Впускной коллектор двигателя как выглядит

Основная функция впускного коллектора в равномерном распределении топливо-воздушной смеси (или просто воздуха в двигателях с непосредственным впрыском) по цилиндрам. Равномерное распределение необходимо для оптимизации производительности двигателя. Впускной коллектор также служит местом крепления для карбюратора или инжекторной топливной аппаратуры, дроссельной заслонки и других компонентов двигателя .

Появление впускных коллекторов с переменной геометрией позволило реализовать систему отключения части цилиндров на двигателях V8 и V10

В связи с нисходящим движением поршней во впускном коллекторе образуется частичное разрежение (ниже атмосферного давления). Разработчики двигателей научились использовать вакуум в качестве источника приводной силы для вспомогательных систем: вакуумного усилителя тормозов, устройства контроля за вредными выбросами, круиз-контроля, устройства коррекции угла опережение зажигания, стеклоочистителей, системы вентиляции картера и так далее, в зависимости от марки автомобиля.

Система изменения геометрии впускного коллектора — как реализуется и как работает

Жесткие меры по вопросам экологии, безопасности и многим другим параметрам заставляют производителей автомобилей применять все более изощренные системы, чтобы успешно конкурировать на рынке.

Назначение системы

Востребованной технологией, которая повышает мощность двигателя, экономит топливо и снижает токсичность отработавших газов, является система изменения геометрии впускного коллектора. Она повышает вышеупомянутые характеристики двигателя, перемешивая с топливом воздух из атмосферы разными эффективными способами.

Изменить геометрию впускного коллектора можно двумя способами:

1. изменить его длину;
2. изменить поперечное сечение впускного коллектора.

В некоторых моделях автомобилей используют оба способа одновременно.

Впускные коллекторы переменной длины

Впускные коллекторы переменной длины применяют в атмосферных дизельных и бензиновых двигателях. Они обеспечивают лучшее наполнение воздухом камеры сгорания при разных оборотах двигателя.

Впускной коллектор переменной длины

Так, чтобы достичь максимального крутящего момента в двигателе на низких оборотах применяется длинный впускной коллектор. При высоких оборотах на максимальную мощность двигатель выводят, используя короткий впускной коллектор. Переключение коллектора с одной длины на другую происходит за счет клапана, который входит в систему управления двигателем.

Впускные коллекторы переменной длины применяют в конструкциях двигателей многих производителей:

• Differential Variable Air Intake, DIVA компании BMW;
• Dual-Stage Intake, DSI от Ford;
• Variable Inertia Charging System, Variable Resonance Induction System, VICS, VRIS от производителей Mazda.

Впускной коллектор переменной длины работает следующим образом. После закрытия впускных клапанов в нем остается воздух, который совершает колебания с частотой, пропорциональной оборотам двигателя и длине коллектора. В какой-то момент происходит эффект нагнетания (резонансный наддув), так как в резонанс входят колебания воздуха.

Создается воздушная смесь, которая нагнетается в камеры сгорания под большим давлением в момент открытия впускных клапанов.

В двигателях с принудительным наддувом впускные коллекторы переменной длины не применяются, так как поступление необходимого объема воздуха в камеру сгорания происходит при помощи механического и (или) турбокомпрессора. В таких двигателях длина впускного коллектора минимальна, что позволяет сократить размеры двигателя и, соответственно, его стоимость.

Впускные коллекторы переменного сечения

Впускные коллекторы переменного сечения применяют на дизельных и бензиновых двигателях, включая оборудованные наддувом. В каналах впускного коллектора уменьшают поперечное сечение, тем самым увеличивая скорость воздушного потока и улучшая показатели образующейся топливно-воздушной смеси. Это приводит к ее полному сгоранию и снижению токсичности отработавших газов.

Самыми известными из них являются:

• Variable Intake System, VIS фирмы Toyota;
• Intake Manifold Runner Control, Charge Motion Control Valve, IMRC, CMCV от Ford;
• Variable Induction System, VIS фирмы Volvo;
• Twin Port компании Opel, на её примере смотрите схему системы изменения геометрии впускного коллектора:

Система изменения геометрии впускного коллектора:
1 — работа системы при полной нагрузке (заслонка открыта); 2 — работа системы при частичной нагрузке (заслонка закрыта, завихрения топливно-воздушной смеси); 3 — вихревой канал; 4 — вакуумный регулятор заслонки; 5 — форсунка; 6 — заслонка; 7 — канал наполнения.

Как работает система

Система изменения геометрии впускного клапана работает по следующему принципу. На каждый цилиндр подается два канала (отдельно на каждый впускной клапан), причем один из них можно перекрыть заслонкой. Система управления двигателем приводит в движение электродвигатель или вакуумный регулятор, которые являются приводом заслонки.

Заслонки закрыты при неполной загрузке, и в камеру сгорания каждого цилиндра воздух или топливно-воздушная смесь поступают по одному каналу. Уменьшая сечение впускного коллектора, можно повысить топливную экономичность двигателя, так как рециркуляция отработавших газов наступает раньше.

При полной нагрузке открывают заслонки впускного коллектора, увеличивая подачу воздуха или топливно-воздушной смеси в камеры сгорания, тем самым повышая мощность двигателя.

Видео:

Все эти системы повышают экономичность двигателя при условии сохранения первоначальной мощности. Если, кроме этого, использовать систему рециркуляции отработавших газов, можно сэкономить 10% топлива.

Впускные коллекторы на обычных автомобилях «Порше»

Porsche по существу сделало обратную вещь: изменив все параметры длины и ширины труб на впускном коллекторе своего оппозитного мотора от исходных, еще 10 лет назад, в 2008 году (на модели 911 GT2), немецкие инженеры добавили области расширения на впуске для того чтобы…, наоборот, понизить давление в коллекторе до того, как топливовоздушная смесь не попадет в цилиндр, что кажется парадоксальным, поскольку зеркально отражает все предыдущие наработки автокомпаний за последние почти 100 лет!

Результат кажущегося противоинтуитивного подхода Porsche, заключается в том, что на их четырех- и шестицилиндровых турбированных оппозитных двигателях, впускаемый воздух становится гораздо более прохладным, уменьшая детонацию и позволяя снизить потребление топлива на 12%, при генерировании того же количество лошадиных сил, по сравнению с обычным впускным коллектором. Как вам такое: детонация ниже, и плюс снижение на 12% расхода топлива без снижения мощности. И все это благодаря одному только впускному коллектору хитрой формы!

Это действительно умно и удивительно, сколько настроек двигателя может быть проведено исключительно путем изменения размера и формы труб.

Как работает система коллекторов с изменяемой геометрией

На практике переделку впускного коллектора можно производить двумя способами: изменяя площадь поперечного сечения и изменяя его длину. Эти методы можно использовать по отдельности или в комбинации.

Характеристики впускного коллектора с изменяемой длиной

Впускной коллектор с изменяемой длиной — это технология используется на бензиновых и дизельных транспортных средствах, за исключением систем с наддувом. Принцип этой конструкции следующий:

• При малой нагрузке на двигатель воздух поступает через удлиненную ветвь коллектора.
• При высоких оборотах двигателя — по короткой ветви коллектора.
• Рабочий режим изменяется ЭБУ двигателя через привод, который управляет клапаном и тем самым направляет воздух по короткому или длинному пути.

Регулируемая длинна впускного коллектора основана на эффекте резонансного наддува и обеспечивает интенсивный впрыск воздуха в камеру сгорания. Это делается следующим образом:

• Некоторое количество воздуха остается в коллекторе после закрытия всех впускных клапанов.
• Колебание остаточного воздуха в коллекторе пропорционально длине впускного коллектора и частоте вращения двигателя.
• Когда колебания достигают резонанса, создается высокое давление.
• Подача сжатого воздуха происходит при открытии впускного клапана.

В двигателях с наддувом этот тип впускного коллектора не используется, поскольку нет необходимости генерировать резонансную компрессию воздуха. Нагнетание в таких системах осуществляется с помощью установленного турбонагнетателя.

Характеристики впускного коллектора с переменным сечением

В автомобильной промышленности изменение сечения впускного коллектора используется на автомобилях с бензиновыми и дизельными двигателями, включая системы с наддувом. Чем меньше поперечное сечение трубопровода, по которому подается воздух, тем больше поток, а следовательно, и смешивание воздуха и топлива. В этой системе каждый цилиндр имеет два впускных отверстия, каждое со своим впускным клапаном. Один из двух каналов имеет заслонку. Эта система изменения геометрии впускного коллектора приводится в действие электродвигателем или вакуумным регулятором. Принцип действия конструкции следующий:

• При работе двигателя на малых оборотах заслонки находятся в закрытом положении.
• Когда впускной клапан открыт, топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр только через один канал.
• Когда воздушный поток проходит через канал, он входит в камеру по спирали, чтобы обеспечить лучшее смешивание с топливом.
• Когда двигатель работает на высоких оборотах, заслонки открываются, и топливно-воздушная смесь проходит по двум каналам, увеличивая мощность двигателя.

Понижение концентрации загрязняющих веществ в составе выхлопных газов

Понижение уровня шума отработавших газов

Если рассматривать работу системы исходя из убеждений протекающих в ней действий, то действий будет три:

• Первое — демпфированное в той либо другой степени истечение газов по трубам выхлопной системы.
• Второе — гашение акустических волн чтобы уменьшить шум.
• Третье- распространение ударных волн в газовой среде (резонаторе).

А вот полное видео о системе изменения длины впускного коллектора

А Вы давно обращали внимание на систему изменения длины впускного коллектора в своём авто? Советую посмотреть

1 Тема от Aleksandr.21124 2015-07-14 10:37:59 (2015-11-09 06:56:49 отредактировано Aleksandr.21124)

• 
• Aleksandr.21124
• Свояк
• Неактивен

• Регистрация: 2014-08-11
• Сообщений: 392Спасибо: 169
• Авто: ВАЗ 21124

Тема: Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора.

Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора.

Воздух или топливно-воздушная смесь, в зависимости от типа двигателя (дизельный, инжекторный или карбюраторный) попадает в цилиндры через впускной коллектор. Основное предназначение впускного коллектора заключается в том, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха или рабочей смеси между цилиндрами. От этого напрямую зависит эффективность мотора. Помимо этого, на коллекторе могут крепиться другие узлы, например, карбюратор или дроссельная заслонка.

Принцип его работы довольно прост: воздух или его смесь с горючим, попадая внутрь через впускное отверстие, делится на несколько потоков, по числу цилиндров двигателя. Поршни, двигаясь вниз, создают в коллекторе разрежение, которое может достигать больших значений. Этот частичный вакуум используется также для нейтрализации картерных газов. Они через систему вентиляции картера двигателя попадают во впускной коллектор, смешиваются с топливно-воздушной смесью или воздухом и сжигаются в цилиндрах.

До недавнего времени основным материалом для изготовления впускного коллектора были алюминий, железо и чугун. Это создавало определенные сложности. Дело в том, что сам коллектор во время работы мотора сильно нагревается и нагревает воздух, который в данный момент находится внутри него. Воздух, в свою очередь, расширяется и поступает в цилиндры в меньшем объеме, вследствие чего повышается расход горючего и ухудшаются эксплуатационные характеристики двигателя.

В качестве альтернативы металлу, с конца 90-х годов, теперь уже прошлого века, на многих автомобилях применяются композитные материалы на основе пластика. Из-за низкой теплопроводности, такой впускной коллектор нагревается не так сильно, в результате цилиндры лучше наполняются воздухом, и повышается мощность мотора в пересчете на единицу топлива.

Турбулентность во впускном коллекторе

Данный пункт не относится к моторам с непосредственным впрыском. Горючее попадает во впускной коллектор в мелкораспыленном виде, после чего смешивается с воздухом. Некоторая его часть может осесть на стенках впускного коллектора под воздействием электростатических сил. Это явление крайне нежелательно, поскольку в результате в цилиндры попадет намного меньше топлива, и рассчитанная электронным блоком управления пропорция «воздух-топливо» будет нарушена в сторону увеличения объемной доли воздуха.

Бороться с конденсацией горючего помогает турбулентность. Под ее воздействием горючее лучше распыляется, и происходит более полное его сгорание. Как следствие возрастает мощность мотора, и снижается риск детонации. Чтобы обеспечить появление турбулентности, внутреннюю поверхность впускного коллектора не полируют, а наоборот делают шершавой. Здесь важно добиться оптимального значения турбулентности, поскольку с ее усилением начинают возникать перепады давления внутри впускного коллектора, и мощность двигателя падает.

Форма и объемная эффективность

Одним из важнейших параметров впускного коллектора, определяющим эффективность, является его форма. Основное правило, которого придерживаются все инженеры, гласит, что впускной коллектор не должен иметь никаких угловатых форм, так как это спровоцирует перепады давления и, как следствие, худшее наполнение цилиндров воздухом или рабочей смесью. Поэтому, все коллекторы имеют сглаженные переходы между сегментами и округлые формы.

В подавляющем большинстве нынешних коллекторов применяют раннеры. Представляют они из себя отдельные трубы, расходящиеся от центрального входа коллектора на все имеющиеся впускные каналы в головке блока цилиндров. Их задача состоит в том, чтобы использовать такое явление, как резонанс Гельмгольца.
Принцип работы конструкции выглядит следующим образом.

В момент, когда происходит всасывание, воздух проходит на весьма высокой скорости через открытый впускной клапан. Когда клапан закрывается, воздух, не успевший попасть в цилиндр, сохраняет большой импульс, а значит давит на клапан, в результате чего образуется зона высокого давления. Затем происходит выравнивание давления, с более низким давлением в коллекторе. Из-за влияния сил инерции, выравнивание происходит с колебаниями: вначале воздух попадает в раннер под давлением более низким, чем в коллекторе, затем под более высоким. Происходит сей процесс со скоростью звука, и до того, как впускной клапан откроется в очередной раз, колебания могут совершаться многократно.

Изменение давления вследствие резонансных колебаний воздуха тем больше, чем меньше диаметр раннера. Когда поршень движется вниз, давление на выходе раннера уменьшается. Затем этот низкий импульс давления доходит до входа коллектора, где превращается в импульс высокого давления, который проходит в обратном направлении через раннер и клапан, после чего клапан закрывается.

Для достижения максимального эффекта от резонанса, впускной клапан должен открываться в строго определенный момент, иначе результат будет обратный. Добиться этого довольно сложно. Газораспределительный механизм является динамическим узлом, и режим его работы находится в самой прямой зависимости от частоты вращения коленвала. Импульсы синхронизируются статично, синхронизация зависит от длины раннеров. Частично проблема решается тем, что длина подбирается под определенный диапазон оборотов, на которых достигается наибольший крутящий момент. Другой вариант — применение систем изменения геометрии впускного коллектора и электронного управления ГРМ.

Системы изменения геометрии впускного коллектора

Поскольку, фиксированная длина впускного коллектора, обеспечивает качественное наполнение цилиндров только в ограниченных диапазонах частот вращений коленчатого вала, более предпочтительным считается впускной коллектор, имеющий систему изменения геометрии. Изменяться может либо его длина, либо диаметр, либо оба параметра.

Впускной коллектор переменной длины

Применяется на безнаддувных силовых агрегатах, как бензиновых, так и дизельных. Когда мотор работает на низких оборотах, длина коллектора должна быть большой для достижения высокого крутящего момента и приемистости, на высоких – маленькой, чтобы силовой агрегат мог развить максимальную мощность. Для изменения геометрии применяется клапан, входящий в систему управления двигателем. Он переключает коллектор с одной длины на другую.

Работает впускной коллектор переменной длины следующим образом. Когда закрывается впускной клапан, воздух, оставшийся в коллекторе, начинает совершать колебания, частота которых пропорциональна длине самого коллектора и оборотам двигателя. Когда возникает резонанс, появляется эффект нагнетания (резонансный наддув). В результате, воздух подается в открывающиеся впускные клапаны под увеличенным давлением.

В моторах, оснащенных системами наддува, подобный впускной коллектор с изменяемой геометрией не применяется, поскольку нагнетание воздуха в цилиндры происходит принудительно. В таких силовых агрегатах применяются максимально короткие коллекторы, благодаря чему уменьшаются габариты и стоимость производства двигателей.

Система изменения геометрии впускного коллектора, у разных производителей называется по-разному:
BMW называют ее Differential Variable Air Intake (DIVA);
у Ford это Dual-Stage Intake (DSI);
в автомобилях Mazda система носит название Variable Inertia Charging System (VICS), в ряде случаев Variable Resonance Induction System (VRIS).

Впускной коллектор переменного сечения.

Применяется на любых моторах, в том числе оснащенных наддувом. С уменьшением поперечного сечения возрастает скорость воздуха, проходящего через коллектор, следовательно, улучшается смесеобразование и более полно сгорает рабочая смесь.

Система изменения геометрии впускного коллектора имеет следующее устройство. Впускной канал каждого цилиндра делится на два – по одному на каждый впускной клапан, внутри одного из которых находится заслонка. Заслонка открывается и закрывается посредством вакуумного регулятора или электродвигателя.

Когда мотор работает под небольшой нагрузкой, заслонки закрыты, воздух подается по одному каналу и попадает в цилиндр только через один клапан. В цилиндре при этом возникают завихрения, благодаря которым улучшается смесеобразование и качество сгорания топлива. Под нагрузкой заслонки открываются, и воздух подается через оба канала, мощность двигателя при этом возрастает.

Существует много вариаций подобных систем, например, у Opel система изменения геометрии впускного коллектора носит название Twin Port, у Ford есть два типа — Intake Runner Control (IMRC), Charge Motion Control Valve (CMCV), у Toyota и Volvo – Variable Induction System или Intake System (VIS).

Тюнинг двигателя – это целый комплекс работ по доработке отдельных его узлов и деталей. Впускной коллектор также можно доработать, чтобы улучшить эксплуатационные характеристики мотора.

Тюнинг данной детали имеет два направления:
на преодоление негативного влияния его формы;
на доработку внутренней поверхности.
При чем здесь форма?

Поток воздуха или рабочей смеси в коллекторе неравномерен в силу его формы. Если коллектор несимметричный, то наибольшее количество воздуха или топливно-воздушной смеси будет попадать в первый цилиндр, а в каждый следующий все меньше. У симметричного также есть недостаток: там наибольшее количество воздуха попадает в средние цилиндры. В обоих случаях цилиндры работают неравномерно на смеси различного качества. Как следствие – падает мощность двигателя.

Тюнинг, в данном случае, подразумевает замену штатного впускного коллектора системой многодроссельного впуска. Ее устройство таково, что воздушные потоки, подающегося в цилиндры, не зависят друг от друга, поскольку каждый из цилиндров оснащается собственной дроссельной заслонкой.
«Внутренние» работы

При недостатке денежных средств, тюнинг можно провести и более дешево, почти даром. Внутри коллекторов практически всегда находится большое число неровностей и приливов, а поверхность шероховатая. Все вместе это вызывает ненужные завихрения, мешающие качественному наполнению цилиндров. При размеренной езде это явление практически незаметно, но если хочется добиться от мотора большей эффективности, с этими недостатками нужно бороться.

Тюнинг штатного впускного коллектора заключается в шлифовке его внутренней поверхности, с целью удаления приливов и шероховатостей. Шлифовать нужно не до появления зеркала, а только до достижения однородного состояния всей поверхности. Если переусердствовать, то капли горючего будут конденсироваться на стенках и тюнинг даст совершенно противоположный результат.

Напоследок, чтобы тюнинг был максимально полным, нужно обратить внимание на место сопряжения коллектора с головкой блока цилиндров. Нередко в этом месте остается ступенька, мешающая нормальному ходу воздушного потока, которую необходимо устранить (с этого начинается тюнинг ГБЦ).
[видео]