¿Cómo funcionan los colectores de admisión de longitud variable?

La longitud de los corredores de admisión tiene ciertos efectos en el funcionamiento del motor. Por ejemplo, los corredores de admisión más largos se utilizan para mejorar el par de torsión del extremo inferior (torque a bajas RPM), mientras que los corredores de admisión más cortos mejorarán la potencia del extremo superior (caballos de fuerza a altas RPM). Las longitudes variarán de un motor a otro, así como los objetivos de cada vehículo que impulsará el motor.

También hay que tener en cuenta el diámetro de cada corredor. Todo se correlaciona con la masa y la velocidad del flujo de aire. A través del rango de RPM, la velocidad del flujo de aire en los corredores aumenta, pero en algún momento, alcanza su máximo y no puede ir más rápido, lo que será limitante. A medida que aumenta la velocidad del flujo de aire, también lo hace su inercia. En la parte inferior de la carrera de admisión, la inercia del flujo de aire ayudará a empujar un poco más de aire hacia el cilindro, lo que ayudará a impulsar. Pero, si el corredor no es óptimo, eso no puede suceder.

Por ejemplo, un rodete largo y de diámetro más pequeño ayudará con el par motor bajo porque alcanzará antes el límite de velocidad, pero perjudicará la potencia máxima porque es demasiado restrictivo. Un corredor corto y de gran diámetro ayudará a la potencia máxima porque alcanzará la velocidad máxima más tarde, pero no ayudará al par motor bajo porque no puede obtener suficiente velocidad para generar inercia.

Ahora que sabe cuáles son las diferencias entre las longitudes de los corredores, puede imaginar por qué sería una buena idea tener un múltiple de corredores de longitud variable. Obtienes lo mejor de ambos mundos. Con un colector normal, debe elegir el colector exacto para cualquiera que sean sus objetivos. Si planea hacer muchas carreras de resistencia, probablemente lo mejor sería una variedad con corredores para respaldar la potencia máxima, como si estuviera haciendo autocross donde está en el rango de RPM más bajo la mayor parte del tiempo. , puede elegir un múltiple para mejorar mejor el par de torsión de bajo nivel. Todo varía y no hay una respuesta correcta o incorrecta para todas las aplicaciones. Pero va a haber un compromiso.

Sin embargo, para el conductor diario normal, no quiere comprometerse porque necesita el par de torsión de extremo bajo para conducir alrededor de un semáforo en semáforo, pero también necesita esa potencia en la parte superior para incorporarse a la autopista o rebasar a alguien.

Los colectores de corredores de longitud variable utilizan una válvula para alternar entre dos corredores según lo que requiera la situación. Cuando la carga del motor es alta (RPM bajas), el múltiple cambiará para usar un corredor más largo y más pequeño para obtener el par de torsión final bajo. Cuando la carga del motor es baja (RPM altas), el múltiple cambiará para usar un corredor más corto y más grande para ayudar con la potencia en la parte superior. Lo mejor de ambos mundos.

Descargo de responsabilidad : Esta es una explicación simplificada de colectores de admisión y corredores. Existe todo un mundo de ciencia entre tanques de compensación, más dinámicas de flujo de aire como turbulencias, remolinos, etc. y, por supuesto, cuando se trata de motores de inducción forzada (turbo, súper cargadores), estas reglas cambian.

Edito: Aquí hay una imagen

Puede ver como se describe en uno de los comentarios, hay un eje que controla un conjunto de mariposas. El eje girará, lo que reubicará las mariposas cambiando efectivamente las propiedades del corredor. El eje está modulado por vacío en esta imagen, como puede ver (comience el enlace y trabaje hacia la izquierda). Hay un modulador en forma de campana con una línea de vacío adjunta. Los modernos pueden usar más métodos electrónicos.

Las admisiones de longitud variable aumentan la presión del aire que ingresa al colector de admisión gracias a un fenómeno físico llamado resonancia de Helmholtz .

También se conoce como sobrealimentación dinámica , ya que evita el uso de un dispositivo mecánico (compresor/soplador) para aumentar la presión del aire de admisión.

¿Cómo Helmholtz aumenta la presión del aire?

Sin ser demasiado técnico, cualquier geometría de entrada de aire tiene una cierta frecuencia de Helmholtz asociada, al igual que soplar sobre el cuello de una botella abierta produce una cierta nota o tono.

A esta frecuencia, las moléculas de aire vibran más, lo que genera una presión más alta.

Entonces, ¿por qué ayuda variar la geometría de admisión efectiva?

Las RPM del motor determinarán la frecuencia con la que se abren y cierran las válvulas de admisión. Estas válvulas generan pulsos que se traducen en una firma de frecuencia.

La idea detrás de variar la geometría efectiva es lograr que la frecuencia de Helmholtz de la entrada de aire se sincronice con la frecuencia demandada por el motor en un rango de RPM .

Esto hace que el aire de admisión ingrese a los cilindros a una presión más alta. No hace falta decir que:

▲ Air Pressure → ▲ Bang → ▲ Torque → ▲ Power

Entonces, ¿cómo varían los fabricantes la geometría de admisión?

Hay muchas formas, cada una con sus propias ventajas y desventajas:

• Alargamiento/acortamiento de los corredores de admisión

  El Mazda 787B ganador de Le Mans '91 es un ejemplo temprano de esto; el video de YouTube vinculado muestra los corredores de admisión deslizándose hacia arriba y hacia abajo como un trombón.

  ▲ RPM → ▼ Length required
  

• Regulación entre dos conductos de admisión de diferentes longitudes

  Esto es lo que describe la respuesta de DustinDavis . Imagine el aire que fluye a través de dos conductos de admisión, uno largo y otro corto.

  Al final del corredor, una válvula de mariposa determina cuánto aire se extrae de cada corredor por turno. Cambiar la posición de la válvula cambia la longitud de admisión efectiva

• Sistemas de admisión oscilatorios

  Estas configuraciones utilizan la apertura y el cierre de las válvulas de admisión para controlar la geometría efectiva de la admisión.

Entonces, ¿por qué esta configuración no es más común?

A menudo, los costos superan los beneficios. Por mucho que lo deseemos, el poder no lo es todo.

Además, esta configuración ofrece solo modestas ganancias de potencia/par. Las ganancias típicas estarán en el rango de 3-5 % con este enfoque.