El sistema de admisión de aire: cómo funciona

Todos los motores de combustión interna, desde pequeños motores de scooter hasta colosales motores de barcos, requieren dos cosas básicas para funcionar, oxígeno y combustible, pero simplemente arrojar oxígeno y combustible a un contenedor no hace un motor. Los tubos y las válvulas guían el oxígeno y el combustible al interior del cilindro, donde un pistón comprime la mezcla que se encenderá. La fuerza explosiva empuja el pistón hacia abajo, lo que obliga al cigüeñal a girar, lo que le da al usuario fuerza mecánica para mover el vehículo, hacer funcionar los generadores y bombear agua, por nombrar algunas de las funciones de un motor de automóvil.

El sistema de admisión de aire es fundamental para el funcionamiento del motor, ya que recoge el aire y lo dirige a los cilindros individuales, pero eso no es todo. Siguiendo una molécula de oxígeno típica a través del sistema de admisión de aire, podemos aprender qué hace cada parte para mantener su motor funcionando de manera eficiente. (Según el vehículo, estas piezas pueden estar en un orden diferente).

El tubo de admisión de aire frío generalmente se encuentra en un lugar donde puede extraer aire del exterior del compartimento del motor, como un guardabarros, la rejilla o la toma de aire del capó. El tubo de entrada de aire frío marca el comienzo del paso del aire a través del sistema de entrada de aire, la única abertura por la que puede entrar el aire. El aire del exterior del compartimento del motor suele tener una temperatura más baja y más denso, por lo que es más rico en oxígeno, que es mejor para la combustión, la potencia de salida y la eficiencia del motor.

Filtro de aire del motor

Luego, el aire pasa a través del filtro de aire del motor, generalmente ubicado en una "caja de aire". El "aire" puro es una mezcla de gases: 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y trazas de otros gases. Dependiendo de la ubicación y la temporada, el aire también puede contener numerosos contaminantes, como hollín, polen, polvo, suciedad, hojas e insectos. Algunos de estos contaminantes pueden ser abrasivos y causar un desgaste excesivo en las piezas del motor, mientras que otros pueden obstruir el sistema.

Una pantalla generalmente evita la entrada de partículas más grandes, como insectos y hojas, mientras que el filtro de aire atrapa las partículas más finas, como polvo, suciedad y polen. El filtro de aire típico captura del 80% al 90% de partículas de hasta 5 µm (5 micrones es aproximadamente el tamaño de un glóbulo rojo). Los filtros de aire premium capturan del 90% al 95% de las partículas de hasta 1 µm (algunas bacterias pueden tener un tamaño de aproximadamente 1 micrón).

Medidor de flujo de masa de aire

Para medir correctamente cuánto combustible inyectar en un momento dado, el módulo de control del motor (ECM) necesita saber cuánto aire ingresa al sistema de admisión de aire. La mayoría de los vehículos usan un medidor de flujo de masa de aire (MAF) para este propósito, mientras que otros usan un sensor de presión absoluta del colector (MAP), generalmente ubicado en el colector de admisión. Algunos motores, como los turboalimentados, pueden utilizar ambos.

En los vehículos equipados con MAF, el aire pasa a través de una pantalla y paletas para "enderezarla". Una pequeña parte de este aire pasa a través de la parte del sensor del MAF que contiene un cable caliente o un dispositivo de medición de película caliente. La electricidad calienta el cable o la película, lo que provoca una disminución de la corriente, mientras que el flujo de aire enfría el cable o la película y aumenta la corriente. El ECM correlaciona el flujo de corriente resultante con la masa de aire, un cálculo crítico en los sistemas de inyección de combustible. La mayoría de los sistemas de admisión de aire incluyen un sensor de temperatura del aire de admisión (IAT) en algún lugar cerca del MAF, a veces parte de la misma unidad.

Tubo de entrada de aire

Después de la medición, el aire continúa a través del tubo de entrada de aire hasta el cuerpo del acelerador. En el camino, puede haber cámaras de resonancia, botellas "vacías" diseñadas para absorber y cancelar las vibraciones en la corriente de aire, suavizando el flujo de aire en su camino hacia el cuerpo del acelerador. También es bueno tener en cuenta que, especialmente después del MAF, no puede haber fugas en el sistema de admisión de aire. Permitir que entre aire no medido al sistema sesgaría las relaciones aire-combustible. Como mínimo, esto podría hacer que el ECM detecte un mal funcionamiento, estableciendo códigos de diagnóstico de fallas (DTC) y la luz de verificación del motor (CEL). En el peor de los casos, es posible que el motor no arranque o funcione mal.

Turbocompresor e intercooler

En vehículos equipados con turbocompresor, el aire pasa a través de la entrada del turbocompresor. Los gases de escape hacen girar la turbina en la carcasa de la turbina, haciendo girar la rueda del compresor en la carcasa del compresor. El aire entrante se comprime, lo que aumenta su densidad y contenido de oxígeno; más oxígeno puede quemar más combustible para obtener más potencia de motores más pequeños.

Debido a que la compresión aumenta la temperatura del aire de admisión, el aire comprimido fluye a través de un intercooler para reducir la temperatura y reducir la posibilidad de que el motor haga ruido, detonación y preencendido.

Cuerpo del acelerador

El cuerpo del acelerador está conectado, ya sea electrónicamente o mediante un cable, al pedal del acelerador y al sistema de control de crucero, si está equipado. Cuando pisa el acelerador, la placa del acelerador, o válvula de "mariposa", se abre para permitir que fluya más aire hacia el motor, lo que aumenta la potencia y la velocidad del motor. Con el control de crucero activado, se utiliza un cable o señal eléctrica independiente para operar el cuerpo del acelerador, manteniendo la velocidad deseada del vehículo por parte del conductor.

Control de aire de ralentí

En ralentí, como cuando se está sentado en un semáforo o al navegar por inercia, una pequeña cantidad de aire todavía necesita ir al motor para mantenerlo funcionando. En algunos vehículos más nuevos, con control electrónico del acelerador (ETC), la velocidad de ralentí del motor se controla mediante ajustes minuciosos en la válvula del acelerador. En la mayoría de los otros vehículos, una válvula de control de aire en ralentí (IAC) separada controla una pequeña cantidad de aire para mantener la velocidad en ralentí del motor. El IAC puede ser parte del cuerpo del acelerador o estar conectado a la entrada a través de una manguera de entrada más pequeña, fuera de la manguera de entrada principal.

Colector de admisión

Una vez que el aire de admisión pasa a través del cuerpo del acelerador, pasa al colector de admisión, una serie de tubos que suministra aire a las válvulas de admisión de cada cilindro. Los colectores de admisión simples mueven el aire de admisión a lo largo de la ruta más corta, mientras que las versiones más complejas pueden dirigir el aire a lo largo de una ruta más tortuosa o incluso múltiples rutas, dependiendo de la velocidad y la carga del motor. Controlar el flujo de aire de esta manera puede generar más potencia o eficiencia, según la demanda.

Válvulas de admisión

Finalmente, justo antes de llegar al cilindro, las válvulas de admisión controlan el aire de admisión. En la carrera de admisión, generalmente de 10 ° a 20 ° BTDC (antes del punto muerto superior), la válvula de admisión se abre para permitir que el cilindro ingrese aire a medida que el pistón baja. Unos pocos grados ABDC (después del punto muerto inferior), la válvula de admisión se cierra, lo que permite que el pistón comprima el aire a medida que regresa al TDC.

Como puede ver, el sistema de admisión de aire es un poco más complicado que un simple tubo que va al cuerpo del acelerador. Desde el exterior del vehículo hasta las válvulas de admisión, el aire de admisión toma una ruta serpenteante, diseñada para entregar aire limpio y medido a los cilindros. Conocer la función de cada parte del sistema de admisión de aire también puede facilitar el diagnóstico y la reparación.