 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( февраль 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
В автомобильной технике , впускной коллектор или впускной коллектор (в американском английском ) является частью двигателя , который подает топливо / воздух смесь к цилиндрам . Слово « многообразие» происходит от древнеанглийского слова manigfeald (от англосаксонского manig [много] и feald [неоднократно]) и относится к умножению одного (трубы) на множество. [1]
В отличие от этого, выпускной коллектор собирает выхлопные газы из нескольких цилиндров в меньшее количество труб - часто вплоть до одной.
Основная функция впускного коллектора - равномерное распределение смеси сгорания (или просто воздуха 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 поршней вниз и ограничения, вызываемого дроссельной заслонкой, в поршневом двигателе с возвратно-поступательным искровым зажиганием во впускном коллекторе существует частичный вакуум (ниже атмосферного давления ). Этот вакуум в коллекторе может быть значительным и может использоваться в качестве источника вспомогательной энергии автомобиля для привода вспомогательных систем: тормозов с усилителем , устройств контроля выбросов, круиз-контроля , опережения зажигания , дворников , электрических стеклоподъемников , клапанов системы вентиляции и т. Д.
Этот вакуум также можно использовать для откачки 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 пластиковых материалов становится все более популярным (например, большинство 4-цилиндровых двигателей Chrysler, Ford Zetec 2.0, Duratec 2.0 и 2.3, а также серия Ecotec от GM ).
Турбулентность [ править ]
Карбюратор или топливные форсунки распыления капель 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 позволяет более полно сжечь все топливо и снизить 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 поступлении полезна только определенная степень турбулентности. Как только топливо достаточно распылено, дополнительная турбулентность вызывает ненужные падения давления и снижение производительности двигателя.
Объемная эффективность [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Июль 2008 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Конструкция и ориентация впускного коллектора являются 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, выходящие из центрального объема или «камеры давления» под карбюратором. Цель бегуна - воспользоваться резонансом Гельмгольца.свойство воздуха. Через открытый клапан воздух проходит 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 мощь 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 является статической и зависит от длины впускного коллектора и скорости звука. Традиционное решение заключалось в настройке длины впускного коллектора 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 резонанса» 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. [ необходима цитата ] Открывающийся впускной клапан может тогда - при типичных степенях сжатия - заполнить 10% цилиндра перед началом движения вниз. [ необходима цитата ]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 поступает внутрь. [ Необходима цитата ] [ неопределенно ]
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" направляющие необходимы для некоторых конструкций направляющих переменной длины / разъема, и позволяют размер камеры статического давления.быть уменьшенным. 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 впускной желоб использует меньшую часть поверхности камеры статического давления, чем воздухозаборник, который подает воздух в камеру статического давления по аэродинамическим причинам. Все бегунки размещаются на одинаковом расстоянии от главного входа. Бегуны, чьи цилиндры стреляют близко друг к другу, не считаются соседями.
В 180-градусных впускных коллекторах , изначально разработанных для карбюраторных двигателей V8, в двух плоскостях раздельный впускной коллектор разделяет впускные импульсы, 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 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 использовалось отведение 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 переменной длины [ править ]
Потребление переменной длины коллектор ( VLIM ) представляет собой двигатель внутреннего сгоранияколлекторная технология. 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 для оптимизации мощности и крутящего момента , а также для повышения топливной экономичности .
Есть два основных эффекта от переменной геометрии впуска:
- Эффект Вентури : на низких оборотах скорость воздушного потока увеличивается за счет направления воздуха по пути с ограниченной пропускной способностью (площадью поперечного сечения). Больший путь открывается при увеличении нагрузки, так что в камеру может попасть большее количество воздуха. В конструкциях 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 тракт может иметь легкий эффект повышения давления, аналогичный нагнетателю 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 поступающего воздуха, поэтому, делая канал более узким или длинным, скорость / динамическое давление увеличивается.
Многие производители автомобилей используют похожие технологии под разными названиями. Еще один общий термин для этой технологии - индукционная система с переменным резонансом ( VRIS ).
- 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 DIVA системы
- Dodge : 2.0 A588 - ECH (2001–2005), используемый в моделях Dodge Neon R / T 2001–2005 модельного года
- Феррари : 360 Модена , 550 Маранелло
- Ford VIS ( система впуска с переменным резонансом ): на их 2,9-литровом 24V Cosworth (BOB) на базе двигателя Ford Cologne V6 в более поздней модели Ford Scorpio
- Форд DSI ( потребление двухступенчатая ): на их Duratec 2,5- и 3,0-литровый V6s и он был также найден на Yamaha V6 в Taurus SHO
- Ford: Модульные двигатели V8 Ford оснащены системой управления движением впускного коллектора (IMRC) для двигателей 4V или клапаном управления движением наддува (CMCV) для двигателей 3V.
- Ford: 2,0-литровый двигатель с разделенным портом в Ford Escort и Mercury Tracer оснащен впускным коллектором с изменяемой геометрией Runner Control.
- General Motors : 3,9 л LZ8 / LZ9 V6, 3,2 л LA3 V6 и 4,3 л LF4 V6 в некоторых S10 и Sonomas второго поколения
- GM Daewoo : DOHC версии E-TEC II двигателей
- Холден : Alloytec
- Honda : Integra , Legend , NSX , Prelude
- Hyundai : XG V6
- Isuzu : Isuzu Rodeo , используемый во втором поколении V6, 3,2 л (6VD1) Rodeo
- Ягуар : AJ-V6
- Lancia : VIS
- Мазда : VICS ( переменная инерции системы зарядки ) используется на двигатель Мазда FE-DOHC и Mazda B двигателя семейства прямых-4 и ВРИС (переменное сопротивление индукции системы) в двигатель Мазда K семейства V6 двигателей. Обновленная версия этой технологии используется в новом двигателе Mazda Z , который также используется Ford как Duratec .
- Мерседес Бенц
- 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 четырехцилиндровых двигателей Ecotec Family 1 и Ecotec Family 0 ; аналогичная технология используется в двигателе 3,2 л 54 ° V6.
- Peugeot : 2,2 л I4, 3,0 л V6
- Порше : VarioRam - 964 , 993 , 996 , Boxster
- Proton : Campro CPS и VIM - Proton Gen-2 CPS и Proton Waja CPS ; Proton Campro IAFM - 2008 Proton Saga 1.3
- Renault : Clio 2.0RS
- Ровер : Ровер 623 , Ровер 825 , Ровер 75 v6, Ровер 45 v6
- Subaru Legacy 1989–1994 JDM EJ20 2,0-литровый атмосферный DOHC с 16-клапанным двигателем, 4 цилиндра
- Subaru SVX 1992–1997 EG33 3,3-литровый атмосферный DOHC с 24 клапанами и 6 цилиндров.
- Subaru Legacy и Subaru Impreza 1999–2001 JDM EJ20 2,0-литровый безнаддувный двигатель DOHC с 16-клапанным двигателем, 4-цилиндровый двигатель
- Toyota : T-VIS - ( Toyota Variable Induction System ), используемая 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 ( система переменного впуска Volvo ) - двигатели Volvo B5254S и B5204S, установленные на автомобилях Volvo 850 . Более длинные впускные каналы используются в диапазоне от 1500 до 4100 об / мин при нагрузке 80% или выше. [2]
См. Также [ править ]
- Подключение головки цилиндров
- Литье под давлением с плавким сердечником
Ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме впускных коллекторов . |
- ^ многообразие, (нареч.) «в пропорции много к одному, во много раз». AD1526 Оксфордский словарь английского языка ,
- ^ Volvoclub UK: информация о двигателе 850GLT
