Técnica

Sistema de escape

El sistema de escape de un motor de 4 tiempos es generalmente una de las modificaciones que se hacen con mayor desconocimiento de su base teórica. Habitualmente se entiende que cuanto menos restrictivo sea el sistema mejor rendimiento proporcionará, pero hay muchos factores que entran en juego.

El diseño del sistema de escape no sólo influye en el rendimiento del motor, o el volumen del sonido, si no que se puede abarcar toda una gama de tonos diferentes dependiendo del diseño elegido.

Quisiera dividir este artículo en dos partes. En la primera hablaremos de cómo puede ayudar un sistema de escape a mejorar el rendimiento del motor. En la segunda explicaremos por qué motores con arquitecturas similares tienen sonidos completamente diferentes. En la entrada de hoy profundizaremos en las mejoras de rendimiento.

¿Cómo mejora el sistema de escape la eficiencia volumétrica del cilindro?

Las mejoras en la eficiencia volumétrica en el cilindro se obtienen aprovechando el pulso de escape del cilindro anterior, de modo que se genera un vacío tras dicho pulso que ayuda en el vaciado de la cámara de combustión y al llenado de la misma durante el momento en el que tanto la válvula de escape como la de admisión están abiertas.

Quisiera remarcar que, no sólo se favorece la expulsión de los gases de escape. Cuando la válvula de admisión se abre (aún en fase de escape) la mezcla puede entrar al cilindro aunque el pistón todavía no haya llegado al PMS (es decir, que sigue subiendo) gracias al vacío generado por el pulso de escape.

Este efecto se denomina barrido de escape.

exhaust_pulse
Flujo óptimo de los gases

El principal objetivo en el diseño de un sistema de escape es ajustarlo de modo que la presión negativa del pulso de escape de un cilindro llegue al conducto de escape del siguiente justo en el momento en que comienza esta fase.

Existen dos tipos de barrido de escape:

– Barrido inercial: Este proceso comienza en cuanto se abre la válvula de escape. Los gases discurren a través de la válvula, el conducto de escape y el tubo primario del colector; durante este trayecto los gases van dejando tras de sí una zona de baja presión, tanto mayor cuanto más lejos estén del cilindro. Si la zona de baja presión afecta a los conductos de escape del siguiente cilindro en orden de encendido en el momento adecuado, es decir, cuando la válvula de escape está comenzando a abrirse, dicha zona de baja presión ayudará a extraer los gases de escape. El tamaño de la zona de baja presión se puede variar manipulando el diámetro y longitud de los tubos primarios en el colector de escape.

exhaust_scavenging
Barrido de escape inercial

– Barrido de onda: Este proceso se debe a las ondas sonoras generadas en el motor. En cuanto la válvula de escape se abre, una onda sonora se desplaza por el sistema de escape a la velocidad del sonido, arrastrando consigo parte de los gases, lo cual ayuda en el vaciado del cilindro. Por contra, cuando esta onda llega al final del tubo primario se refleja, y la onda reflejada viaja en dirección opuesta hacia el conducto de escape, volviendo a arrastrar consigo gases en la dirección opuesta. El diseñador tendrá que optimizar el sistema para que la onda reflejada llegue al cilindro inmediatamente después de que la válvula de escape se haya cerrado.

Longitud y diámetro de los tubos primarios

Modificando la longitud del tubo primario conseguiremos alterar el tiempo que necesita la zona de baja presión para recorrer el sistema de escape hasta llegar al colector.

La necesidad de un tubo primario largo se reduce de forma proporcional a las revoluciones del motor, puesto que el tiempo entre explosiones de los cilindros es menor y el frente de baja presión tiene menos tiempo para recorrer el sistema de escape. Por otra parte, cuanto menor sea el diámetro de los tubos, más rápido se desplazarán los gases de escape

A bajas revoluciones se consiguen mayores ganancias de rendimiento con tubos primarios largos, que ayudarán con el barrido. A medida que aumentan las revoluciones del motor y por ello la velocidad de los gases de escape, se consigue un mejor rendimiento con tubos cortos, es por ello que el sistema de escape se tiene que diseñar siempre teniendo en cuenta las rpm en las que se quiere optimizar el funcionamiento del motor. También es muy importante que todos los tubos primarios tengan la misma longitud, de modo que no exista diferencia entre el efecto de barrido entre cilindros.

Cuando se unen en el colector, los tubos primarios se colocarán de forma consecutiva con respecto al orden de ignición, de modo que el pulso de un cilindro sea reforzado por el anterior.

Titaniummc4
Colector de escape

1 comentario en “Sistema de escape”

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s