Закрыть
Войдите используя аккаунт ДП:
Запомнить меня
Вы можете войти как участник:

Мы вышлем его на почту:

Эффективный впуск

20.02.12

Михаил Кофман

Современные автомобили со всех сторон "зажаты" требованиями экологичности, безопасности и другими параметрами, диктующими нормы для выхода в свет новой модели. Кроме того, нельзя исключать и такие потребительские качества, как развиваемая мощность, крутящий момент, расход топлива и другое.

Всё это необходимо сочетать инженерам крупных автомобильных корпораций в борьбе за техническое превосходство своих разработок.

Среди множества задействованных в автомобиле систем, речь в данной статье пойдёт о принятых на вооружение большинством авто-производителей системах впуска воздуха. Имеются в виду эффективные способы  поступления воздуха из атмосферы и перемешивание его с топливом в двигателе, призванные повысить вышеупомянутые характеристики.

В двигателе необходимо перемешать топливо с воздухом так, чтобы образовалась однородная смесь, которая быстро воспламенится в полном объёме, а не вылетит в выхлопную трубу частично сгоревшей.

Также необходимо, чтобы в разных режимах работы наполняемость цилиндров двигателя смесью была максимальной. Обычный впускной коллектор не позволяет «разогнать» воздушный поток, а лишь направляет его до впускного клапана, что по своей сути не плохо. Но что, если увеличить скорость его поступления в цилиндры двигателя и смешать с меньшим количеством топлива, чем в традиционной схеме. Первые разработки в этой области проводила компания Toyota ещё в 1980-х годах, однако на серийные автомобили систему начали ставить в 90-х годах прошлого столетия. Посмотрим, как это реализуется на практике.

Пожалуй, начнём с самой простой, но при этом очень эффективной системы изменения геометрии впускного коллектора. Как впускной трубопровод может помочь двигателю работать устойчивее и активнее отзываться на нажатие педали «газа»?

На такте впуска воздуху необходимо не просто быстро заполнить объём цилиндров двигателя, но и эффективно перемешаться с впрыснутым топливом, для наилучшего воспламенения горючей смеси во всех точках высвободившегося над поршнем пространства. Это можно сделать, изменив скорость течения воздуха во впускном коллекторе. Вспомним простейший карбюратор с его диффузором – или «трубкой вентури» - сужая проходное сечение трубопровода с жидкостью или газом, мы увеличиваем скорость истечения и снижаем давление рабочего тела. По тому же принципу устроен впускной коллектор переменного сечения.

Перед впускными клапанами трубопровод раздваивается, разделяя поток, и воздух (на двигателях с непосредственным впрыском топлива) или топливно-воздушная смесь (на двигателях с распределённым впрыском топлива), в зависимости от работы двигателя, поступает либо только к одному клапану либо сразу к обоим.

Система Twinport компании Opel, работает по вышеописанному принципу

Регулирование происходит при помощи заслонки, установленной в одном из двух каналов. На режиме малой нагрузки, заслонка закрыта, и поток поступает в камеру сгорания через один канал. При этом создаются необходимые для лучшего перемешивания смеси завихрения, что благоприятно сказывается на процессе сгорания топлива, экологичности и экономичности. При полной нагрузке заслонка открывается, подача воздуха увеличивается, повышая мощность двигателя в этом режиме. Система применяется на бензиновых и дизельных двигателях с наддувом и без.

 

Впускной коллектор двигателя Audi FSI с изменяемой геометрией

Как ещё улучшить наполняемость цилиндров на разных режимах работы ДВС? По результатам многочисленных исследований в этой области, пришли к выводу, что длинный впускной тракт повышает крутящий момент двигателя на низких оборотах, и наоборот - короткий впускной тракт повышает отдачу двигателя на высоких оборотах. 

Система изменения дины впускного тракта от компании BMW – DIVA

В результате был создан впускной коллектор переменной длины.  В его конструкции предусмотрено два пути прохождения воздуха, каждый из которых включается в работу, перекрывая другой. Исполнительное устройство в различных системах представляет собой клапан или заслонку. Колебания воздуха перед закрытым впускным клапаном в коллекторе во время работы двигателя, представляют собой волну воздуха, которая колеблется из одного конца впускного тракта в другой.

«Мерседесовский» вариант изменения длины впускного тракта

Инженерам необходимо лишь рассчитать оптимальную для данного двигателя длину тракта, чтобы при открытии впускного клапана создавался большой напор воздуха, необходимый для работы на низких частотах вращения коленчатого вала. Происходит процесс нагнетания воздуха, аналогичный тому, который происходит в двигателях с наддувом. Для сравнения, давление развиваемое компрессором колеблется в диапазоне от 750 до 1200 миллибар, а давление во впускном коллекторе с изменяемой геометрией от 5 до 20 миллибар. В надувных двигателях эта система не применяется, так как её функции выполняет нагнетатель воздуха.

Для расширения диапазона регулирования, Audi разработала трёхуровневую систему изменения длины впускного тракта VLIM

 

 

Стоит отметить, что эти системы впуска призваны в первую очередь повысить экономичность двигателя, сохранив его первоначальную мощность. Вкупе с системой рециркуляции отработавших газов, которая запускает продукты сгорания по новому кругу во впускную систему, экономия топлива может составить до 10%.

Понравилось?

Комментарии

  • avatar

    diagnost  

    21.02.12, 10:06

    Стоит дакже добавить, что применение данных систем привело и к новым проблемам (неисправностям). К примеру, дребезг износившихся пластиковых заслонок во время работы ДВС у автомобилей VW Passat B5.

Технологии