С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Система изменения геометрии впускного коллектора

Система изменения геометрии впускного коллектора


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.

(1 раз, оценка: 5,00 из 5) Загрузка...

Изменение геометрии впускного коллектора, принцип работы системы

Для повышения мощностных характеристик, экономичности и снижения выбросов вредных веществ в конструкции современных двигателей применяется изменение геометрии впускного коллектора. Рассмотрим принцип работы впуска переменной длины и вихревых заслонок, поговорим о преимуществах и возможных неисправностях этих систем.

Из теории газообмена в ДВС

Из принципа работы 4-х тактного двигателя мы знаем, что при движении поршня к НМТ и открытом впускном клапане воздух из впускного коллектора направляется в цилиндр.

Если принять свободный объем камеры сгорания, который может быть заполнен воздухом за 1, то на практике, вследствие различного рода потерь, коэффициент наполнения цилиндров атмосферного двигателя составляет 0,7-0,8 (у турбированных двигателей этот параметр выше и зависит от производительности нагнетателя). Проблема питания двигателя воздухом является одной из главных в процессе создания двигателя, так как производительность современных форсунок позволяет вливать в цилиндры огромные дозы топлива. Но это топливо сгорит неэффективно либо и вовсе не воспламенится, если в камере сгорания не будет достаточного количества окислителя, то бишь воздуха.

Понятие резонансного наддува

Значительное влияние на объем воздуха, который способен войти в цилиндр на такте впуска, зависит от проходного сечения впускного канала и объема ресивера. Именно оптимизация движения воздушных потоков – главное предназначение изменяемой геометрии впуска.

Но на чем именно основан принцип работы? Поскольку воздух имеет массу, в процессе движения на такте впуска он набирает кинетическую энергию. В момент закрытия впускного клапана оставшийся в коллекторе воздух по инерции направляется к перекрытому каналу, ударяется в стенку и резонирует, возвращаясь к дроссельному узлу. Элементы дроссельной заслонки, конструкция ресивера и патрубков также создают противодействие воздушному потоку, что заставляется его снова возвратиться в направлении клапана. Если в этот момент открыть впускной клапан, то на такте впуска в цилиндр попадет максимально возможное в этой режимной точке работы двигателя количество воздуха. Подобное явление называется резонансным наддувом. Отчасти именно поэтому геометрией каждого двигателя определен конкретный диапазон оборотов, на которых наполняемость цилиндров наиболее оптимальна.

Преимущество изменяемой геометрии

Частота колебаний воздушных потоков в первую очередь зависит от количества оборотов двигателя, но также и от длины и сечения каналов впускного коллектора. Объясняется это тем, что на низких оборотах скорость движения поршня меньше, следовательно, и частота резонирования потоков воздуха уменьшается. Чем уже канал, тем большую скорость развивает движущийся поток воздуха. Для лучшего наполнения цилиндров узкий и длинный канал должен быть на низких оборотах двигателя. Тогда как на высоких оборотах небольшое сечение канала будет создавать сильные насосные потери, ведь в режиме пиковых нагрузок двигатель потребляет намного больше воздуха, нежели на низких оборотах.

Внедрение изменяемой геометрии впускного коллектора преследует 2 цели:

  • возможность подстраивать резонанс потоков воздуха под обороты двигателя;
  • регулировать скорость движения потока и массу поступающего воздуха. Проходя через более узкий канал, поток набирает гораздо большую скорость. Это повышает турбулентность в цилиндре и улучшает перемешивание топливно-воздушной смеси, что немаловажно для полноценного сгорания топлива. Канал меньшей длины и большего сечения позволяет полноценно питать двигатель воздухом на высоких оборотах.

Способы реализации технологии изменения геометрии впускного коллектора:

  • регулировка длины впускного коллектора;
  • регулировка поперечного сечения каналов впускного коллектора.

На некоторых моторах применяется симбиоз из двух видов систем. И в первом, и во втором случае регулировка осуществляется специальными заслонками. Разумеется, для достижения максимального эффекта длина и сечение впускных каналов должны были бы изменяться пропорционально увеличению оборотов двигателя, но данная технология слишком дорога для массового производства и используется только на автомобилях премиум-класса.

Переменная длина впуска

Названия системы, использующиеся некоторыми автопроизводителями:

  • Форд — Dual-Stage Intake (DSI);
  • БМВ – Differential Variable Air Intake (DIVA);
  • Мазда – Variable Inertia Charging System (VICS), Variable Resonance Induction System, (VRIS).

Принцип работы системы достаточно прост. На низких оборотах заслонка большого канала закрыта, поэтому воздух поступает по длинному и более узкому пути. При повышении оборотов выше расчетной границы (обычно это 4000-4300 тыс. об/мин.) заслонка открывается, освобождая более короткий путь воздуху к цилиндру. Регулировка положения заслонки может осуществляться сервоприводом, управление которым лежит на плечах ЭБУ, либо с помощью вакуума. Вакуумный привод предполагает наличие вакуумного клапана, соединенного со впускным коллектором. При повышении оборотов разряжение на впуске увеличивается, что провоцирует втягивание мембраны и перемещение тяги заслонок.

Изменение поперечного сечения

  • Форд – Intake Manifold Runner Control (IMRC), Charge Motion Control Valve (CMCV).
  • Опель – Twin Port.
  • Тойота – Variable Intake System (VIS).
  • Вольво – Variable Induction System (VIS).

На рисунке представлено устройство системы Twin Port. Установленная во впускном коллекторе вихревая заслонка открывается только на высоких оборотах, увеличивая тем самым проходное сечение каналов. На рисунке слева вы можете увидеть, что когда заслонка закрыта, воздух поступает по одному из каналов, из-за чего в цилиндре создается большая турбулентность и топливо лучше перемешивается с воздухом. Также система изменения геометрии впускного коллектора на низких оборотах позволяет более эффективно задействовать систему рециркуляции отработавших газов. Как и в случае с изменением длины впуска, управляются заслонки вакуумом либо сервоприводом.

Проблемы и неисправности

Из особенностей эксплуатации двигателей с подобными системами можно выделить лишь появление люфтов приводов заслонок, из-за чего в работе двигателя появляется посторонний шум. Работа заслонок с подклиниванием приводит к потере мощности, увеличению расхода. В остальном поломки схожи с другими системами, в которых используются вакуумные регуляторы или сервоприводы.

Система изменения геометрии впускного коллектора — DRIVE2

Система изменения геометрии впускного коллектора является одной из востребованных технологий повышения мощности двигателя, экономии топлива, снижения токсичности отработавших газов.

Изменение геометрии впускного коллектора может быть реализовано двумя способами:

1. изменением длины впускного коллектора;2. изменение поперечного сечения впускного коллектора.

В ряде случаев изменение геометрии впускного коллектора на одном двигателя осуществляется одновременно двумя способами.

Впускной коллектор переменной длины:

Впускной коллектор переменной длины применяется в атмосферных бензиновых и дизельных двигателях для обеспечения лучшего наполнения камеры сгорания воздухом на всем диапазоне оборотов двигателя.

На низких оборотах двигателя требуется достижение максимального крутящего момента как можно быстрее, для чего используется длинный впускной коллектор. Высокие обороты выводят двигатель на максимальную мощность при коротком впускном коллекторе.

Впускной коллектор переменной длины используют в конструкции двигателей многие производители, некоторые дали системе собственные названия:

Dual-Stage Intake, DSI от Ford;Differential Variable Air Intake, DIVA от BMW;

Variable Inertia Charging System, VICS, Variable Resonance Induction System, VRIS от Mazda.

Регулирование длины впускного коллектора (переключение с одной длины на другую) производится с помощью клапана, входящего в состав системы управления двигателем.

Работа впускного коллектора переменной длины осуществляется следующим образом. При закрытии впускных клапанов во впускном коллекторе остается часть воздуха, которая совершает колебания с частотой пропорциональной длине коллектора и оборотам двигателя. В определенный момент колебания воздуха входят в резонанс, чем достигается эффект нагнетания – т.н. резонансный наддув. При открытии впускных клапанов воздушная смесь в камеры сгорания нагнетается с большим давлением.

В надувных двигателях впускной коллектор переменной длины не используется, т.к. необходимый объем воздуха в камере сгорания обеспечивается механическим и (или) турбокомпрессором. Впускной коллектор в таких двигателях очень короткий, что сокращает размеры двигателя и его стоимость.

Впускной коллектор переменного сечения:

Впускной коллектор переменного сечения применяется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях, в т.ч. оборудованных наддувом. При уменьшении поперечного сечения каналов впускного коллектора достигается увеличение скорости воздушного потока, лучшее смесеобразование и соответственно обеспечивается полное сгорание топливно-воздушной смеси, снижение токсичности отработавших газов.

Известными системами впуска переменного сечения являются:

Intake Manifold Runner Control, IMRC, Charge Motion Control Valve, CMCV от Ford;Twin Port от Opel;Variable Intake System, VIS от Toyota;

Variable Induction System, VIS от Volvo.

В системе впускной канал к каждому цилиндру разделен на два канала (отдельный канал на каждый впускной клапан), один из которых перекрыт заслонкой. Привод заслонки осуществляет вакуумный регулятор или электродвигатель, являющийся исполнительным устройством системы управления двигателем.

При частичной нагрузке заслонки закрыты, топливно-воздушная смесь (двигатели с распределенным впрыском) или воздух (двигатели с непосредственным впрыском) поступает в камеру сгорания каждого из цилиндров по одному каналу. При этом создаются завихрения, которые обеспечивают лучшее смесеобразование. При уменьшении сечения впускного коллектора раньше вступает в работу система рециркуляции отработавших газов, тем самым повышается топливная экономичность двигателя.

При полной нагрузке заслонки впускного коллектора открываются, увеличивается подача воздуха (топливно-воздушной смеси) в камеры сгорания и соответственно повышается мощность двигателя.

Система изменения геометрии впускного коллектора — DRIVE2

Система изменения геометрии впускного коллектора является одной из востребованных технологий повышения мощности двигателя, экономии топлива, снижения токсичности отработавших газов.

Изменение геометрии впускного коллектора может быть реализовано двумя способами:

изменением длины впускного коллектора;изменение поперечного сечения впускного коллектора.

В ряде случаев изменение геометрии впускного коллектора на одном двигателя осуществляется одновременно двумя способами.

Впускной коллектор переменной длины

Система изменения геометрии впускного коллектораВпускной коллектор переменной длины применяется в атмосферных бензиновых и дизельных двигателях для обеспечения лучшего наполнения камеры сгорания воздухом на всем диапазоне оборотов двигателя.

На низких оборотах двигателя требуется достижение максимального крутящего момента как можно быстрее, для чего используется длинный впускной коллектор. Высокие обороты выводят двигатель на максимальную мощность при коротком впускном коллекторе.

Впускной коллектор переменной длины используют в конструкции двигателей многие производители, некоторые дали системе собственные названия:

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

Регулирование длины впускного коллектора (переключение с одной длины на другую) производится с помощью клапана, входящего в состав системы управления двигателем.

Работа впускного коллектора переменной длины осуществляется следующим образом. При закрытии впускных клапанов во впускном коллекторе остается часть воздуха, которая совершает колебания с частотой пропорциональной длине коллектора и оборотам двигателя. В определенный момент колебания воздуха входят в резонанс, чем достигается эффект нагнетания – т.н. резонансный наддув. При открытии впускных клапанов воздушная смесь в камеры сгорания нагнетается с большим давлением.

В надувных двигателях впускной коллектор переменной длины не используется, т.к. необходимый объем воздуха в камере сгорания обеспечивается механическим и (или) турбокомпрессором. Впускной коллектор в таких двигателях очень короткий, что сокращает размеры двигателя и его стоимость.

Впускной коллектор переменного сечения

Впускной коллектор переменного сечения применяется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях, в т.ч. оборудованных наддувом. При уменьшении поперечного сечения каналов впускного коллектора достигается увеличение скорости воздушного потока, лучшее смесеобразование и соответственно обеспечивается полное сгорание топливно-воздушной смеси, снижение токсичности отработавших газов.

Известными системами впуска переменного сечения являются:

Intake Manifold Runner Control, IMRC, Charge Motion Control Valve, CMCV от Ford;Twin Port от Opel;Variable Intake System, VIS от Toyota;Variable Induction System, VIS от Volvo.Схема системы изменения геометрии впускного коллектора

В системе впускной канал к каждому цилиндру разделен на два канала (отдельный канал на каждый впускной клапан), один из которых перекрыт заслонкой. Привод заслонки осуществляет вакуумный регулятор или электродвигатель, являющийся исполнительным устройством системы управления двигателем.

При частичной нагрузке заслонки закрыты, топливно-воздушная смесь (двигатели с распределенным впрыском) или воздух (двигатели с непосредственным впрыском) поступает в камеру сгорания каждого из цилиндров по одному каналу. При этом создаются завихрения, которые обеспечивают лучшее смесеобразование. При уменьшении сечения впускного коллектора раньше вступает в работу система рециркуляции отработавших газов, тем самым повышается топливная экономичность двигателя.

При полной нагрузке заслонки впускного коллектора открываются, увеличивается подача воздуха (топливно-воздушной смеси) в камеры сгорания и соответственно повышается мощность двигателя.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости