ПОИСК

В наши дни четыре клапана на цилиндр являются нормой – все, начиная с
от скромного 2-литрового до самого большого V8, похоже, работают с четырьмя клапанами. Однако,
все еще существует множество старых конструкций с двумя клапанами, которые модифицируются для
приложения для повышения производительности и, конечно же, некоторые современные двигатели — особенно
V8 производства США — сохраняют двухклапанный формат.

Одним из способов повышения производительности двухклапанного двигателя является
использование раздельного впускного коллектора, где вместо каждого впускного клапана имеется
один путь потока к нему, используются два пути, один из которых может быть заблокирован
двустворчатый клапан. Это скупой подход к конструкции с двумя впускными клапанами, если вы
нравиться.

В середине девяностых Ford применил этот подход к ряду двигателей —
2-литровый четырехцилиндровый двигатель CVH 14 и 3,8- и 4,2-литровые двигатели Essex V6 — и подход с разделенными портами
продолжается в некоторых моделях Ford и по сей день. В этом рассказе мы рассмотрим
способ, которым компания осуществляла разработку сплит-порта
концепции и вытекающих из нее преимуществ.

Это пища для размышлений, если вы разрабатываете новый впускной коллектор или пытаетесь
получить максимальную отдачу от старой конструкции двигателя.

Предыстория

Требования к двигателю, чтобы он мог дышать большим количеством газов при
высоких нагрузках, но и добиться хороших характеристик наполнения цилиндров и сгорания при
низкие нагрузки, часто приводят к конфликтам дизайна. Например, высокая нагрузка
возможности улучшаются за счет использования свободно протекающих впускных портов с низким ограничением
с большими впускными клапанами. Однако при низких нагрузках эта комбинация приведет к
низкоскоростные потоки, отрицательно влияющие на скорость горения и стабильность горения,
в свою очередь, требуя средства создания турбулентности, когда заряд входит в
камера сгорания. И элементы, вызывающие турбулентность, часто отрицательно
влияют на производительность при высокой нагрузке!

Один из подходов, который помогает преодолеть эти проблемы, заключается в изменении потока в зависимости от нагрузки.
характеристики впускной системы. Например, на фото Nissan Induction.
Система управления (NICS) использовалась на двигателе RB20DET с 4 клапанами на цилиндр для
заблокировать один из двух впускных клапанов на цилиндр при работе с малой нагрузкой, в
поверните, увеличивая скорость потока через остающийся открытым впускной клапан.
Тойота и Мазда использовали аналогичные
системы, в то время как в некоторых итерациях VTEC Honda отключает один из впускных
клапаны при низких нагрузках, что улучшает скорость и завихрение. Менее распространены переменные
системы, используемые на двигателях с одним впускным клапаном, однако Fiat, Mazda и
Toyota использовала системы этого типа
на некоторых их двигателях.

В системе Ford SPI

В системе Ford Split Port Induction (SPI) использовалась новая головка, включающая
два впускных канала, ведущих к каждому впускному клапану. Поставили дроссельную заслонку
внутри одного из впускных каналов; клапан может быть как открытым, так и закрытым. В
его закрытое положение, весь всасываемый воздух направлялся по другому проходу, который
использовал угловую конструкцию для создания завихрения в камере сгорания. Когда
вторичный деактивационный клапан был открыт, максимальный объемный КПД был
достигается, когда всасываемый воздух может проходить по обоим каналам. Инжектор был
находится в постоянно открытом первичном проходе.

Воздушный поток и горение

Были проведены всесторонние испытания на стенде для измерения расхода воздуха
а также глядя на завихрение в цилиндре (измеряется с помощью вращающейся лопасти). В этом
при испытаниях деактивационный клапан менялся в своем положении на 10 градусов
приращения.

На четырехцилиндровой головке CVH четкая взаимосвязь между воздушным потоком и клапаном
положение было получено, что стало очень очевидным, когда подъем клапана превысил 4 мм. Для
Например, при закрытом деактивационном клапане при подъеме клапана на 10 мм пиковый расход был
около 20 литров в секунду (при перепаде давления воды 10 дюймов), а с
он открыт, поток увеличился до немногим более 40 литров в секунду.

Что еще более важно, при закрытом деактивационном клапане коэффициент завихрения (a
показатель завихрения в цилиндре) увеличился примерно с 0,25 до 2,5 на тех же 10 мм.
подъем клапана. Кроме того, при закрытом деактивационном клапане можно было увидеть завихрение.
для улучшения в широком диапазоне подъемов клапанов.

А как быть вдали от расходомера и с работающим двигателем? При типичном
крейсерская дорожная нагрузка 1500 об/мин и соотношение воздух/топливо 14,7:1,
увеличенный вихрь привел к гораздо более высокой скорости горения. На самом деле, время
взятые (выраженные в градусах коленчатого вала) для первых 10 процентов
процесс сгорания уменьшился на 12 градусов коленчатого вала, а для следующего
80-процентное сгорание, пониженное на 17 градусов коленчатого вала. Возможно, большинство
значительно, в этих условиях нагрузки опережение зажигания опережает для наилучшего
крутящий момент может быть уменьшен с 35 градусов до 17 градусов! Кроме того, стук
ограничение двигателя при малых нагрузках было существенно улучшено с помощью SPI
клапаны закрыты.

Как видно, при малых крейсерских нагрузках поведение горения было
резко изменились благодаря использованию системы SPI.

Двойные направляющие

Для дальнейшего использования преимуществ системы SPI
с помощью резонансной настройки впуска Ford затем экспериментировал с двойными полозьями, один
для каждого прохода, ведущего к впускному клапану.

Настройка впуска происходит при использовании длинных направляющих. Импульс отрицательного давления
генерируемая опускающимся поршнем, вызывает движение отрицательной волны по
впускной канал, отражаясь в виде положительной волны (высокого давления), когда он
доходит до пленума. Если длина бегунка подобрана таким образом, что это положительное
волна давления возвращается к впускному клапану, когда клапан открыт, больше воздуха
будет дышать двигателем. Однако этот эффект лучше всего проявляется только при одном
скорость двигателя. Малый диаметр, длинные бегунки хорошо работают для улучшения крутящего момента на низких оборотах.
оборотах двигателя и большом диаметре, короткие бегуны хорошо работают на более высоких оборотах двигателя.
скорости. По этой причине некоторые автомобили имеют впускной коллектор двойной длины (т. е. сменный).
коллекторы.

Инженеры Ford рассудили, что если первичные и вторичные проходы
раздельная система впуска была расширена на всю длину впускных каналов,
деактивационный клапан может служить и другой цели – изменить впускной
резонансная настройка системы. Кроме того, если бы эти бегуны были из разных
диаметров и длин, система может состоять из длинных, относительно небольших
диаметр всасывания (клапан закрыт) варьируется в зависимости от системы, использующей более короткий, больший
площадь поперечного сечения всасывания (клапан открыт).

Таким образом, поведение воздушного потока, поступающего в камеру сгорания (например,
завихрение) и резонансная настройка впускного коллектора (например, площадь и длина
впускные каналы) могли быть изменены одной системой клапанов.

Испытания проводились на 2-литровом двигателе SPI. Это показало, что по сравнению
с одноканальной системой (диаметр 41 мм, длина 510 мм), двухканальной системой
(диаметр 32 мм, длина первичных элементов 585 мм, длина вторичных элементов 460 мм) дал 7%
увеличение крутящего момента в среднем диапазоне и улучшение на 3% на низких оборотах. (
переключение клапанов происходило при 3000 об/мин.) Снижение пиковой мощности не наблюдалось.

Однако из соображений упаковки система с двумя впускными каналами не была принята
на серийных версиях этого двигателя, хотя такая же система использовалась на
двигатели SPI Essex V6.

Общие результаты

К сожалению, выделение улучшений, вызванных системой SPI на
финальные версии двигателей усложняется одновременным
модернизация других компонентов, которые также произошли. Некоторые изменения (например,
увеличение степени сжатия и использование более крупных впускных клапанов) произошло как
прямой результат улучшенного режима горения, вызванного системой SPI
но и другие (например, увеличение рабочей емкости с 1,9до 2 литров в случае
четыре цилиндра) были частью общей модернизации.

Однако для четырехцилиндрового двигателя удельная мощность (т.е. кВт/литр, которая
исключает эффект увеличения объема двигателя с 1,9 до 2 литров)
улучшен на 16 процентов, а максимальный крутящий момент на 8 процентов. На V6 удельная мощность
вырос на 33 процента, а удельный крутящий момент на 7 процентов. Кроме того,
существенное улучшение стабильности холостого хода было достигнуто на V6.

Заключение

Использование регулируемых впускных коллекторов – включая деактивацию одного из
два впускных клапана на четырехклапанных двигателях – сейчас широко используется на двигателях.
Тем не менее, это была техника, которая не считалась актуальной для более старых
2-клапанные конструкции. Но с помощью разделенного впускного коллектора, разделенного впускного канала,
и клапаны отключения коллектора можно изменить характер сгорания
и резонансная настройка.

Это точно не то, что ты сможешь состряпать
ночь в вашем гараже, но и в специальных приложениях для сборки — особенно там, где
правила диктуют приверженность оригинальной конструкции головки с двумя клапанами — это, безусловно,
интересный подход.

Вам понравилась эта статья?

Поддержите AutoSpeed ​​небольшим пожертвованием. Подробнее…