Впускной коллектор

редактировать
автомобильная техника Карбюраторы, используемые в качестве впускных направляющих Вид в разрезе впускного патрубка оригинального трактора Fordson (включая впускной коллектор, испаритель, карбюратор и топливопроводы)

В автомобилестроении, впускной коллектор или впуск коллектор (в американском английском ) - это часть двигателя, которая подает смесь топлива / воздуха в цилиндры. Слово многообразие происходит от древнеанглийского слова manigfeald (от англосаксонского слова manig [много] и feald [неоднократно]) и относится к умножению одного (трубы) на множество.

Напротив, выпускной коллектор собирает выхлопные газы из нескольких цилиндров в меньшее количество труб - часто до одной.

Основная функция впускного коллектора состоит в том, чтобы равномерно распределять смесь сгорания (или просто воздух в двигателе с прямым впрыском) к каждому впускному отверстию в головке (ах) цилиндров. Равномерное распределение важно для оптимизации эффективности и производительности двигателя. Он также может служить опорой для карбюратора, корпуса дроссельной заслонки, топливных форсунок и других компонентов двигателя.

Из-за движения вниз поршней и ограничения, вызванного дроссельной заслонкой, в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением искрового зажигания возникает во впускном коллекторе существует частичное разрежение (ниже, чем атмосферное давление ). Этот вакуум в коллекторе может быть значительным и может использоваться в качестве источника вспомогательной энергии автомобиля для привода вспомогательных систем: усиленных тормозов, устройств контроля выбросов, круиз-контроль, зажигание опережение, дворники, электрические стеклоподъемники, клапаны системы вентиляции и т. Д.

Этот вакуум может также может использоваться для отвода картерных газов поршня из картера двигателя. Это известно как система принудительной вентиляции картера, в которой газы сжигаются вместе с топливно-воздушной смесью.

Впускной коллектор исторически производился из алюминия или чугуна, но использование композитных пластмассовых материалов становится все более популярным (например, большинство 4-цилиндровых Chrysler, Ford Zetec 2.0, Duratec 2.0 и 2.3, а также серии GM Ecotec ).

Содержание

  • 1 Турбулентность
  • 2 Объемный КПД
  • 3 Впускной коллектор переменной длины
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки

Турбулентность

Карбюратор или топливные форсунки разбрызгивают капли топлива в воздух в коллекторе. Из-за электростатических сил и конденсации из пограничного слоя часть топлива образует лужи вдоль стенок коллектора, а из-за поверхностного натяжения топлива мелкие капли могут объединяться в более крупные капли в воздушном потоке. Оба действия нежелательны, потому что они создают несоответствия в соотношении воздух-топливо. Турбулентность на впуске помогает разбивать капли топлива, улучшая степень распыления. Лучшее распыление обеспечивает более полное сгорание всего топлива и помогает уменьшить детонацию двигателя за счет увеличения фронта пламени. Для достижения этой турбулентности обычно оставляют поверхности впускных и впускных каналов в головке цилиндров шероховатыми и неотшлифованными.

При всасывании полезна только определенная степень турбулентности. Как только топливо достаточно распылено, дополнительная турбулентность вызывает ненужные падения давления и снижение производительности двигателя.

Объемный КПД

Сравнение стандартного впускного коллектора для двигателя Volkswagen 1,8T (вверху) с изготовленным по индивидуальному заказу, используемым на соревнованиях (внизу). В коллекторе, изготовленном по индивидуальному заказу, направляющие к впускным каналам на головке блока цилиндров намного шире и имеют более плавный конус. Это различие улучшает объемный КПД впуска топлива / воздуха в двигатель.

Конструкция и ориентация впускного коллектора является основным фактором объемного КПД двигателя. Резкие изменения контура вызывают падение давления, в результате чего в камеру сгорания поступает меньше воздуха (и / или топлива); высокопроизводительные коллекторы имеют плавные контуры и плавные переходы между соседними сегментами.

В современных впускных коллекторах обычно используются бегунки, отдельные трубы, идущие к каждому впускному отверстию на головке блока цилиндров, которые выходят из центрального объема или «камеры давления» под карбюратором. Целью бегуна является использование свойства воздуха резонанса Гельмгольца. Воздух проходит через открытый клапан со значительной скоростью. Когда клапан закрывается, воздух, который еще не вошел в клапан, все еще имеет большой импульс и сжимается против клапана, создавая карман высокого давления. Этот воздух высокого давления начинает выравниваться с воздухом более низкого давления в коллекторе. Из-за инерции воздуха выравнивание будет иметь тенденцию к колебаниям: сначала воздух в бегунке будет под более низким давлением, чем в коллекторе. Затем воздух в коллекторе пытается уравновеситься обратно в бегунок, и колебания повторяются. Этот процесс происходит со скоростью звука, и в большинстве коллекторов бегунок проходит вверх и вниз много раз, прежде чем клапан снова откроется.

Чем меньше площадь поперечного сечения бегунка, тем выше изменение давления при резонансе для данного воздушного потока. Этот аспект резонанса Гельмгольца воспроизводит один результат эффекта Вентури. Когда поршень ускоряется вниз, давление на выходе впускного рабочего колеса уменьшается. Этот импульс низкого давления проходит до входного конца, где он преобразуется в импульс избыточного давления. Этот импульс возвращается через бегунок и нагнетает воздух через клапан. Затем клапан закрывается.

Чтобы использовать всю мощность резонансного эффекта Гельмгольца, открытие впускного клапана должно быть правильно рассчитано по времени, иначе импульс может иметь отрицательный эффект. Это представляет собой очень сложную проблему для двигателей, поскольку синхронизация клапанов является динамической и зависит от частоты вращения двигателя, тогда как синхронизация импульсов статична и зависит от длины впускного коллектора и скорости звука. Традиционное решение заключалось в настройке длины впускной рамы для конкретной скорости двигателя, при которой желательна максимальная производительность. Однако современные технологии привели к появлению ряда решений, связанных с электронным управлением фазами газораспределения (например, Valvetronic ) и динамической геометрией впуска (см. Ниже).

В результате «настройки на резонанс» некоторые системы впуска без наддува работают с объемным КПД выше 100%: давление воздуха в камере сгорания перед тактом сжатия превышает атмосферное давление. В сочетании с этой конструктивной особенностью впускного коллектора, конструкция выпускного коллектора, а также время открытия выпускного клапана могут быть откалиброваны таким образом, чтобы обеспечить большую откачку воздуха из цилиндра. Выпускные коллекторы создают разрежение в цилиндре непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней мертвой точки. Затем открывающийся впускной клапан может - при обычных степенях сжатия - заполнить 10% цилиндра перед тем, как начать движение вниз. Вместо достижения более высокого давления в цилиндре впускной клапан может оставаться открытым после того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, в то время как воздух все еще втекает.

В некоторых двигателях впускные направляющие прямые для минимального сопротивления. Однако в большинстве двигателей полозья имеют изгибы, некоторые из которых очень извилистые для достижения желаемой длины полозья. Эти витки позволяют получить более компактный коллектор с более плотной упаковкой всего двигателя. Кроме того, эти "змеевиковые" бегуны необходимы для некоторых конструкций бегунов переменной длины / разделения, и позволяют уменьшить размер камеры. В двигателе как минимум с шестью цилиндрами усредненный впускной поток почти постоянен, а объем нагнетания может быть меньше. Чтобы избежать стоячих волн в камере статического давления, она сделана максимально компактной. Каждый из впускных желобов использует меньшую часть поверхности камеры статического давления, чем воздухозаборник, который подает воздух в камеру по аэродинамическим причинам. Все бегунки размещаются на одинаковом расстоянии от главного входа. Бегуны, чьи цилиндры стреляют близко друг к другу, не считаются соседями.

В впускных коллекторах с поворотом на 180 градусов, первоначально разработанных для карбюраторных двигателей V8, в двух плоскостях раздельный впускной коллектор разделяет импульсы впуска, которые испытывает коллектор, на 180 градусов в порядке зажигания.. Это сводит к минимуму интерференцию волн давления одного цилиндра с волнами давления другого, обеспечивая лучший крутящий момент за счет плавного среднего потока. Такие коллекторы, возможно, изначально были разработаны для двух- или четырехкамерных карбюраторов, но теперь они используются как с дроссельной заслонкой, так и с многоточечным впрыском топлива. Примером последнего является двигатель Honda J, который преобразуется в одноплоскостной коллектор около 3500 об / мин для увеличения пикового расхода и мощности.

В более старых коллекторах стояка тепла с «мокрыми бегунами» для карбюраторных двигателей использовался отвод выхлопных газов через впускной коллектор для обеспечения испарения тепла. Величина отклонения потока выхлопных газов регулировалась клапаном стояка тепла в выпускном коллекторе и использовалась биметаллическая пружина, которая изменяла натяжение в соответствии с теплом в коллекторе. В современных двигателях с впрыском топлива такие устройства не требуются.

Впускной коллектор с изменяемой длиной

Нижний впускной коллектор на двигателе Mazda Miata 1999 года выпуска, показывающий компоненты системы впуска с изменяемой длиной.

A Впускной коллектор с изменяемой длиной (VLIM ) - технология коллектора двигателя внутреннего сгорания. Существуют четыре распространенных реализации. Во-первых, используются два дискретных впускных желоба разной длины, а дроссельная заслонка может закрыть короткий путь. Во-вторых, всасывающие желоба могут быть изогнуты вокруг общей камеры статического давления, а скользящий клапан отделяет их от камеры статического давления переменной длины. Прямые высокоскоростные бегуны могут быть оснащены пробками, которые содержат небольшие удлинители. Камера статического давления 6- или 8-цилиндрового двигателя может быть разделена на две части, при этом цилиндры с четным зажиганием в одной половине и цилиндры с нечетным зажиганием в другой части. Обе вспомогательные камеры и воздухозаборник соединены с Y (своего рода главной камерой статического давления). Воздух колеблется между обеими подкамеронными камерами с сильными колебаниями давления там, но постоянным давлением в основной камере. Длина каждого бегунка от вспомогательной до основной камеры может быть изменена. Для двигателей V это может быть реализовано путем разделения одной большой камеры статического давления на высоких оборотах двигателя с помощью скользящих клапанов в нее, когда скорость уменьшается.

Как следует из названия, VLIM может изменять длину впускного тракта, чтобы оптимизировать мощность и крутящий момент, а также обеспечить лучшую топливную экономичность..

Существует два основных эффекта переменной геометрии впуска:

  • Эффект Вентури : при низких об / мин скорость воздушного потока увеличивается за счет направления воздуха по пути с ограниченной производительностью ( площадь поперечного сечения). Больший путь открывается при увеличении нагрузки, так что в камеру может попасть большее количество воздуха. В конструкции с двойным верхним кулачком (DOHC) воздушные каналы часто соединяются с отдельными впускными клапанами, поэтому более короткий путь можно исключить, отключив сам впускной клапан.
  • Повышение давления : настроенный впускной канал может иметь легкий эффект повышения давления, аналогичный эффекту нагнетания низкого давления, из-за резонанса Гельмгольца. Однако этот эффект возникает только в узком диапазоне оборотов двигателя, на который напрямую влияет длина впуска. Переменное потребление может создать две или более "горячих точек" под давлением. Когда скорость всасываемого воздуха выше, динамическое давление, толкающее воздух (и / или смесь) внутри двигателя, увеличивается. Динамическое давление пропорционально квадрату скорости всасываемого воздуха, поэтому, делая канал более узким или длинным, скорость / динамическое давление увеличивается.

Многие производители автомобилей используют схожие технологии с разными названиями. Другой общий термин для этой технологии - индукционная система с переменным резонансом (VRIS ).

Транспортные средства с изменяемой геометрией впуска
  • Audi : 2,8-литровый газовый двигатель V6 (1991–98); Двигатели V8 объемом 3,6 и 4,2 литра, с 1987 г. по настоящее время
  • Alfa Romeo : 2.0 TwinSpark 16v - 155 л.с. (114 кВт)
  • BMW : DISA и Системы DIVA
  • Dodge : 2.0 A588 - ECH (2001–2005), используемые в Dodge Neon R / T 2001–2005 модельного года
  • Ferrari : 360 Modena, 550 Maranello
  • Ford VIS (Система впуска с переменным резонансом ): на их 2,9-литровом 24V Cosworth (BOB) на основе Двигатель Ford Cologne V6 в более поздней модели Ford Scorpio
  • Ford DSI (двухступенчатый впуск ): на их Duratec 2,5- и 3,0-литровые двигатели V6, и он также был найден на Yamaha V6 в Taurus SHO
  • Ford: Модульные двигатели V8 Ford имеют либо впускной коллектор. Runner Control (IMRC) для двигателей 4V или клапан управления движением заряда (CMCV) для двигателей 3V.
  • Ford: двигатель 2.0L Split Port в функциях Ford Escort и Mercury Tracer впускной коллектор с регулируемой геометрией впускного коллектора
  • General Motors : 3.9L LZ8 / LZ9 V6, 3.2L LA3 V6 и 4.3L V6 в некоторых S10 и Sonomas второго поколения
  • GM Daewoo : версии DOHC двигателей E-TEC II
  • Holden : Alloytec
  • Honda : Integra, Legend, NSX, Prelude
  • Hyundai : XG V6
  • Isuzu : Isuzu Rodeo, используется во втором поколении V6, 3,2 л (6VD1) Rodeos
  • Jaguar : AJ-V6
  • Lancia : VIS
  • Mazda : VICS (переменная инерционная зарядка система ) используется в двигателях Mazda FE-DOHC и двигателях Mazda B семейства рядных 4s и VRIS (индукционная система с переменным сопротивлением) в семействе двигателей Mazda K двигателей V6. Обновленная версия этой технологии используется в новом двигателе Mazda Z, который также используется компанией Ford как Duratec.
  • Mercedes-Benz
  • MG : MG ZS 180 MG ZT 160, 180 и 190
  • Mitsubishi : Cyclone используется в семействе двигателей 2.0L I4 4G63.
  • Nissan : I4, V6, V8
  • Opel (или Vauxhall): TwinPort - современные версии Ecotec Family 1 и Ecotec Family 0 прямо- 4 двигателя; аналогичная технология используется в 3,2 л 54 ° V6 двигатель
  • Peugeot : 2,2 л I4, 3,0 л V6
  • Porsche : VarioRam - 964, 993, 996, Boxster
  • Proton : Campro CPS и VIMProton Gen-2 CPS и Proton Waja CPS ; Proton Campro IAFM - 2008 Proton Saga 1.3
  • Renault : Clio 2.0RS
  • Rover : Rover 623, Rover 825, Rover 75 v6, Rover 45 v6
  • Subaru Legacy 1989–1994 JDM EJ20 2,0-литровый атмосферный DOHC, 16-клапанный, плоский 4
  • Subaru SVX 1992–1997 EG33 3,3-литровый атмосферный DOHC, 24-клапанный, плоский 6-цилиндровый
  • Subaru Legacy и Subaru Impreza 1999–2001 JDM EJ20 2,0-литровый атмосферный DOHC, 16-клапанный, 4-цилиндровый
  • Toyota : T-VIS - (Toyota Variable Induction System ), используемых в ранних версиях двигателей 3S-GE, 7M-GE и 4A-GE, и ACIS (индукционная система акустического контроля)
  • Volkswagen : 1,6 л I4, VR6, W8
  • Volvo : VVIS (Volvo система переменного впуска ) - двигатели Volvo B5254S и B5204S, установленные на автомобилях Volvo 850. Более длинные впускные каналы используются между 1500 и 4100 об / мин при нагрузке 80% или выше.

См. Также

Ссылки

На Викискладе есть материалы, относящиеся к Впускные коллекторы.
Последняя правка сделана 2021-05-24 03:05:53
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте