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Análisis del resonador de Helmholtz aplicado a los múltiples de admisión de motores de combustión interna

Abstract:

Uno de los fenómenos que tienen lugar en los múltiples de admisión son los de la resonancia debida al movimiento del aire o mezcla aire combustible a través de sus conductos. El presente trabajo analiza las condiciones bajo las cuales un motor de combustión interna de cuatro tiempos y de un cilindro, puede alcanzar el efecto de resonancia, en función de parámetros constructivos del múltiple de admisión y en función de parámetros de funcionamiento del motor, como, por ejemplo, la velocidad de giro de este. Los cálculos serán realizados mediante la simulación a través del uso del software “Mathcad” y el análisis matemático a través de la ecuación desarrollada por Hermann Von Helmholtz, que define el efecto acústico de absorción de las frecuencias, aplicado a las variables que intervienen en la fase de admisión de un motor de combustión interna. Los cálculos con diferentes variantes demuestran que, para obtener el efecto de resonancia en motores convencionales, es necesario reducir el diámetro de las toberas de admisión, además que otro de los parámetros que tienen una influencia directa para generar el efecto de resonancia de Helmholtz es la cilindrada del motor, entre menor sea su cilindrada mayor será la longitud de su múltiple de admisión; mientras que, la relación de compresión no presenta ninguna influencia significativa. El cálculo y metodología presentados permite dimensionar, seleccionar los parámetros y componentes del motor para aprovechar el movimiento ondulatorio del fluido que viaja por el múltiple de admisión, comprimiendo en cierto grado el aire que ingresa al cilindro y mejorando adicionalmente el grado de mezclado entre el aire y el combustible teniendo muy en cuenta las longitudes y dimensiones de los colectores de admisión.