O sistema de admissão no motor de quatro tempos de um automóvel tem como objetivo principal introduzir o máximo possível de mistura de ar-combustível dentro do cilindro. Uma maneira de ajudar a admissão é ajustar o comprimento dos dutos.
Quando a válvula de admissão está aberta, o ar é sugado para dentro do motor, de forma que o ar no duto de admissão se move mais rapidamente em direção ao cilindro. Quando a válvula de admissão se fecha repentinamente, esse ar pára bruscamente e se comprime, formando uma área de alta pressão. Essa onda de alta pressão percorre seu caminho até o duto de admissão, para longe do cilindro. Quando ele atinge a extremidade do duto de admissão, onde o duto se conecta a um tubo de distribuição de admissão, a onda de pressão bate e volta pelo duto de admissão.
Se o duto de admissão tem o comprimento certo, essa onda de pressão voltará à válvula de entrada assim que ela se abrir para a realização do próximo ciclo. Esta pressão extra ajuda a capturar mais mistura de ar-combustível dentro do cilindro, agindo efetivamente como um turbocompressor.
O problema dessa técnica é que ela proporciona benefício apenas em uma faixa de velocidade bastante limitada. A onda de pressão viaja à velocidade do som (o que depende da densidade do ar) em direção ao duto de admissão. A velocidade apresenta pequenas variações dependendo da temperatura do ar e da velocidade na qual ela se movimenta, mas uma boa estimativa para a velocidade do som seria 396 metros por segundo (m/s). Vamos tentar ter uma idéia do comprimento que o duto de admissão deve ter para tirar vantagem deste efeito.
Digamos que o motor esteja girando a 5 mil rpm. A válvula de admissão de ar se abre uma vez a cada duas revoluções (720 graus), mas vamos supor que elas permanecem abertas por 250 graus. Isso significa que existem 470 graus entre o tempo em que a válvula de entrada de ar se fecha e de quando ela abre novamente. A 5 mil rpm, o motor levará 0,012 segundos para girar uma revolução, e 470 graus corresponde a cerca de 1,3 revolução, assim ele levará 0,0156 segundos entre o tempo em que a válvula se fecha e o tempo em que ela se abre novamente. A 396,24 m/s multiplicado por 0,0156 segundos, a onda de pressão viajaria cerca de 6,096 m. Mas, como ela precisa ir até o duto de admissão e depois retornar, este deveria ter a metade desse comprimento ou cerca de 3,048 m.
Duas coisas se tornam aparentes depois da realização deste cálculo:
o ajuste do duto de admissão de ar surtirá algum efeito apenas em uma intervalo de rpm bastante curto. Se refizermos o cálculo considerando 3000 rpm, o comprimento calculado será completamente diferente;
3,048 m é muito comprimento. Você não pode encaixar dutos que se estendam abaixo do capô de um carro tão facilmente assim.
Não há muito o que fazer para resolver o primeiro problema. Uma entrada ajustada tem seu principal benefício em uma faixa de velocidade bem limitada. Mas existe uma maneira de encurtar os dutos de admissão e ainda obter algum benefício com a onda de pressão. Se encurtarmos o comprimento do duto de admissão usando um fator quatro, alterando o seu comprimento para 0,762 m, a onda de pressão viajará para cima e para baixo do duto quatro vezes antes que a válvula de admissão se abra novamente. Mas ela ainda atinge a válvula no tempo certo.
Existem muitas particularidades e truques usados nos sistemas de admissão. Por exemplo, é vantajoso que o ar de admissão se mova o mais rapidamente possível para dentro dos cilindros, pois isto aumenta a turbulência e mistura melhor o combustível com o ar. Uma maneira de aumentar a velocidade do ar é usar um duto de admissão com diâmetro menor. Como dificilmente o mesmo volume de ar entra no cilindro a cada ciclo, se este ar for bombeado através de um duto com diâmetro menor, deverá se mover mais rapidamente.
A desvantagem da utilização de dutos de admissão com diâmetro menor é que, em velocidades altas do motor, quando um volume grande de ar está passando através dos dutos, a restrição do diâmetro menor pode inibir o fluxo de ar. Assim, é melhor ter dutos com diâmetro maior para grandes volumes de fluxo de ar com velocidades mais altas. Alguns fabricantes de automóveis tentam usufruir do melhor dos dois mundos usando dutos de entrada duplos para cada cilindro, um com um diâmetro pequeno e um com diâmetro grande. Eles usam uma válvula borboleta para bloquear o duto com diâmetro grande, com velocidades de motor mais baixas, para usufruirem do desempenho obtido com o duto estreito. Então, a válvula é desbloqueada com velocidades de motor mais altas para reduzir a restrição de admissão de ar e aumentar a potência de saída.
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