Sistema d’admissió de vehicles

El funcionament de qualsevol motor de combustió interna es basa en la combustió d’una barreja d’aire i combustible als cilindres de la unitat. A més del fet que cal subministrar aire i material combustible (gasolina, gasoil o gas) a cada cilindre, es necessita un càlcul precís del volum de cada substància i s’ha de barrejar qualitativament. A mesura que els motors milloren, també ho fan els sistemes necessaris per maximitzar la seva eficiència.

L'eficiència d'un motor no només depèn de la qualitat del sistema de combustible i del rendiment de l'encesa. Si el combustible no es barreja bé amb l'aire, la major part no es cremarà, sinó que es traurà del cotxe a través del tub d'escapament (es descriu com afectarà això al convertidor catalític aquí). Per augmentar l'eficiència, el medi ambient i l'eficiència, s'estan millorant diversos paràmetres de la unitat de potència.

Considerem quin paper juga el sistema d'admissió en això, en quins elements consisteix, quin és el seu propòsit, quin és el principi del seu funcionament.

Què és un sistema d’admissió de cotxes

Els motors antics, que encara es troben en cotxes domèstics, no tenien un sistema d’admissió com a tal. El motor del carburador té un col·lector d’admissió, el tub del qual passa a través del carburador fins a la presa d’aire. El propi dispositiu té el següent principi de funcionament.

Quan un pistó d’un cilindre concret completa una carrera d’admissió, es genera un buit a la cavitat. El mecanisme de distribució de gas obre la vàlvula d’admissió. Un flux d’aire comença a moure’s pel canal del col·lector. En passar per la cambra de mescla del carburador, hi entra una certa quantitat de combustible (aquest volum està regulat pels dolls descrits per separat). La neteja de l’aire és proporcionada per un filtre d’aire instal·lat davant del carburador.

La barreja és aspirada al cilindre mitjançant una vàlvula oberta. Qualsevol motor atmosfèric té un principi de funcionament al buit. En ell, la barreja aire-combustible entra de forma natural mitjançant un buit al col·lector d’admissió. La presa primitiva només proporcionava aire a la cambra del carburador.

Aquest sistema té un desavantatge important: el funcionament d'alta qualitat del sistema depèn directament de l'estructura del recorregut connectat a la culata. A més, a mesura que el MTC passa pel col·lector, pot caure una certa quantitat de combustible a les seves parets, cosa que afecta negativament l’economia del cotxe.

Quan va aparèixer l’injector (què és i com funciona, s’explica) per separat), es va fer necessari crear un sistema d'admissió de ple dret que tingués la mateixa funció: prendre aire i barrejar-lo amb combustible, però el seu funcionament estaria controlat per l'electrònica.

L’electrònica calcula de manera més eficient la proporció òptima de volum d’aire i combustible i manté aquest paràmetre en diferents modes de funcionament del motor de combustió interna. També proporciona un millor ompliment dels cilindres a baixes velocitats del motor. Aquesta millora en la ingesta de la unitat augmenta el seu rendiment sense augmentar el consum de combustible. La relació òptima aire-combustible és de 14.7 / 1. El tipus mecànic de la presa no és capaç de mantenir aquesta proporció en diferents modes de funcionament de la unitat.

Si abans l’automòbil només tenia un conducte d’aire per on circulava l’aire de manera natural (el seu volum estava determinat per les propietats físiques del conducte d’aire i dels actuadors), llavors un automòbil modern rep tot un sistema format per diversos mecanismes que es controlen elèctricament. Estan controlats per una ECU, gràcies a la qual cosa el BTC és de millor qualitat.

Val a dir que la benzina, inclosa la gasolina (utilitzant GLP no estàndard o de fàbrica), i els motors dièsel reben un sistema d’admissió similar. No obstant això, segons el tipus d’injecció, pot tenir un dispositiu lleugerament diferent. En una altra ressenya parla dels tipus de sistemes d’injecció.

El modern sistema d’admissió funciona de manera sincronitzada amb altres sistemes de la màquina. Per exemple, aquesta llista inclou la recirculació de gasos d’escapament i la injecció de combustible. Per tal d’omplir millor els cilindres amb una nova porció de la mescla aire-combustible, sovint s’instal·la un turbocompressor a l’entrada. Què és un turbocompressor en un cotxe? revisió per separat.

El principi de funcionament del sistema d’admissió

El sistema d'admissió funciona sobre la base de la diferència de pressió entre el cilindre i l'atmosfera. Apareix quan el pistó es mou cap al punt mort inferior de la cursa d’admissió (quan es realitza la carrera, les vàlvules d’admissió i d’escapament estan tancades) i la vàlvula per on entra l’aire i el combustible al dipòsit està oberta.

La quantitat d'aire depèn directament de la mida del cilindre mateix. No obstant això, aquest volum es pot ajustar perquè el motor funcioni a una velocitat inferior i, si cal, es pot accionar més el cigonyal (quan el cotxe accelera). Per canviar el mode de funcionament, s’utilitza una vàlvula d’aire especial anomenada vàlvula d’acceleració.

 Al carburador, aquest element s’associa amb el pedal de l’accelerador. Com més s’obre la vàlvula, més combustible s’atrau al recorregut del col·lector d’admissió. Els motors d'injecció reben un estrangulament especial. Té un petit motor elèctric que està connectat a una unitat de control. Quan el conductor prem el pedal de l’accelerador, l’ordinador utilitza algoritmes programats per determinar fins a quin punt obrir la vàlvula d’aire.

Per mantenir la proporció ideal d’aire i combustible, hi ha un sensor d’accelerador a prop de l’accelerador, els senyals des del qual s’envien a la unitat de control electrònic (en molts sistemes moderns s’instal·len dos sensors d’aire: un davant de l’amortidor i l’altra darrere). Un cop rebudes aquestes dades, l'electrònica augmenta / disminueix la quantitat de combustible que es subministra a través dels brocs de l'injector (es descriu la seva estructura i principi de funcionament en un altre article).

Segons el tipus d’injecció, el tracte d’admissió pot tenir un disseny lleugerament diferent. Per exemple, en una modificació distribuïda, el sistema d’admissió participa en la formació de mescles. En aquest disseny, els injectors s’instal·len a cada canonada del col·lector el més a prop possible de les vàlvules d’admissió. La majoria de les màquines d'injecció modernes reben aquest sistema.

Si el motor té una injecció directa (en el cas de les unitats dièsel, aquesta és l’única modificació), el sistema d’admissió només subministra als cilindres una nova part d’aire. En aquest cas, la combustió del combustible és el més eficaç possible, ja que la mescla té lloc directament a la cavitat del cilindre sense pèrdues a la via d’admissió.

A més, a causa de les característiques de disseny d’aquesta injecció (s’instal·len vàlvules addicionals al col·lector d’admissió, la seva sincronització de funcionament és proporcionada per un eix comú amb accionament elèctric), el sistema de combustible pot proporcionar diferents formacions de barreja. Hi ha dos tipus principals:

1. Tipus de capa per capa. En aquest mode, el broc aspira combustible al cilindre, distribuint-lo tant com sigui possible per tota la cambra. La temperatura de l’aire d’entrada és elevada, a causa de la qual la gasolina comença a evaporar-se, millor barrejant-se amb l’aire. Aquest mode s’utilitza a baixes velocitats i a baixes càrregues al motor de combustió interna.
2. Tipus uniforme (homogeni). És essencialment una barreja magra. En teoria, la pressió del cilindre amb les vàlvules tancades afecta directament la potència del motor durant la combustió de la mescla aire-combustible. A partir d’això, es pot concloure que, per augmentar el parell motor al mínim consum de combustible, és necessari augmentar el volum d’aire que entra a la cambra. No obstant això, en el cas de la injecció distribuïda, s’observa el següent problema. Si es modifica la proporció de BTC en la direcció d’augmentar la quantitat d’aire (barreja magra), aquesta mescla s’encendrà malament. Per aquest motiu, aquest tipus de formació de mescles no s'utilitza en sistemes distribuïts d'injecció. Però pel que fa a la injecció directa, això és real. Es pot fer una ignició fluïda pel fet que es ruixa un volum relativament reduït de combustible a la rodalia immediata de la bugia. En comparació amb la quantitat total d’aire comprimit, hi ha poc combustible al cilindre, però a causa del fet que hi ha un núvol enriquit a prop dels elèctrodes de la bugia, el motor no perd la seva eficiència fins i tot amb un important estalvi de combustible.

Aquí teniu una animació ràpida de com funciona el circuit de mescla variable:

Com funciona el col·lector d'admissió? (animació 3D)

Segons el tipus de sistema de combustible i el disseny dels actuadors, pot haver-hi encara més modes. Cadascun d’ells és activat per l’electrònica, que registra la velocitat del motor i la càrrega que suposa. Per proporcionar diferents modes de formació de mescles, cada fabricant utilitza els seus propis mecanismes.

Per exemple, en alguns motors s’instal·len broquets especials multimode i en altres, a més de la vàlvula d’acceleració, també s’instal·len vàlvules d’admissió. Segons el mode, es poden obrir i tancar independentment de la vàlvula d’acceleració.

Quan la barreja d’aire / combustible s’ha cremat, els gasos d’escapament s’eliminen per l’escapament. Es tracta d’un sistema de vehicles diferent. A més d’eliminar els gasos d’escapament, compensa les pulsacions del flux de gas i redueix el soroll del motor (per obtenir més detalls sobre el disseny i el propòsit del sistema d’escapament, llegiu aquí).

El reforç de fre també utilitza parcialment el buit generat al col·lector d'admissió. Al llarg del camí, està equipat amb una vàlvula que talla el sistema de recirculació de gasos d’escapament.

L’esquema del modern sistema d’admissió inclou molts sensors i actuadors diferents, a causa dels quals s’ajusta en una fracció de segon al mode de funcionament del motor o al canvi de càrregues de la unitat de potència. Alguns models moderns utilitzen una tecnologia especial, l'objectiu de la qual és millorar l'eficiència del motor de combustió interna canviant la longitud i la secció transversal del sistema d'admissió.

Aquesta actualització permet extreure el parell màxim a velocitats atmosfèriques reduïdes. El disseny i principi de funcionament d’un col·lector amb una longitud i una secció variables es descriu detalladament a un altre article.

Construcció

El dispositiu del sistema d'admissió inclou els elements següents:

• Presa d'aire. Cada model de cotxe té el seu propi disseny. L’element clau d’aquesta unitat és el filtre d’aire. Es col·loca en una carcassa (sovint es tracta d’una safata hermèticament segellada per tots els costats, però també hi ha filtres oberts instal·lats directament a la presa d’aire), que té un tub de derivació obert per un costat. A través d’aquest forat, l’aire entra a l’element filtrant, es neteja i entra al tub d’admissió. Es descriuen detalls sobre els filtres d’aire aquí.
• Accelerador. En el seu disseny modern, es tracta d’una vàlvula d’acció elèctrica que s’instal·la a la canonada que va des de la presa d’aire fins al col·lector. Depenent de les necessitats i càrregues del motor, la unitat de control electrònic emet una ordre adequada per obrir / tancar l'amortidor. Això controla el flux d'aire intern.
• Receptor (o col·leccionista). S'instal·la un col·lector d'admissió entre l'accelerador i la culata. Es tracta d’una canonada complexa. D’una banda, en té un i, de l’altra, diversos tubs de derivació (el seu nombre depèn del nombre de cilindres del bloc). L’objectiu d’aquesta part és distribuir el flux d’aire intern entre els cilindres. Si el sistema de combustible és de tipus distribuït, es farà un forat a cada canonada en el qual es fixarà l'injector de combustible. En aquest cas, el sistema d’admissió participa directament en la formació de la barreja aire-combustible. Si el motor té una injecció directa (els injectors estan a prop de les bugies o de les bujies incandescents dels motors dièsel), la presa simplement regula el subministrament d’aire.
• Solapes d'admissió. Es tracta de vàlvules addicionals que s’instal·len a l’interior de les canonades del col·lector per regular el tipus de formació de mescles. Aquests elements s’utilitzen en motors de combustió interna amb injecció directa.
• Sensors d'aire. Registren la força del flux d’aire davant i darrere de l’amortidor, així com la seva temperatura. Els senyals d’aquests sensors s’envien a la unitat de control.

L’ECU és responsable del funcionament síncró de tots els actuadors del sistema d’admissió. Basat en els senyals rebuts del pedal del gas, el sensor de cabal de massa i altres sensors amb els quals el vehicle està equipat, l’electrònica activa un algorisme específic. D'acord amb el programa del cervell, tots els dispositius reben simultàniament els senyals adequats.

Per a què serveix

Per tant, com podeu veure, sense un sistema d’admissió d’alta qualitat, format per un nombre diferent de sensors i actuadors, és impossible crear un cotxe econòmic, però al mateix temps força dinàmic i respectuós amb el medi ambient.

L’únic inconvenient dels sistemes d’admissió moderns és el cost i la complexitat del manteniment. Si el motor del carburador es pot diagnosticar i reparar amb l’esforç d’un mecànic automàtic experimentat, l’electrònica només es comprova en equips especials. Per reparar-lo, heu de visitar un centre de serveis especialitzat.

Com a addició, suggerim veure una conferència en vídeo sobre el sistema d’admissió del cotxe:

Teoria de l’ICE: sistemes d’admissió

Preguntes i respostes:

Què és una presa de motor? Un altre nom és el sistema d'admissió. Es tracta d'una presa d'aire connectada a una canonada que es ramifica en diversos tubs (un per cilindre). El sistema és necessari per subministrar aire fresc i formar un VTS.

Què passa si s'amplia el col·lector d'admissió? L'allargament del col·lector aspirat donarà lloc a una major resistència a l'entrada, la qual cosa donarà lloc a una combustió més pobre del VTS. Això provocarà una disminució del parell i la potència.