 2.463.300/8000= 307.9 mm

La armónica de 4to orden es efectiva entre el 93% y el 104% de las RPM, y el efecto ronda el 4%.

La fórmula para esta armónica es:
1.879.600/RPM máx.= Largo del conducto en mm
Para 8000 RPM: 1.879.600/RPM máx.= 234.95 mm

Estas condiciones no tienen en cuenta el RCA del árbol de levas, por lo que su cálculo es orientativo y la prueba final se hace con muchas horas de trabajo en el banco de pruebas. Ojo! 5mm varían completamente la historia por lo que este cálculo resulta muy útil a fin de obtener el resultado final. Es por ello que en motores con un solo carburador levantar el carburador solo sirve si es para tomar aire fresco o para solucionar un problema flujométrico (normalmente regido por un reglamento).

Bueno espero que esto les sirva, es lo que me enseñaron a mi y lo mejor es que me lo han demostrado
:de: Saludos a todos!! bye bye!
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GabrielMk2
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por GabrielMk2 »

Muy buena Data Ingeniero garibaldi :yeaaaa:
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Nico_Swift
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por Nico_Swift »

Vos la tenes todas :D
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Caaarlo
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por Caaarlo »

lhosry escribiste:Lo que se busca es que cuando en un extremo del conducto hay vacio (en la válvula), en el otro extremo haya presión.
En realidad esa es una condicion INDESEABLE. En el otro extremo siempre hay presion (atmosférica), y en el lado de la valvula, siembre habrá succión, pero el efecto ram intenta evitar que se produzca vacío debido a la succión, para llenar mejor el cilindro. Intenta que se produzca un pulso de presión durante el ciclo de admisión.. y no uno de vacío.

Lo que verdaderamente se trata de lograr con el conducto sintonizado, es que en un rango determinado de RPM, exista presión en el lado de la valvula, en el momento en que esta se abre, logrando que entre mas aire que si existiese algun vacío. Algo asi como lo que hace un turbo, pero para aumentar la presion, utiliza un efecto natural de resonancia. Hace que la onda de presión llegue justo en el momento que la valvula se abre.

De la misma manera, del lado de escape, se sintoniza el largo para maximizar la evacuacion de gases. Como se hace ? al reves que en la admisión. Se genera un pulso de VACIO en el momento de apertura de valvula, maximizando la evacuación de gases.
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lhosry
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por lhosry »

Si quiza no me exprese bien pero fue lo que quise decir, tambien por eso aclare que solo era para motores aspirados. Gracias por corregirlo!! :de:
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NikosCar
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por NikosCar »

buenos datos y se nota que saben mucho respeto)
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Caaarlo
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por Caaarlo »

lhosry escribiste:Si quiza no me exprese bien pero fue lo que quise decir, tambien por eso aclare que solo era para motores aspirados. Gracias por corregirlo!! :de:
Si, en los turbos se puede aplicar el mismo concepto, de hecho se aplica todavía en competición. Pero la tendencia actual de motores turbos de calle es hacer un multiple no resonante y manejar la curva de torque a gusto mediante un booster de turbo. Donde le falta torque, le dan mas presion... donde le sobra, le quitan presion. Y así aparecen los motores con curvas de torque planas en un rango de RPM bastante grande.
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soxnealo
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por soxnealo »

Wow, gracias chicos por compartir esta info para los menos sabiondos del foro!
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GTI-Leito
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por GTI-Leito »

mi duda es... los largos de admision de nuestros autos esta bien calculado? y de no estarlo... si se pusiese la medida acorde a nuestro auto cuanto mejoraria?
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GTI-Leito
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por GTI-Leito »

revolviendo entre los "recortes" de articulos en la web en el extraible encontre algo .....
El sistema de admisión variable se utiliza para mejorar la entrada de aire a los cilindros en dependencia del régimen al que se encuentre el motor, mejorando directamente el par motor a esos regímenes y en consecuencia las prestaciones de motor.

Los colectores de admisión convencionales no disponen de la flexibilidad, con la que cuentan los colectores de admisión variable, para adaptarse a los distintos regímenes del motor.

Con los colectores de admisión convencionales se consigue un par motor elevado a un numero de revoluciones bajo o una potencia elevada para un numero de revoluciones alto, pero no se consigue las dos condiciones a la vez, por eso la necesidad de un sistema eficaz para todos los regímenes de funcionamiento del motor.

Los sistemas de admisión variable generalmente se utilizan en motores con cuatro válvulas por cilindro para compensar la falta de par motor a bajo número de r.p.m...

Los tubos de admisión en motores con carburador o con inyección monopunto, necesitan, para una distribución uniforme de la mezcla de aire-gasolina, tubos cortos individuales de igual longitud para cada cilindro, lo que imposibilita diseñar un sistema de admisión variable optimo para estos motores. Al contrario en los motores con sistemas de inyección multipunto, donde el combustible es inyectado en el tubo de admisión o directamente en la cámara de combustión (inyección directa) a muy poca distancia delante de la válvula de admisión. En estos sistemas los tubos de admisión transportan solo aire lo que permite un buen diseño de los tubos para mejorar la admisión de aire.

Las dimensiones de los tubos del colector de admisión deberían adaptarse al número de revoluciones del motor. Lo ideal sería disponer de sistemas de aspiración ajustables en continuo, en los que los conductos se alargaran y encogieran, para poder graduar la longitud de los tubos desde la válvula de admisión del motor hasta el colector. Estos sistemas de aspiración ajustables en continuo son muy complicados, caros y difíciles de fabricar.

En estos últimos años se han hecho grandes progresos. La marca Audi, por ejemplo, ha sustituido en su motor V8 el múltiple de admisión con tubos variables de dos fases (tubo largo y estrecho para bajas r.p.m. y tubo ancho y corto para altas r.p.m.) por otro de tres fases. Honda también utiliza para sus motores V6 un sistema de aspiración de tres fases.

Pero ha sido BMW la que se atrevido, con la introducción de su motor de 8V con Valvetronic de la serie 7 (año 2001), el primer fabricante que instalo un sistemas de aspiración continuo. Está formado por una carcasa de magnesio, a la cual también se han montado externamente las toberas del combustible y de inyección. La geometría interna tan compleja del engranaje de velocidad variable fabricado de material plástico solo pudo llevarse a cabo gracias a la alta tecnología. La pieza compleja gira sobre rodamientos y experimenta torsión por medio de un servomotor eléctrico. La longitud de los tubos de admisión varía de 670 a 230 mm. Hasta 3500 r.p.m. se mantiene, en principio, toda su longitud.

La mayoría de los fabricantes de automóviles no pueden permitirse tal inversión y, por motivos económicos, prefieren los múltiples de admisión con dos fases para diferentes longitudes y secciones de los tubos de admisión. La forma que se elige para el conducto de aspiración depende tanto del modo de construcción del respectivo motor, como del número de cilindros. El número de cilindros juega un papel importante, por cuanto que determina la forma de oscilaciones y la fuerza de las pulsaciones en el sistema de aspiración.

Podemos mejorar la admisión de aire teniendo en cuenta:

Las dimensiones de los tubos de la admisión: Los conductos de admisión para instalaciones de inyección multipunto, son independientes y se unen en un depósito colector, comunicado con la atmósfera a través de una mariposa de paso.

La mejora de la admisión de aire depende de la longitud y configuración del tubo y de las revoluciones del motor. Las aperturas de las válvulas de admisión crean un movimiento de aire hacia el depósito, donde se produce la vuelta de los mismos hacia el cilindro a gran velocidad, por esta razón a estos tubos se les denomina también como tubos oscilantes de admisión. Los tubos oscilantes de admisión anchos y cortos repercuten favorablemente en la admisión de aire a altas r.p.m... Los tubos largos y delgados mejoran la admisión a bajas r.p.m...

La estructura o configuración de los tubos de admisión: dependiendo del número de cilindros del motor, se puede estructurar un sistema de admisión tal, que mejore la entrada de aire, aprovechando el efecto de la resonancia que se produce en los conductos de admisión. El sistema de admisión para un motor de 6 cilindros en línea optimizado para aprovechar las ventajas del efecto de la resonancia, se configura uniendo los cilindros que tienen iguales intervalos de encendido mediante tubos cortos, a un depósito común por cada grupo, estos depósitos comunican con la atmósfera a través de un depósito único, y una mariposa de estrangulación le pone en contacto con la atmósfera, la conexión se hace con unos tubos de resonancia orientados que aumentan la velocidad del aire.



La separación de los depósitos de los dos grupos de cilindros con dos tubos de resonancia impide que se solapen los fenómenos de flujo en dos cilindros vecinos en orden de encendido. Si el orden de encendido es: 1-5-3-6-2-4 no hay dos admisiones seguidas dentro de cada depósito. La clasificación de los modelos de admisión variable con los que nos podemos encontrar son los siguientes:

Admisión variable por longitud del colector: Son generalmente los más usados, constan de dos longitudes distintas de conductos hacia el cilindro: una larga para regímenes bajos y otra corta para alto régimen. De esta forma se adapta la frecuencia de entrada del aire tanto para regímenes bajos como altos.

A medida que aumenta el régimen (numero de r.p.m.) debería disminuir la longitud y aumentar el diámetro de los conductos, de manera que se mantenga la inercia de los gases sin producir perdidas de carga. Para conseguir una admisión variable por longitud del colector se utilizan unas mariposas, controladas electrónicamente, que regulan el paso de aire o de la mezcla eligiendo el conducto de admisión largo o corto (2 fases) según sea el número de r.p.m. del motor.

Admisión variable por resonancia: Esta basada en el fenómeno vibratorio del aire de admisión, provocado por la apertura de las válvulas de los diferentes cilindros del motor, en el colector de admisión.

La frecuencia de entrada de los gases dependerá de la longitud y sección del colector y las pulsaciones originadas en los mismos facilitarán su entrada al interior de los cilindros a una presión mayor que la atmosférica. Las ondas de presión y depresión se desplazan por el interior de los conductos con una frecuencia que varia con el régimen del motor.

Las dimensiones del colector de admisión determinan que a cierto número de r.p.m. del motor la frecuencia de las oscilaciones produce un efecto de sobrealimentación de los cilindros por resonancia.

Pero, para que la resonancia sea efectiva, los pulsos del aire que se desplazan por los colectores, tienen que llegar sincronizados,"en fase", con la apertura de las válvulas de admisión del motor.

Como las válvulas de admisión de cada pistón accionadas por el árbol de levas se abren y cierran secuencialmente y sus tiempos de cierre y apertura van variando en función de la velocidad de giro, así como varían la compresibilidad del aire y las frecuencias pulsantes, para mantener siempre sincronizada la entrada de los pulsos es necesario ir variando la geometría de los colectores (longitud y diámetro) en función de la velocidad de giro del motor.

Si se incorpora un dispositivo que varia tales dimensiones, se conseguirá mejorar el llenado a diferente número de revoluciones. Este sistema funciona añadiendo una toma adicional de aire a cada cilindro con un mando de mariposa que abra a alto régimen, puesto que se mejorará la entrada de aire de admisión.

Sistema de admisión variable por longitud del colector: La expresión "por longitud del colector" no tiene por qué ser siempre la variación de la longitud del colector también se puede variar el diámetro del colector. Los motores en línea de 4 cilindros ofrecen la posibilidad de desarrollar los colectores de admisión que cumplan las características de los sistemas de admisión variable, con cuatro tubos articulados de igual longitud que desembocan en la mayoría de los casos formando un ángulo recto en un colector, en cuyo extremo abierto se sitúa la pieza de conexión para la válvula de mariposa. En los motores de 4 válvulas por cilindro, tenemos 2 válvulas de admisión, por lo que podemos utilizar en vez de un conducto de admisión por cada cilindro, 2 conductos, uno para cada válvula de admisión. Uno de los conductos estará controlado por una válvula mariposa, para cortarlo a bajas r.p.m. y abrirlo a altas r.p.m. Para poder funcionar con un inyector por cilindro, se realiza una pequeña abertura en la pared de separación entre ambos conductos Justo antes de llegar a las válvulas de admisión. La marca Toyota utiliza este sistema y lo denomina T-VIS (Toyota Variable Induction System), a bajas r.p.m., solo está abierto un conducto, para darle velocidad a la entrada de aire a los cilindros. A partir de 4650 r.p.m. se abre la mariposa del segundo conducto de cada cilindro, por lo que tenemos la máxima sección para la entrada de aire.

La admisión variable por longitud de colector, además de aprovechar la velocidad del aire para conseguir una mezcla más homogénea y completa, también puede aprovechar las características acústicas de los conductos de admisión, consiguiendo un efecto de sobrealimentación del motor. Para conseguir este efecto de sobrealimentación, los conductos del colector tienen que tener un diseño muy estudiado y adaptado a la cilindrada del motor y al número de r.p.m. del mismo. Este diseño no siempre es posible ya que es costosa económicamente su fabricación y hay ocasiones, en que falta espacio en el vano motor.

Un colector que aprovecha tanto la característica de las dimensiones del colector como un diseño adecuado para beneficiarse de las características acústicas del mismo, es el utilizado por la marca Citroen, en sus motores multiválvulas. Este sistema de admisión se denomina ACAV (Admisión de Características Acústicas Variables). Este sistema de admisión permite mediante cuatro trampillas internas para obtener dos longitudes y diámetro de colectores diferentes. Estas trampillas se accionan neumáticamente por medio de una electroválvula que corta o permite el paso del vacío que actúa sobre las cápsulas de vacío. Cuando el régimen del motor está comprendido entre 1000 y 5000 r.p.m., la electroválvula es activada, las trampillas están cerradas y el aire recorre el colector más largo, de forma que favorece el par. Cuando el régimen es superior a las 5000 r.p.m., la electroválvula corta el vacío, la trampilla se abre y toma el conducto más corto a fin de favorecer la potencia máxima. También se utilizan sistemas de admisión variable para motores de inyección directa de gasolina. En este caso no se busca tanto, el mejor llenado de los cilindros, sino la misión de crear un flujo de aire que se adapte a los modos de funcionamiento (mezcla estratificada, mezcla homogénea) de los motores de inyección directa.

Sistema de admisión variable por resonancia

El funcionamiento de una admisión variable resonante es como la que hemos explicado anteriormente, la única diferencia es que en vez de tener dos depósitos ahora tenemos un solo deposito dividido en dos partes por una válvula mariposa resonante- En la admisión variable resonante existe una combinación de los sistemas de tubo de resonancia y de tubo oscilante. Cuando la válvula mariposa resonante está abierta (altas r.p.m.) el depósito se convierte en un solo volumen. Se origina entonces un colector de aire para los tubos oscilantes de admisión cortos. Cuando el régimen del motor es bajo (r.p.m. bajas) la válvula mariposa resonante está cerrada, entonces el sistema se comporta como un sistema de admisión resonante. Utilizado principalmente en motores en "V", motores de cilindros horizontales "boxer" y también en motores en línea con 6 o más cilindros.

En motores de más de 4 cilindros, por ejemplo los de 6 cilindros, el efecto de sobrealimentación por resonancia se ve disminuido porque las pulsaciones de las válvulas al abrir y cerrar se compensan entre ellas en el colector. Sin embargo el sistema de admisión por resonancia funciona de forma óptima para motores de 3 cilindros, porque en ese caso una válvula de admisión se cierra, cuando la otra justo empieza a abrirse. Para aprovechar las ventajas mencionadas en los motores de 3 cilindros, en los motores de 6 cilindros se divide el colector de admisión por la mitad mediante una válvula mariposa, trabajando el motor ahora como si fuera dos motores de 3 cilindros.

Esta solución se da por ejemplo en el motor de los Opel Omega 3000 y Senator, con el sistema de admisión "DualRam".

Sistema Dual Ram de Opel: Por medio de un tubo de aspiración adecuado con una válvula de mariposa conmutable se divide el motor de 6 cilindros, en 2 motores de 3 cilindros cuando las r.p.m. son bajas, con esto se consigue un par motor elevado. A partir de aproximadamente 4000 r.p.m. se abre la válvula de mariposa y el modo de funcionamiento se modifica volviendo el motor a trabajar como un 6 cilindros, con esto se genera una potencia elevada. Dependiendo de la conformación y del ajuste del sistema de aspiración, puede producirse otro incremento de potencia para un numero de r.p.m. muy elevado, si se vuelve a cerrar la válvula de mariposa a partir de aproximadamente 6000 r.p.m.

Sistema VarioRam de Porsche: Porsche utiliza en su modelo 964 Carrera un sistema de admisión resonante combinado con unos conductos oscilantes de admisión de longitud variable, que tienen tres estados de funcionamiento según sea el numero de revoluciones del motor. Las tres fases de funcionamiento son:

Hasta las 5000 r.p.m., la parte resonante del colector de admisión está cerrado por la válvula mariposa.

De 5000 a 5800 r.p.m., se abre la válvula mariposa entrando en funcionamiento la parte resonante del colector de admisión dividiéndose el motor en dos motores de 3 cilindros por la válvula mariposa.

A partir de las 5800 r.p.m., se abre la válvula mariposa resonante (3), ahora el colector ya no se divide en dos, ahora es uno solo para los 6 cilindros.

Los colectores de admisión del Porsche Boxster están moldeados con material plástico, además de ser más fáciles de fabricar, son más económicos. Pesan menos que los metálicos de fundición y el flujo de aire que circula por su interior es más uniforme.

La baja conductividad térmica del plástico contribuye a que no se calienten con el calor que emite el bloque del motor y por tanto el aire llega más fresco a los cilindros.

La marca BMW utiliza para el motor en línea de 6 cilindros del M5, 3,6 litros 315 CV, un sistema de aspiración con una válvula mariposa interna adicional. De ese modo, se aprovecha el efecto de la llamada sobrealimentación por oscilación resonante de la admisión, gracias a la cual se pueden mejorar la potencia y el par motor, si bien esto sólo es así dentro de un margen de revoluciones estrecho.

Otro modelo de admisión resonante de BMW, en este caso se trata de un: sistema de aspiración "diferenciado", utilizado en el motor de 6 cilindros y 3 litros de BMW (M54), con sistema de resonancia y alimentación de aire de turbulencia. Este sistema de admisión se divide en dos sistemas completamente diferentes: para altas r.p.m. y plenas cargas dispone de un sistema de admisión resonante con una válvula mariposa que regula las dimensiones del colector de admisión adaptándose al nº de r.p.m. del motor.

Para bajos regímenes del motor (bajas r.p.m.) existe un sistema de admisión completamente separado del resonante, que dispone de un control propio (válvula reguladora de turbulencia) y secciones transversales reducidas, así como unos calibres de turbulencia que aumentan la velocidad del flujo del aire cuando entra en los cilindros.
Un abrazo y que les sirva la info.
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soxnealo
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por soxnealo »

GTI-Leito escribiste:mi duda es... los largos de admision de nuestros autos esta bien calculado? y de no estarlo... si se pusiese la medida acorde a nuestro auto cuanto mejoraria?
Tengo entendido que el multiple de admision del cultus es bastante mas corto... pero la verdad yo no entiendo nada de esto :lol:
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lhosry
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Re: Teoría: Largo del conducto de admisión

Nota por lhosry »

Suelen estar calculados para el regimen de maxima potencia, y depende para la armonica que este calculado...