ДВС

РОТОРНЫЙ

EMDRIVE

РАСКОКСОВКА

HONDA

ВИДЫ

система впуска двигателя внутреннего сгорания. Впуск двигателя

система впуска двигателя внутреннего сгорания - патент РФ 2090775

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: система впуска ДВС 1 содержит впускную трубу 2, один конец которой подключен к воздухоочистителю 3, а другой - к ресиверу 4, боковая стенка 5 которого снабжена впускными патрубками 6-9, подключенными соответственно к цилиндрам 10-13 двигателя 1, и электроподогреватель 14. Отличительной особенностью является то, что электроподогреватель 14 выполнен в виде штуцера, смонтированного внутри ресивера 4 соосно полости последнего, и имеет форму удлиненного цилиндра, ограниченного торцевыми стенками 16 и 17, к которым подключены контактные клеммы 18 и 19 источника электроснабжения 15, при этом штуцер изготовлен из газопроницаемого, демпфирующего пульсации и звук, обладающего высоким омическим сопротивлением материала. Возможны различные варианты изготовления штуцера 14. 4 з.п.ф-лы, 4 ил. Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к системам впуска, снабженным средствами для электроподогрева рабочего тела с целью улучшения пусковых качеств и токсических показателей в условиях пониженных температур окружающей среды и улучшения экономических и экологических показателей двигателей на режимах частичных нагрузок. Известны системы впуска двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС) как с искровым зажиганием (карбюраторные версии и версии с впрыском топлива), так и с воспламенением от сжатия (дизельные версии), обеспечивающие количественное и качественное наполнение цилиндров горючей смесью (воздухом и топливом). Одной их самых ответственных функций любой конструкции системы впуска является качественная подготовка горючей смеси до ее поступления в цилиндры двигателя. Она подразумевает как обеспечение подачи необходимого количества воздуха и топлива в зависимости от скоростного и нагрузочного режима работы двигателя, так и необходимую подготовку этой смеси для ее качественного воспламенения в цилиндрах. В данном случае подразумевается гомогенизация топливно-воздушной смеси за устройством подачи топлива до момента ее поступления в цилиндр, турбулизация смеси путем организации направленных вихрей, обеспечение заданной температуры смеси поступающей в цилиндр и т.д. Таким образом, ведется подготовка смеси для ее наиболее полного и качественного сгорания с тем, чтобы получить высокие мощностные показатели, высокую экономичность, низкую токсичность выхлопа. В качестве другой важной проблемы, которую необходимо решать при конструировании системы впуска ДВС это обеспечение низких уровней шума в процессе наполнения цилиндров, вызванных возбуждением газодинамических пульсаций в системе, вследствие перепада давлений в цилиндре двигателя и в зоне свободного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя в момент открытия и закрытия впускного (впускных) клапана. Возникающие газодинамические пульсации во впускной системе ДВС не только оказывает отрицательное влияние на окружающую среду в виде излучаемого системой шума впуска, но и неблагоприятно влияют на процессы наполнения цилиндров, вызывая образование резонансных стоячих волн в отдельных элементах впускной системы и, в первую очередь, во впускных трубах впускного коллектора, что в свою очередь вызывает увеличение гидравлических сопротивлений, ухудшение наполнения отдельных цилиндров двигателя. Это, в свою очередь, ухудшает мощностные, экономические и токсические показатели ДВС. Следует подчеркнуть, что в современных конструкциях впускных систем ДВС, за счет применения различных конструктивных решений и использования различных дополнительных управляемых систем, в первую очередь пытаются обеспечить высокие экономические показатели, низкую токсичность выхлопа и низкий шум. А мощностные показатели двигателей в этом случае отошли как бы на второй план. Это вызвано непрерывным ужесточением международных и национальных стандартов по токсичности, внешнему шуму и расходам топлива автомобильного транспорта. При этом, работа таких систем должна обеспечивать двигателю достижение высоких экологических (токсичность, шум) и экономических показателей во всем эксплуатационном диапазоне температур окружающей среды. С этой целью также существуют (и подвергаются процессу ужесточения) международные нормы, лимитирующие показатели пуска двигателя в условиях как заданных низких, так и высоких температур окружающей среды и т.д. Практическое решение описанных выше проблем представлено, например, в описаниях: патента США N 5078115, кл. F 02 M 31/00, 1992, патента Германии N 289095, кл. F 02 M 31/00, 1991, заявки Германии N 3943569, кл. F 02 M 31/02, 1991, заявки Франции N 2661951, кл. F 02 M 31/135 и многих других источниках патентной информации. Суть решения технической задачи здесь заключается в установке во впускном тракте ДВС различных по конструкции нагревательных элементов, преимущественно электрического типа, которые в период запуска двигателя и его прогрева, имея определенную поверхность теплосъема, воздействуют на впускной заряд воздуха или горючую смесь. Таким образом, средствами достижения эффекта в названных конструкциях являются самые различные нагревательные элементы, установленные в тракте системы запуска, продольно ли поперечно сориентированные по отношению к потоку компонентов рабочего тела. Отрицательным фактором здесь является то, что названные нагревательные элементы, загромождая впускной тракт, определяют повышенные его гидродинамические сопротивления, что отрицательно сказывается на наполнение, экономичность, токсичность и динамику двигателя. Кроме того, они могут являться источниками высокочастотного (кромочного) шума (свиста), особенно в том случае, когда установлены подвижно, например, вращающиеся элементы с средствами вихреобразования рабочего тела. Следует отметить и локальный ограниченный характер воздействия поверхностей теплосъема этих элементов на рабочее тело, что делает длительным время его прогрева и увеличивает период запуска и прогрева двигателя, что в конечном итоге снижает потребительские качества автомобиля. В качестве прототипа выбрана система впуска двигателя внутреннего сгорания, описанная в заявке Японии N 3-40232, кл. F 02 M 31/12. публ. 18.06.91, N 5-1006, содержащая впускную трубу, один конец которой подключен к воздухоочистителю, а другой к ресиверу, боковая стенка которого снабжена впускными клапанами, подключенными к цилиндрам двигателя, и смонтированный в тракте системы впуска электроподогреватель. Известному устройству присущи те же недостатки, что и в описанных аналогах, в частности, это загромождение проходного сечения впускной трубы (заужение проходного сечения), что обуславливает повышенное гидродинамическое сопротивление впускного тракта, незначительная локальная поверхность теплоотдачи электроподогревателя, что увеличивает количество пусков двигателя и период его прогрева после запуска. Также ухудшаются акустические качества за счет неизбежного возникновения высокочастотного свиста (скорость газового потока в заученной зоне возрастает). Целью изобретения является повышение экономических и экологических показателей двигателя, при обеспечении высоких акустических параметров, в условиях низких эксплуатационных температур. Сущность изобретения заключается в том, что в известной системе впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащей впускную трубу, один конец которой подключен к воздухоочистителю, а другой к ресиверу, боковая стенка которого снабжена впускными патрубками, подключенными к цилиндрам двигателя, и смонтированный в тракте системы впуска электроподогреватель, функционально запитанный от бортового источника электроснабжения, названный электроподогреватель выполнен в виде штуцера из газопроницаемого, звукодемпфирующего, обладающего высоким омическим сопротивлением материала, закрепленного на торцевой стенке ресивера и установленного вдоль полости ресивера в направлении потока рабочего тела. Штуцер в ресивере может быть установлен консольно при этом его свободный торец может быть заглушен. В предпочтительном варианте штуцер простирается по всей длине ресивера и его торец опирается, или закреплен на противоположной торцевой стенке ресивера. При таком конструктивном исполнении, за счет использования впускного ресивера не только как элемента динамического разделения цилиндров от нежелательного взаимодействия и взаимовлияния волновых процессов впускных патрубков каждого из цилиндров, и не только как расширительной полости сглаживания пульсаций воздуха и снижения шума впуска, но и как наиболее подходящей зоны быстрого, качественного и стабильного подогрева всасываемого воздуха без увеличения гидравлических сопротивлений впускного тракта, за счет использования в ресивере (элементе с относительно низкой скоростью просасываемого газа) газопроницаемого, шумоглушащего штуцера (патрубка) с большой площадью нагрева и теплосъема. Так как засасываемый в цилиндры воздух имеет возможность просасываться через нагреваемую структуру большой площади поверхности (длина окружности штуцера умноженная на его длину), то это обстоятельство обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление тракта, так как по отношению к площадям проходных сечений впускных труб до и после ресивера не только не происходит заужения проходного сечения (определяемого как площадь всех проходных каналов в газопроницаемом материале штуцера ресивера), а это сечение является даже намного большим сравниваемых. В связи с тем, что такое устройство скомпоновано в достаточно близкой зоне к впускному клапану и цилиндру основному источнику пульсаций и шума впускной системы, и эта зона характеризуется максимальной концентрацией акустической энергии, то в отличие от воздействия на конструктивные параметры воздухоочистителя, значительно удаленного от этой зоны, эффективность подавления шума и пульсаций газа на впуске может быть достигнута в значительно более сильной степени при минимальном конструктивном воздействии на систему впуска ДВС. В действительности, эпюра распределения звукового давления на первой собственной моде впускного тракта, в наибольшей мере ответственной за резонансные явления тракта, характеризуется косинусоидой с максимальным значением в зоне клапана и минимальным значением в зоне камеры воздухоочистителя. Соответственно, располагая устройства подавления шумов и пульсаций ближе к источнику шумов и пульсаций, т.е. к зоне максимальных концентраций волновой энергии, можно повысить эффективность их использования. Таким образом, в предлагаемом двигателе обеспечивается широкая полоса эффективного глушения шума, генерируемого колеблющемся объемом газа в полости ресивера и особенно на низших собственных формах колебаний названного объема. В грубом приближении, конструкцию ресивера с размещенным внутри него и по всей его длине штуцером, выполненным из газопроницаемого звукопоглощающего материала можно рассматривать как глушитель с последовательно подключенной активной фрикцией. Сущность изобретения поясняется на чертежах, где таким образом достигается улучшение экономических, экологических (токсичность, шум) показателей ДВС автомобиля в условиях низких эксплуатационных температур на режимах запуска двигателя и на режимах эксплуатации на частичных режимах нагрузки (следует подчеркнуть, что именно частичные режимы нагрузки, составляют подавляющий диапазон эксплуатации автомобилей). На фиг. 1 показана система впуска двигателя; на фиг. 2 конструктивный вариант полого штуцера; на фиг. З вид А на фиг. 2; на фиг. 4 система впуска с развитой поверхностью теплоотдачи штуцера. Система впуска двигателя 1 внутреннего сгорания (фиг.1) содержит впускную трубу 2, один конец которой подключен к воздухоочистителю 3, а другой к ресиверу 4, боковая стенка 5 которого снабжена впускными патрубками 6, 7, 3 и 9, соответственно подключенными к цилиндрам 10, 11, 12 и 13 двигателя 1, и смонтированный в тракте системы впуска электроподогреватель 14, функционально запитанный от бортового источника электроснабжения 15 (аккумуляторной батареи) автомобиля. Электроподогреватель 14 выполнен в виде штуцера, смонтированного внутри ресивера 4, соосно полости последнего и имеющего форму удлиненного цилиндры, ограниченного торцевыми стенками 16 и 17, к которым подключены контактные клеммы 18 (+) и 19 (-) аккумулятора 15 через замок зажигания 20. В электроцепи имеется также многофункциональный процессор 21, отслеживающий температурный режим двигателя 1 в зависимости от параметров на впуске (температуры засасываемого воздухе), в системе смазки (температуры масла) и охлаждения (температуры охлаждающей жидкости) и др. Штуцер 14 может быть размещен по всей длине ресивера 4, при этом его торцы 16 и 17 закреплены на торцевых станках 22 и 23 ресивера 4. При этом между торцами 17 и 23 установлен электроизолятор 24. На фиг. 1 показан один из датчиков 25 температуры охлаждающей жидкости, сигнал от которого поступает на многофункциональный процессор 21. Подогрев воздуха на впуске в условиях запуска двигателя при низких температурах окружающей среды (эксплуатация в зимних условиях), в условиях крайнего Севера, тестовые режимы испытаний по национальным и международным стандартам и требованиям), позволяет не только обеспечивать быстрый запуск двигателя, но и резко уменьшить токсичность и улучшить экономичность двигателя автомобиля. Обычно в этих целях, управляющий процессор включает или отключает подогрев воздушной смеси в зависимости от нагрузочных режимов работы двигателя, температуры окружающей среды и других задающих параметров. Можно также добавить, что автоматическое включение нагревательного элемента штуцера 14 необходимо и дизельному двигателю при возникновении определенных его виброускорений, с тем чтобы обеспечить более равномерную его работу с низким уровнем вибраций и шума. Т.е. использование подогрева целесообразно и с точки зрения акустики. При этом управляемыми параметрами выступают виброускорения. Охлаждение воздушного заряда (электроподогреватель не включен) на впуске с целью увеличения его плотности для улучшения наполнения и улучшения эффективной мощности и момента необходимого только на режимах движения автомобиля с полной нагрузкой (с полностью открытой дроссельной заслонкой). Для современных конструкций легковых автомобилей, прежде всего, с высокими показателями экономичности и низкой токсичности, на первый план встают задачи обеспечения этих показателей на частичных и переходных режимах (с частично открытой дроссельной заслонкой). В этом случае из-за достаточно большего дросселирования на впуске (создаваемого прикрытой дроссельной заслонкой), влияние некоторого изменения плотности заряда из-за изменения его температуры при наполнении в целом практически очень слабое. А в то же время повышение температуры заряда на впуске на частичных режимах работы двигателя целесообразно с точки зрения улучшения гомогенизации топливовоздушной смеси, позволяющей уже заметно улучшить экономические и токсические показатели ДВС. Для реализации описанного выше в предлагаемой системе впуска электроподогреватель выполнен в виде штуцера 14 (полого или сплошного) из пористого газопроницаемого материала, обладающего высоким омическим сопротивлением и свойствами эффективно рассеивать пульсации и звук. При этом, при включении замка зажигания 20 (начальный момент попытки запуска двигателя 1), вся поверхность штуцера 14 практически сразу прогревается до рабочей температуры и в это же время весь поток воздуха из впускной трубы 2, просачиваясь через проходные микроканалы материала штуцера 14, подвергается прогреву, причем происходит это в непосредственней близости от цилиндров 10-13 двигателя, что ослабляет тепловые потери нагретого газа при транспортировке по короткому тракту и способствует надежному пуску двигателя. По мере достаточного прогрева двигателя 1 датчик 25 подает сигнал на процессор 21, а последний дает команду на отключение электроподогревателя штуцера 14 от источника электроснабжения аккумулятора 15. При движении автомобиля на режимах частичных нагрузок двигателя, сигналы с датчиков температуры засасываемого воздуха и положения дроссельной заслонки, аналогичным образом с помощью процессора 21 гибко управляют работой электронагревателя штуцера 14. Все время штуцер 14 продолжает работать как высокоэффективное средство гашения звука и пульсаций в системе впуска двигателя 1. Открытие впускного клапана вызывает перепад давлений в емкости цилиндра 10-13, которая образована днищем поршня и камерой сгорания за клапаном и в окружающей среде, при этом колебательный импульс в виде упругих волн распространяется в воздушной среде, заполняющей впускной тракт, вследствие чего происходит возбуждение воздушных объемов патрубков 6-9 с закрытыми клапанами (тупиковых волноводов) и взаимодействие и связанность звуковых полей и газодинамических пульсаций газа в патрубках 6-9, что затрудняет разобщающее (разделяющее) действие ресивера 4, формирование звукового поля в пространстве ресивера 4, отражение звуковых волн от стенок 5, 22 и 23 ресивера 4 по направлению к впускным клапанам патрубков 6-9 и "вытеснение" звуковой энергии во впускную трубу 2, как в передающий волновод с определенной акустической проводимостью (определенным акустическим сопротивлением) и вызывает необходимость скачкообразного преодоления роста акустического сопротивления при прохождении упругих волн в штуцер 14 через его пористую структуру, в результате чего происходит рассеивание колебательной (звуковой) энергии в пористом воздухопроницаемом звукопоглощающем материале штуцера 14 вследствие трения в нем колеблющихся частиц газа и потерь энергии вследствие микродинамических деформаций материала, и превращение этой колебательной энергии в тепловую. Также, дополнительно к рассеиванию колебательной энергии газа в пористом материале штуцера 14, происходит рост звукоизоляции системы в направлении входного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя 3. Ввиду того, что газопроницаемый штуцер 14 не заужает проходное сечение ресивера 4, простирается по всему объему его пустотелого пространства (воздействует на весь объем по длине), демпфируя низкочастотные резонансные пульсации в пространстве ресивера 4, то в результате этого демпфирования пульсаций происходит снижение гидравлических сопротивлений системы впуска при заданном расходе газа, засасываемого в цилиндры и проходящего через ресивер 4 (гидравлическое сопротивления тракта при транспортировке пульсирующего газового потока определяется квадратом амплитудных значений его пульсации). Физико-математическая модель описанного выше динамического состояния объекта выглядит следующим образом. Каждый из 4-х цилиндров четырехтактного ДВС при его работе генерирует серию импульсов всасывания. Эта последовательность импульсов создает колебания (пульсации) объемного расхода газа с основной частотой: и кратными частотами: fm= mf1,Гц где m 1, 2, 3; n 1/мин Колебания расхода газа в различных цилиндрах сдвинуты по времени: и по фазе: для 4-х цилиндрового двигателя происходит сдвиг по фазе для первой гармоники равный: где k порядок следования импульсов по цилиндрам в соответствии с порядком работы цилиндров. Для первого цилиндра 10 k=1, для второго 11 k=4, для третьего 12 k=2, для четвертого 13 k=1З. = 3,14 рад Для n-ной гармоники сдвиг по времени тот же, а по фазе:m= m1, рад Двигатель с ресивером 4 способствует обеспечению раздельного наддува цилиндров за счет существенного разрыва динамических связей между патрубками 6-9 и объемом ресивера 4. С другой стороны, взаимная независимость волновых явлений в патрубках 6-9, соединяющих ресивер 4 с цилиндрами 10-13, приводит к более резкому развитию колебаний газа в каждом патрубке по отдельности. Эти резонансные колебания проявляются на собственных частотах патрубков где C скорость звука, м/с; P 1, 2, 3. lп длина патрубков, м. На низшей резонансной частоте (f(1)) в систему, образующую резонансный контур, частично вовлекаются и другие, связанные с патрубками массы газа (непосредственно в ресивере и примыкающим к нему элементам). Вследствие несимметрии акустических нагрузок, создаваемых ресивером 4, акустические нагрузки на патрубки 6-9 отдельных цилиндров различны и это приводит к небольшому несовпадению резонансных частот (f(1)) отдельных патрубков. Поэтому, возникающие резонансные колебания газа в одном из них (на своей резонансной частоте) не подавляются колебаниями, приходящими в ресивер от других патрубков, даже если начальные импульсы от цилиндров скомпенсированы (идут в противофазе). Второе неблагоприятное явление связано с возбуждением первой несимметричной резонансной формы колебаний газа в ресивере 4. Как правило, ее частота близка (или кратна) к одной из собственных частот колебаний газа в патрубке, что приводит к резонансному усилению излучения звука из системы, особенно на частотах нечетных гармоник основной частоты процесса всасывания (f1). Это подразумевает передачу из ресивера 4 усиленного излучения в систему впуска по направлению к свободному открытому концу воздухозаборного патрубка воздухоочистителя 3. На пути этой цепи передачи это излучение будет трансформироваться (видоизменяться по спектральному составу, частично усиливаться или ослабляться по амплитудам) по всему пути передачи (впускная труба 12, тракты систем воздухоочистки и воздухоподачи, воэдухозаборный патрубок, моторный отсек и окружающая среда). Учитывая важную роль ресивера 4 в формировании акустических нагрузок, действующих как непосредственно на впускные трубы, так и на их взаимодействие с одной стороны, и на передачу акустической энергии по свободной цепи передачи (по системе впуска) в окружающую среду с другой стороны, целесообразно применение в ресивере звукозаграждающего свободную передачу акустической энергии элемента. Тем более что, как это уже было отмечено выше, данная зона воздействия (полость ресивера) является зоной высокой концентрации звуковой энергии, а также то, что при резонансных режимах газ в системе колеблется как газ в сильно связанных между собой объемах с нарушенным разделением воздушных объемов (т.е. нарушается прямая функция ресивера разделение цилиндра с получением улучшенного их наполнения за счет динамического наддува). Поскольку штуцер 14, выполненный из газопроницаемого материала (например, металлорезины, пористого сетчатого материала, или других аналогичных материалов; материала, представляющего собой однородную структуру, либо штуцер содержит жесткую скелетную арматуру, заполненную одним из вышеперечисленных газопроницаемых звукопоглощающих материалов), не заужает вход проходного сечения ресивера 4, простирается по всему объему пустотелого пространства (воздействует на весь по длине объем), демпфируя низкочастотные резонансные пульсации в пространстве ресивера 4, то в результате этого демпфирования пульсации происходит снижение гидравлических сопротивлений системы впуска при заданном расходе газа, засасываемого в цилиндры и проходящего через ресивер. Снижение гидравлических сопротивлений впускного тракта в ряде случаев позволяет улучшить наполнение цилиндров свежим зарядом, а соответственно улучшить мощностные, экономические и токсические характеристики двигателя. Таким образом, достигнуты следующие преимущества: улучшение экономических (расход топливо) и экологических (шум и токсичность) показателей на режимах частичных нагрузок и на режимах пуска двигателя в условиях низких температур окружающей среды; большая активная поверхность теплосъема обеспечивает быстрый прогрев и снижает тепловую инерцию при пуске, а также позволяет повысить до максимума температуру всасываемого воздуха; пожаробезопасность устройства (нагревательный элемент внутри камеры ресивера; близость расположения к цилиндрам малые тепловые потери при транспортировке газа в цилиндры; не заужает реальное проходное сечение впускного воздуховода, так как находится в наиболее его широком месте что не влечет рост гидросопротивления тракта, и соответственно ухудшения показателей двигателей; продолжает попутно выполнять полезную функцию акустической активной фрикции; простота монтажа демонтажа (установки) при эксплуатации со свободного конца ресивера при сборке, диагностики и т.п.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая впускную трубу, один конец которой подключен к воздухоочистителю, а другой к ресиверу, боковая стенка которого снабжена впускными патрубками, подключенными к цилиндрам двигателя, и смонтированный в тракте системы впуска электроподогреватель, функционально запитанный от бортового источника электроснабжения автомобиля, отличающаяся тем, что подогреватель выполнен в виде штуцера, смонтированного внутри ресивера соосно полости последнего, и имеющего форму удлиненного цилиндра, ограниченного торцевыми стенками, к которым подключены контактные клеммы источника электроснабжения, при этом штуцер изготовлен из газопроницаемого, демпфирующего пульсации и звук, обладающего высоким омическим сопротивлением материала. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что штуцер в ресивере смонтирован в направлении потока рабочего тела консольно, при этом свободный его торец заглушен. 3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что штуцер размещен по всей длине ресивера, а его торцы закреплены на торцевых стенках ресивера. 4. Система по пп.1 3, отличающаяся тем, что штуцер выполнен полым. 5. Система по пп.1 3, отличающаяся тем, что штуцер выполнен сплошным.

www.freepatent.ru

Впуск, виды, достоинства, недостатки

Все слышали, видели, многие даже уже установили на свои машины автомаркет систему впуска. Хотел немного о них рассказать, какие бывают, в чем разница и т.д.Есть три основных вида системы впуска – short air intake, cold air intake и facing (forced) to ram air intake. Я не хочу как-то коряво переводить, все и так поймут, по картинкам.

Чем же хороши, для чего их покупают, делают, устанавливают? Основное, так это уменьшить потери давления поступающего воздуха в системе впуска, а она может достигать значительных величин. К примеру, потери в системе из-за сопротивления, могут составляют до 0.1-0.15 бар, а это в свою очередь скажем на 2 литром моторе мощностью 150 сил будет стоить до 20 сил. Не верите? Да это действительно так, поступающий воздух теряется в размере 10-14% своего потока, на впуске у Вас вакуум, а не атмосферное давление. (Такие потери встречаются, но это не значит, что на всех сток машинах)

Конечно, полностью избежать потерь есть возможность, но только в 3 варианте системы впуска (будет описано ниже). Но если потери минимизировать, то эффект будет, и будет ощутимый. Гоночные варианты систем, а так же дорогие, хорошо рассчитанные и сделанные КИТы, добиваются снижения потерь давления воздушного потока до 5 in of water(0.0125 БАР). Здесь стоит упомянуть, если мы говорим о вакууме, то для этого используется измерения не как при избыточном давлении, бар, кПа, а in h3O, inHg

С этим очень хорошо справляется 1 вариант системы впуска:

1. Итак, начнем – SHORT AIR INTAKE:

Конечно, все просто, никаких изгибов, короткая практически прямая труба (пайпинг).Для сведения – каждый изгиб 90 градусов стоить 1% потерь воздушного заряда, потока.

Достоинства- относительно не дорого, легко в установке, красивые выдает графики мощности, при измерении на стенде (при открытом капоте).

Недостатки – использует горячий воздух из-под капотного пространства. Но в некоторых случаях, если мы не говорим о максимальной мощности, гонках, то этот недостаток может быть и преимуществом. Если вы живете в холодном регионе, то подогрев системы впуска поможет процессу испарения поступающего топлива, что улучшит automisation, смесеобразования топлива. В результате при обычной эксплуатации это сильно улучшит работу мотора на малых оборотах и в свою очередь понизит расход топлива.

Конечно для высоких оборотов, высоких нагрузок этот вариант далеко не лучшее решение, а может даже (как в варианте на фото) только ухудшить характеристики. Если Вы уж решились на такой вид, так желательно установить, использовать тепловой экран, трубу не красить, оставить блестящей, все это немного поможет в борьбе с температурой.

Вот сюда добавить тепловой экран и будет получше

2. COLD AIR INTAKE

– Дороже, сложна в установке, изготовление, не всегда есть возможность вообще провести трубу к точке с холодным, свежим воздухом. В машинах с МАФ (датчиком расхода воздуха) необходимо позаботится о решении проблемы с водой (во время дождя может через фильтр попадать на МАФ сенсор)Вот пример очень простого, но эффективного решения

Информация для тех, кто не знает – температура под капотным пространством выше на 25-35 градусов, чем на улице. Если установить холодный впуск, то даже учитывая, что воздушный заряд наберет, скажем, еще 5 градусов проходя по системе впуска (под капотом), то мы можем получить понижение температуры в впускном коллекторе на 10-20 градусов, а это уже прибавка мощности 5-6%. Да, получить такие же результаты в плане снижения потерь потока, как у 1 варианта, скорее всего не удастся – длинна пайпинга, изгибы и т.д., но все же улучшить по сравнению с оригинальным фильтр боксом реально.

Вот пример более серьезного решения, используемый на MINI от фирмы АЕМТак выглядит сток

Выкидываем все это и делаем так:

Теперь к этому открытому пространству в фильтрбоксе подведем холодный, свежий воздух

Вот от сюда

И в итоге мы получили серьезное понижение температуры

Вся эта конструкция, на этой маленькой, не мощной машинке сделала прибавку в мощности на 15 сил. Вот схема, показывающая, как работает:

Предлагаю посмотреть еще на одно интересное решение, используемое на больших, дизельных машинах:

А вот так это работает

Вот так это выглядит на машине

Да не стоит, после установки такой системы измерять глубину луж, а то гидро удар будет Вам обеспечен. Есть не оспоримые плюсы, но есть минусы

Все просто, но ОЧЕНЬ ЭФФЕКТИВНО — Американцы…

3. Facing (forced) to ram air intake

Это, наверное, самый простой вид нагнетания воздуха в камеру сгорания. Когда автомобиль двигается с большой скоростью, воздух будет, нагнетается в впускной коллектор через воздуха заборник, обычно расположенный на капоте машины. Это образует немного больше давление, большее, чем атмосферное, что не только поможет дышать мотору, но и увеличит в свою очередь и плотность, а значит и мощность. Это как маленькая турбинка, буст где зависит от скорости движения.

Вот пример такой системы впуска

Также, такие системы популярны на мощных, скоростных мотоциклах. Используется в формуле 1. Машинах серии GT

Что это может дать? Если возьмем для примера Ferrari 550 Maranello то:

200 км/час — + 10 сил250 км/час — + 15 сил320 км/час — + 24 силы

Не много, но как говорил, мой хороший знакомый и известный в России гонщик (да просто хороший человек) Константин Жигунов – с миру по нитке, нищему ГАЗ 24

Также такие системы были в свое время популярны и на классических американских мускульных машинах (они красавцы)

На этом сегодня закончу. В следующий раз я Вас научу, как можно самому проверить Вашу систему впуска, найти их слабые места, если они есть. Не всегда автомаркет система впуска, даже если она супер дорогая лучше заводской.

Впуск часть 2

Автор: Владимир Шарандин

enginepower.pro

Впуск выпуск двигателя серии М5

Двигатели М-Power всегда отличались большей удельной мощностью (л.с./литр) по сравнению с обычными версиями моторов. Главная причина тому — специальным образом настроенные впуск и выпуск.

Впуск двигателя

Уже первые моторы M-Power, а именно М30 от E9 3.0 CSL и М88 от М1 оснащались многодроссельным впуском. Дело в том, что одна дроссельная заслонка перед впускным коллектором создает разряжение после себя, из-за этого в цилиндрах начинается «голодание», особенно находящихся в максимальной удаленности от дросселя. В них количество смеси и соотношение воздух/топливо резко отличается. Многодроссельный впуск позволил свести к минимуму разряжение в коллекторе, особенно при частичных нагрузках, и улучшить наполняемость цилиндров, а значит и увеличить мощность.

Так же на двигатели М-серии устанавливаются впускные ресиверы с изменяемым объемом и длинной. Тем самым оптимизируя работу мотора как на низких так и на высоких оборотах. Впервые такая технология на гражданских моторах начала применяться на М52, под названием DISA. Длина между впускным клапаном и ресивером влияет на крутящий момент: чем короче впуск, тем мощнее мотор на верхах, но «скучнее» на низах. И наоборот, длинный впуск сдвигает крутящий момент в зону низких оборотов.

Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который может быть согласован экспериментально с колебательным процессом движения горючей смеси во всасывающем тракте с таким расчетом, чтобы улучшить очистку цилиндра от отработавших газов и его наполнение свежей смесью. Давление в выпускной трубе подвержено резким колебаниям в течение всего периода выпуска. В первый момент после открытия выпускного клапана продукты сгорания устремляются в выпускную трубу с очень высокой скоростью, превышающей скорость распространения звука. Быстрое удаление 50% продуктов сгорания влечет за собой образование в цилиндре разряжения, которое может доходить до 0,5 кгс/см2. Точно так же и в выпускной трубе образуются периоды пониженного давления.

Система изменения фаз ГРМ (VANOS, VVT-i, VTEC)

Практически каждый автовладелец слышал насчет «переменных фаз газораспределения». Однако, мало кто знает, зачем нужен VTEC.

На самом деле мысли об изменяемых фазах ГРМ витали в воздухе уже после создания двухвальной ГБЦ. Грубый пример — переход автомобилей ВАЗ на 16кл ГБЦ. Что это дало? Больший крутящий момент и мощность, но при более высоких оборотах. Т.е. с низов мотор стал слабее и менее эластичней. Почему, спросите Вы?

Ответ: Действительно важным законом газодинамики является один из законов Бернулли, одно из следствий которого — падение скорости потока при увеличении проходного сечения. Свечку задувают сложив губы в трубочку, а не улыбнувшись во весь рот. Настоящим препятствием при требуемом увеличении мощности стала необходимость использования дополнительного клапана — два клапана означают вдвое увеличившееся проходное сечение — так можно затолкать побольше смеси в цилиндр на высоких оборотах. Но наполнение воздухом цилиндра на низких оборотах пропорционально затрудняется.Точка эффективного момента перемещается в область 4000 оборотов и выше — становится неудобно ездить в городе — машина плохо тянет «снизу». Именно по этой причине, на автомобилях стали появляться системы переменного газораспределения.

Первое поколение системы VANOS работало следующим образом:В звездочке привода впускного вала находится шлицевой вал приводимый небольшим масляным цилиндром. По умолчанию распредвал стоит так, что впускной клапан открывается позже обычного, тем самым сначала создавая разряжение (вакуум) в цилиндре, для увеличения последующей скорости поступления смеси. С возрастанием оборотов масляное давление в цилиндре приводит в движение шлицевой вал и впускной распредвал проворачивается, в нормальное положение.

Система Double-Vanos непрерывно управляет углом как впускного так и выпускного вала, а так же увеличивает на верхах перекрытие клапанов (тот момент, когда впускные клапана открываются а выпускные еще не закрылись. При этом уходящие с высокой скоростью по выпускному тракту газы создают дополнительное разряжение в цилиндре). Революционная технология Vanos была впервые представлена BMW в 1992 году на двигателе М50TU.

Технология Double-Vanos применяется на серийных автомобилях с 1997 года (M52TU). На моторах М-серии впервые система Double-Vanos была применена на двигателе S50.

К слову система VTEC на моторах Honda имеет совсем другую систему изменения фаз ГРМ. Там на низах действует кулачок распредвала с небольшим подъемом и не продолжительной фазой, а на верхах включается кулачок с более агрессивным профилем.

Прощай, дроссельная заслонка!

Следующим шагом BMW AG в борьбе за КПД двигателя стало создание системы Valvetronic, регулирующее подъем клапана. B BMW тем самым планировали так же избавиться от дроссельной заслонки, ведь при частичных нагрузках она создавала разряжение воздуха по впуске, тем самым затрудняя продувку и мешая работе VANOS.

В принципе, эффекта дроссельной заслонки можно достичь, плавно изменяя во всем диапазоне оборотов величину хода впускных клапанов. Идея сколь заманчивая, столь и труднореализуемая. Только представьте, чтобы мотор ровно работал на холостом ходу (в этот момент зазор между седлом и клапаном составляет сотые доли миллиметра), необходимо отрегулировать клапанный механизм с точностью до тысячных долей миллиметра! И вот проблемы решены. Valvetronic способен скрупулезно контролировать перемещение клапанов в диапазоне 0-9,7 мм. Чтобы увеличить степени свободы системы распредвал-коромысло-клапан, инженеры BMW дополнили ее двумя новыми элементами — эксцентриковым валом и промежуточным рычагом (см. схему). Перемещая эксцентриковый вал, электродвигатель увеличивает или уменьшает плечо промежуточного рычага, тем самым удлиняя или укорачивая ход впускных клапанов в соответствии с нагрузкой двигателя.

Система Valvetronic — устройство, позволяющее изменять ход клапана в зависимости от числа оборотов коленвала. Благодаря этому, на высоких оборотах достигается наилучшая вентиляция цилиндра, наилучшее его заполнение топливовоздушной смесью. При минимальных оборотах ход клапана минимален. При этом уменьшается эффект перекрытия клапанов, благодаря чему расход топлива минимален. С увеличением числа оборотов величина открытия клапанов увеличивается. При этом уменьшается сопротивление газовым потокам внутри цилиндра, скорость продувки и наполнения цилиндра топливовоздушной смесью возрастает.

Оригинал — Драйв2

Впуск выпуск двигателя серии М5

Оцените эту статью

ingarazh.ru

Тюнинг впуска и выпуска - Avtonov

Система впуска

Доработка впускной системы направлена на снижение сопротивления воздуху на впуске и увеличение объема воздуха, поступающего в цилиндры.В перечень элементов, требующих доработки или замены, в зависимости от степени «тюнингования», входят: воздушный фильтр, дроссельныйпатрубок, ресивер и впускной коллектор. Модернизация системы впуска повлечет за собой также установку прямоточного выпускного коллектора,«верхового» распредвала и изменения программы управления двигателем. Рассмотрим все по порядку.

Фильтр нулевого сопротивления

Фильтр нулевого сопротивления — обеспечивает не нулевое, а значительно сниженное сопротивление воздушному потоку. Стандартные воздушные фильтры имеют в своем составе фильтрующий элемент, изготовленный из очень плотного материала, к тому же и конструкция таких фильтров не совсем удачна с точки зрения количества пропускаемого воздуха. В фильтрах же нулевого сопротивления имеющиеся микроскопические отверстия в фильтрующем элементе позволяют прогонять гораздо большее количество воздуха. Способствует этому и большая площадь фильтрации: поверхностная площадь «спортивного» фильтра до пяти раз больше, чем площадь стандартного. По типу фильтрующего элемента «нулевики» бывают двух типов. Первый вариант: нетканый хлопковый материал, армированный металлической сеткой и уложенный гофром (в просторечии — «сетка»). Второй- мелкоячеистый полиуретан (эти фильтры именуют «поролоновыми»). «Сетка» обладает меньшим сопротивлением всасыванию, а «поролоновые» элементы лучше задерживают пыль и имеют большую поверхность очистки. Поэтому «поролон» используется во внедорожных гонках, а болеечувствительные к загрязнению, но обладающие меньшим сопротивлением, «сетки»- на «асфальтовых» машинах. Некоторые компании делают фильтрующий материал двойным: первая ступень, с большими размерами пор, отвечает за крупные частицы, вторая задерживает мелкую пыль. Выбирая фильтр, надо обратить внимание на герметичность стыковочного патрубка, надежно обеспечиваемую только одним способом: резиновой манжетой в качестве уплотнения. Многие производители, желая сэкономить, делают весь корпус из пластика и считают «резинку» излишеством. Для кольцевых гонок оно может быть и так. В повседневной эксплуатации, где важен ресурс мотора, а значит, высокая степень фильтрации воздуха, пыль, «подсасываемая» через ненадежное уплотнение, «приканчивает» мотор раньше срока.

Фильтры бывают моющиеся и сухого типа. Для моющихся в продаже имеются специальные комплекты, состоящие из промывки и пропитки. Промывка предназначена для смывания грязи с поверхности фильтра, пропитка служит для задерживания мелких частиц пыли и грязи, задерживая их на стенках фильтра, не позволяя тем самым попасть в двигатель. Пропитка маслом позволяет увеличить размер отверстий фильтрующей сетки, а, значит, и снизить сопротивление потоку воздуха. Фильтрующий элемент в фильтрах сухого типа ничем не пропитан, но также имеет возможность многократного использования (моется или продувается в обратную сторону).

Система впуска холодного воздуха

Установка фильтра имеет свои особенности. Чтобы исключить попадание в цилиндры горячего воздуха, в подкапотном пространстве важно выбрать место, которое было бы максимально удалено от любых источников тепла. Также следует ставить и защитный тепловой экран. Не следует устанавливать фильтр слишком низко – загрязнившись, он быстро лишится своих свойств. В продаже имеются системы впуска холодного воздуха. Как правило, они представляют из себя алюминиевый либо карбоновый (в зависимости от производителя) конус, плотно одетый на фильтрующий элемент и служащий экраном от тёплого воздуха, идущего от двигателя. К впускному отверстию присоединяется гофр, забирающий «за бортом» более чистый и холодный воздух. Специальная форма корпуса и самого фильтрующего элемента создают дополнительные завихрения, способствующие наполнению цилиндров двигателя. В итоге имеем: холодный воздух, получаемый с улицы, уменьшенное сопротивление за счет нулевика и пассивный наддув при движении автомобиля.

Необходимо подчеркнуть, что установка фильтра нулевого сопротивления имеет смысл только тогда, когда весь двигатель подвергся доработке. Ведь чудес не бывает. Снизить сопротивление потоку можно только за счет увеличения проходных отверстий, то есть — ухудшить качество фильтрации. Поэтому при установке «нулевика» на стандартный мотор игра не стоит свеч: глупо получать скорее теоретическую прибавку мощности за счет снижения ресурса двигателя. Кроме того, существует мнение, что пропитка фильтра, попадая на измерительный элемент датчика расхода воздуха, искажает его показания, а то и выводит из строя.

Следующий шаг — увеличение дроссельной заслонки. Увеличенный дроссель снижает скорость воздушного потока и способствует увеличению производительности впускной системы по воздуху. Самый бюджетный вариант — на разборке покупается заслонка от более мощного автомобиля, которая и устанавливается на собственную машину.

Спортивный ресивер

Далее идет замена стандартного впускного ресивера на увеличенный «спортивный». Спортивный ресивер имеет значительно больший объем и более короткие впускные патрубки. Больший, чем у стандартного, объём позволяет, при правильной конструкции и настройке, сгладить пульсации воздуха. Чем больше его объем, тем резче «подхватит» двигатель после сброса газа и повторного нажатия педали в пол. Короткие впускные трубопроводы смещают максимальный коэффициент наполнения цилиндров в область высоких оборотов двигателя. Длинные впускные трубопроводы обеспечивают хорошее наполнение и соответственно высокий крутящий момент при низких оборотах. Таким образом, при жестких, нерегулируемых впускных трубопроводах имеет место альтернатива: или хороший крутящий момент в диапазоне низких оборотов двигателя и пониженная номинальная мощность, или высокая номинальная мощность и уменьшенная тяга при низких оборотах. Идеал – впускная система с изменяемой геометрией каналов, которая в зависимости от оборотов и открытия дросселя использует разные длины коллектора и улучшает наполнение во всем диапазоне оборотов.

Многодроссельный впуск

Существуют системы впуска, где впускной коллектор в его привычном понимании отсутствует как таковой, вместо него устанавливаются коротенькие трубки — «дудки», настроенные на определенные, обычно очень высокие обороты. Применяются они при желании выжать из двигателя все и стоят достаточно дорого. Это уже высшая ступень в тюнинге систем впуска атмосферных автомобилей — многодроссельный впуск, где на каждый цилиндр приходится по отдельной дроссельной заслонке и коллектору. Такой подход позволяет резко увеличить количество воздуха подаваемого в камеры сгорания. Многодроссельный впуск обеспечивает меньшие по сравнению с ресивером холостые обороты, более устойчивую работу мотора на низких и средних оборотах. Ну а работа двигателя на высоких оборотах вне всяких похвал. Несколько дроссельных заслонок вместо одной значительно ускоряют отклик автомобиля на нажатие педали газа. Побочные эффекты: сниженный ресурс двигателя и повышенныйрасход топлива. Многодроссельный впуск будет по настоящему эффективен только при разработке под конкретный мотор. Специалистам предстоит решить много теоретических задач и провести массу практических испытаний, пока они реализуют свои идеи в жизнь. И все равно газодинамика не укладывается в формулы, поэтому после изготовления системы снова нужны расчеты, доводки и новые испытания.

«Мультидроссель» бессмысленно применять для низкофорсированных или «средних» двигателей: «дудки» должны быть последней стадией форсировки после изменения степени сжатия и перепрограммирования блока управления. Если речь идет не о специально сконструированном, а о стандартном моторе, требуется замена форсунок на более производительные, полное изменение системы выпуска: пара впуск/выпуск должна четко соответствовать друг другу. Распредвалы, коленвалы, поршни, кольца и прочие детали тоже, конечно, меняются. Если суммировать все переделки, фактически получается совершенно другой мотор.

Система выпуска

Как только серийный двигатель подвергся изменениям с целью увеличения мощности (будь то увеличение рабочего объема или увеличение момента на высоких оборотах), сразу увеличивается расход газа через выпускную трубу и серийная выпускная система создает избыточное сопротивление. «Неправильный» выхлоп может «задавить» двигатель, повысив давление в цилиндре на такте выпуска, что приведет к росту работы насосных ходов. Кроме того, большое сопротивление выхлопной системы препятствует наполнению цилиндра смесью, поскольку не все выхлопные газы успеют покинуть цилиндр и займут часть объема свежей смеси.

Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который может быть согласован экспериментально с колебательным процессом движения горючей смеси во всасывающем тракте с таким расчетом, чтобы улучшить очистку цилиндра от отработавших газов и его наполнение свежей смесью. Давление в выпускной трубе подвержено резким колебаниям в течение всего периода выпуска. В первый момент после открытия выпускного клапана продукты сгорания устремляются в выпускную трубу со скоростью, превышающей скорость распространения звука. Быстрое удаление продуктов сгорания влечет за собой образование в цилиндре разряжения. Точно так же и в выпускной трубе образуются периоды пониженного давления.

Выпускной коллектор

Эксперименты с выпускными трубами доказали, что длина трубы не влияет на эффективность очистки цилиндра в первой стадии процесса выпуска, но зато с увеличением длины трубы в известных пределах увеличивается длительность периода, в течение которого поддерживается разряжение. С изменением частоты вращения период пониженного давления в выпускной системе не только изменяется по длительности и величине разряжения, но и смещается по углу поворота коленчатого вала. Поэтому каждому режиму работы двигателя соответствует определенная оптимальная длина выпускной трубы.

В выпускной системе ДВС присутствуют два процесса. Первый — сдемпфированное в той или иной степени истечение газа по трубам. Второй — распространение ударных волн (звука) в газовой среде. Оба процесса оказывают влияние на коэффициент наполнения цилиндров. С первым всё просто и понятно. Большое сопротивление потоку газов вызовет снижение качества продувки и потерю мощности. Совершенно понятно, что чем короче и большего диаметра труба, тем меньше её сопротивление потоку. Практикой проверено, что для полуторалитрового мотора, работающего на оборотах не выше 8000 достаточно диаметра 45 — 50 мм при длине 3 — 3,5 метра. Дальнейшее увеличение диаметра не вызывает существенного уменьшения динамического сопротивления.

Резонатор

Большая часть потерь на выпуске приходится на выпускной коллектор. В спорте и тюнинге штатный заменяют на так называемый «паук» — отличается формой и порядком соединения приемных труб с выпускными окнами. «Пауки» бывают «короткие» и «длинные» (два У). Если взять 4-цилиндровый двигатель, то схема труб «длинного» строится по формуле «4 трубы в 2 трубы в 1 трубу», а «короткого»- «4 в 1». Коллектор «4 в 1» дает добавочную мощность только в очень узком диапазоне оборотов, за 6000 об/мин, и его обычно применяют для высокофорсированных двигателей с широкофазными распредвалами, то есть на спортивных автомобилях. Коллекторы «4 в 2 в 1» подходят для любительского тюнинга, так как обеспечивают некоторый прирост мощности и крутящего момента в довольно широком диапазоне оборотов.

В прямоточной системе применяют также промежуточные прямые трубы увеличенного диаметра, резонаторы пониженного сопротивления. Если в выпускной системе разместить на некотором расстоянии от клапана отражатель, который называют резонатором, то на определённых оборотах улучшится продувка цилиндров, что поднимет вращающий момент двигателя. Это явление называется «настроенный выхлоп» и используется для корректировки моментной кривой. Если стоит задача повысить мощность, как для спортивного мотора, то резонатор настраивают на падающий после максимума участок. Таким образом, продлевают момент на большие обороты. Если же мы хотим получить более «тяговитый» мотор на низах, то настраиваем на растущий до максимума участок.

Оконечный глушитель

Если автомобиль оборудован каталитическим нейтрализатором, то вместо него устанавливают пламегаситель прямоточного типа — резонатор, способный выдерживать максимальные температурные и механические нагрузки.Экологические нормы стран СНГ еще допускают такие переделки.

Для снижения шума устанавливается оконечный глушитель (так наз. «банка»), расположенный как можно дальше, для того, чтобы снизить его влияние на резонансные свойства. Прямоточный глушитель работает по принципу поглощения. Он состоит из внешнего корпуса, в котором проходит перфорированная труба. Пространство между корпусом и трубой заполнено теплостойким стекловолокном или другим аналогичным материалом. Мелкоячеистая сетка отделяет волокна набивки от трубы. Это необходимо для того, чтобы волокна ваты не выдувались из глушителя. Шум выхлопа эффективно рассеивается наполнителем через перфорации. Такой глушитель практически не оказывает сопротивление выхлопу.

Частотность и громкость звука, который издает прямоточный глушитель, определяется его размерами, количеством и качеством материала набивки, диаметром отверстий в трубе, а так же количеством этих отверстий. Глушитель выполняет свои функции до тех пор, пока у него есть набивка. Когда же набивка истончается, он начинает звенеть.

avtonov.info

3. Модернизация впускного тракта системы питания

Впускной тракт служит для подвода свежего заряда (горючей смеси или воздуха) к цилиндрам двигателя. Впускной тракт включает в себя заборник атмосферного воздуха, впускные трубопроводы, воздушный фильтр, устанавливаемый в разрыв впускных трубопроводов, впускной коллектор, впускные патрубки и впускные каналы головки цилиндров. В карбюраторных двигателях перед впускным коллектором располагается карбюратор, поэтому часть впускного тракта от карбюратора до впускных клапанов оказывает существенное влияние на процесс смесеобразования и распределения горючей смеси по цилиндрам двигателя.

Параметры впускного тракта оказывает очень сильное влияние на характер изменения мощности и крутящего момента. За счет правильного определения размеров трубопроводов и настройки впускного тракта можно добиться значительно большего наполнения цилиндров, чем, к примеру, путем совершенствования формы изгибов трубопроводов выпускной системы.

Основные требования, предъявляемые к впускному тракту, заключаются в обеспечении минимального сопротивления на впуске и равномерном распределении горючей смеси по цилиндрам двигателя.

Обеспечение минимального сопротивления на впуске достигается путем устранения шероховатости внутренних стенок трубопроводов, а также резких изменений направления потока и устранения внезапный сужений и расширений тракта. Поскольку гидравлические потери в проходном сечении выпускных клапанов оказывают на наполнение цилиндров значительно меньшее влияние, чем потери в проходном сечении впускных, то для увеличения коэффициента наполнения диаметр впускного клапана увеличивают за счет уменьшения диаметра выпускного. В наиболее форсированных двигателях на один цилиндр делают 2, а иногда даже 3 впускных клапана.

Выбор количества впускных клапанов в головке цилиндров делается с учетом многих факторов. Для лучшей закрутки воздушного заряда на впуске автомобильных дизельных двигателей с диаметром цилиндра менее 150 мм применяют головки цилиндров со спиральными впускными каналами и одним впускным клапаном на цилиндр. В этом случае интенсивность вращения заряда в цилиндре оказывается в 1,5 и более раз выше, чем при наличии двух впускных клапанов. Некоторым уменьшением значения при наличии одного впускного клапана на цилиндр при этом пренебрегают, так как воздуха для полного сгорания поданного в цилиндр топлива оказывается вполне достаточно. Форма спирали впускного канала подбирается такой, чтобы закрутка заряда обеспечивала наиболее эффективное смесеобразование. Попутно заметим, что в процессе пуска дизельного двигателя при низких температурах окружающей среды закрутка заряда приводит к увеличению периода задержки самовоспламенения топлива, что ухудшает пусковые качества двигателя [1]. Добиться улучшения пусковых качеств двигателя можно путем установки шибера между впускными патрубками и впускными каналами. На период пуска шибер ставится водителем в положение, при котором площадь сечения впускных каналов в головке цилиндров перекрывается примерно на 80%. Этого оказывается достаточно для того, чтобы уменьшить вращение заряда в цилиндре и обеспечить надежный пуск дизельного двигателя (без применения прочих средств облегчения пуска) при температуре окружающей среды до - 21 °С.

В бензиновых двигателях, наоборот, предпочтение отдается более эффективному наполнению цилиндров, так как количество поступившей в цилиндры горючей смеси непосредственно сказывается на мощности. Более высокие значения достигаются при наличии двух впускных клапанов на цилиндр.

Уменьшение сопротивления на впуске за счет уменьшения скорости потока путем увеличения сечений трубопроводов не всегда возможно по нескольким причинам. Во-первых, при увеличении сечений трубопроводов возрастают габариты и масса двигателя, во-вторых, снижение скорости потока уменьшает турбулизацию свежего заряда при поступлении его в цилиндры, в результате чего происходит ухудшение качества смесеобразования как в бензиновых, так и в дизельных двигателях.

Для равномерного распределения свежего заряда по цилиндрам впускному тракту придают симметричную форму. Наиболее важно это для двигателей с внешним смесеобразованием, у которых процесс смесеобразования начинается в карбюраторе. При таком смесеобразовании важно обеспечить не только равномерное наполнение цилиндров, но и одинаковый качественный состав поступающей в цилиндры смеси. По этой причине в карбюраторных двигателях впускная система должна иметь не только пространственную симметрию, но и симметрию по времени. Последнее означает, что проходящая через дроссельную заслонку порция смеси должна подходить к впускным каналам всех цилиндров за одинаковое время. Возможные схемы расположения впускных трубопроводов показаны на рис. 3.1.

На рис.3.1 а, показана наиболее распространенная схема, при использовании которой в цилиндры 2 и 3 поступает более обогащенная смесь, что особенно характерно при работе двигателя на частичных нагрузках. Это обусловлено тем, что при недостаточно высокой скорости воздушного потока на внутренних стенках впускного коллектора за карбюратором образуется пленка топлива. Эта пленка, особенно при низкой температуре окружающей среды, не всегда успевает испариться и достигает впускных каналов в головке цилиндров, - в первую очередь тех, расстояние до которых короче.

Рис. 3.1. Схема впускного коллектора: а - с пространственной симметрией; б - с пространственно-временной симметрией: 1 - впускной коллектор; 2 - блок цилиндров двигателя; 3 - выпускной коллектор

Однако и в случае впускного коллектора с пространственно-временной симметрией (рис. 3.1, б) поступающая в цилиндры двигателя горючая смесь при работе на частичных нагрузках также может существенно отличаться по составу. Причина этого явления в том, что при частичном открытии дроссельной заслонки происходит отклонение потока горючей смеси от прямолинейного движения. В результате такого отклонения наиболее обогащенная смесь поступает в те цилиндры, в сторону которых поток отклоняется.

Уменьшить влияние положения дроссельной заслонки на распределение смеси по цилиндрам позволяют предварительный подогрев смеси от стенок впускного тракта и изменение направления потока топливо-воздушной смеси.

Подогрев стенок ускоряет процесс испарения бензина и способствует образованию смеси более равномерного состава. Обычно подогрев стенок впускного тракта осуществляется или жидкостью системы охлаждения двигателя, или за счет теплоты выпускного коллектора, когда системы впуска и выпуска располагаются с одной стороны блока цилиндров.

Изменение направления воздушного потока для обеспечения более равномерного состава смеси на впуске в цилиндры использовалось, в частности, на 4-цилиндровых бензиновых двигателях М40, устанавливавшихся на автомобили BMW 316i и 318i до августа 1993 г. После воздушной заслонки воздух поступал в центральную часть впускного коллектора, расположенного над клапанными форсунками (инжекторами), откуда распределялся по цилиндрам через впускные патрубки определенной длины, изменявшими направление воздушного потока на 180°.

И все же внутреннее сопротивление и трение о стенки движущегося потока воздуха - это только один, хотя и немаловажный, аспект при рассмотрении впускного тракта. Для улучшения коэффициента наполнения намного важнее использовать возникающие во впускной системе волновые явления. Эти волновые явления возникают во впускных трубопроводах в результате цикличного поступления воздуха в цилиндры двигателя. Когда впускная система является общей для нескольких цилиндров, то волновые явления во впускном патрубке одного цилиндра сказываются на колебательных процессах в патрубках остальных цилиндров. И чем больше цилиндров объединяет одна впускная система, тем труднее выполнить ее настройку, в том числе и по причине ограниченности объема моторного отсека.

Конструкция эффективной впускной системы часто является результатом сложных расчетов волновой системы, которые непременно должны проверяться экспериментально. Крайне важной для характеристики мощности и крутящего момента оказывается длина впускного (волнового) трубопровода. Принципиальным при этом является то, что короткие впускные трубопроводы смещают максимум наполнения, характеризуемый коэффициентом наполнения , в область высоких частот вращения KB, а длинные впускные трубопроводы обеспечивают хорошее наполнение и соответственно высокий крутящий момент при низких частотах. С учетом этого двигатели гоночных автомобилей, рассчитанные на максимальную мощность, снабжаются, как правило, относительно короткими впускными трубопроводами. Двигателям грузовых автомобилей, которые должны развивать хорошую силу тяги при низкой частоте вращения KB, требуются волновые трубопроводы большей длины. При этом длинные трубопроводы улучшают наполнение цилиндров в области низкой частоты вращения, однако при увеличении частоты вращения KB кривая мощности становится более пологой (рост мощности замедляется), а крутящий момент может сильно снизиться. Таким образом, при жестких, нерегулируемых впускных трубопроводах имеет место обычная альтернатива: или хороший крутящий момент в диапазоне низких частот вращения и пониженная номинальная мощность, или высокая номинальная мощность и уменьшенная сила тяги при низких частотах вращения КВ.

В некоторых случаях впускные волновые трубопроводы, расположенные перед впускными клапанами, берут свое начало из общего впускного коллектора, где они имеют форму направляющего патрубка. Например, V-образный 8-цилиндровый двигатель фирмы Chevrolet, подвергнутый тюнингу фирмой Marcos, имеет отдельную впускную систему для каждого блока цилиндров. Волновые трубопроводы сравнительно длинные и берут начало из соответствующих общих впускных коллекторов, расположенных над блоками цилиндров. Поступление воздуха во впускные коллекторы осуществляется по трубопроводам, заборники которых расположены по обе стороны радиатора системы охлаждения. Это позволяет улучшить наполнение цилиндров двигателя за счет скоростного напора ветра, возникающего при большой скорости движения автомобиля.

Иногда волновым впускным трубопроводам придается коническая форма (на пути от коллектора к цилиндру поперечное сечение впускного трубопровода уменьшается), благодаря чему по мере приближения воздушного потока к впускным клапанам происходит его ускорение. Такая конструкция впускного тракта реализована, в частности, у 4-цилиндрового 16-клапанного двигателя фирмы Opel (Manta 400 2.4E-4V).

Исходя из сказанного выше, в двигателях гоночных автомобилей, как правило, отказываются от взаимного влияния волновых процессов, возникающих при наполнении цилиндров, и впускной патрубок каждого цилиндра настраивают индивидуально. При этом заборник впускного трубопровода, имеющего необходимую для получения желаемой характеристики мощности длину, начинается в направляющем воздушный поток коробе, расположенном снаружи автомобиля, или же в настолько большом коллекторе, расположенном в моторном отсеке, в котором цикличность работы цилиндров не может вызвать колебаний воздушного потока. Таким образом, короткая длина впускных волновых трубопроводов гоночных двигателей свидетельствует о настройке этих двигателей на максимальную мощность. Наглядными примерами использования подобных конструктивных решений в гоночных автомобилях являются двигатели Ford Cosworth V8 и оппозитный Ferrari 12, имеющие рабочий объем 3 л.

У двигателей легковых автомобилей в зависимости от того, сколько цилиндров объединяет один впускной коллектор, в результате наложения колебаний газа возникают различные перепады давления. Последние, в свою очередь, обусловливают существенно отличающиеся характеристики крутящего момента у различных конструкций двигателей. Например, 3-цилиндровые двигатели с общим впускным коллектором имеют очень ранний и высокий максимум крутящего момента, который при возрастании частоты вращения KB резко падает. Это указывает на то, что при низкой частоте вращения наполнение цилиндров очень хорошее, тогда как при высокой, наоборот, неудовлетворительное. 4-цилиндровые двигатели имеют более широкий диапазон частоты вращения KB, в котором сохраняется большое значение крутящего момента. Момент рано начинает расти, но достигает своего максимума большей частью уже после некоторого промежуточного пика при повышенной частоте вращения. 6-цилиндровые двигатели имеют слабый рост крутящего момента, выразительный максимум которого достигается лишь при высокой частоте вращения КВ. 5-цилиндровые двигатели по характеристике крутящего момента занимают промежуточное положение между 4- и 6-цилиндровыми двигателями.

Из сказанного можно сделать вывод, что идеальным для автомобильного двигателя был бы впускной трубопровод переменной длины, который позволяет развивать повышенную мощность при высокой частоте вращения KB (длина трубопровода минимальная) и максимальный крутящий момент в диапазоне низких и средних частот вращения (длина трубопровода увеличенная). Т.е. требуются впускные трубопроводы, которые имели бы оптимальную длину при любой частоте вращения KB двигателя. Тогда аналогично тромбону можно было бы вдвигать трубы одна в другую, с тем чтобы бесступенчато изменять длину волнового трубопровода от впускного клапана до впускного коллектора. В качестве примера на рис. 3.2 и рис. 3.3 показаны схемы систем впуска с регулируемой длиной волновых трубопроводов для 6-цилиндровых двигателей с различным расположением цилиндров.

В приведенных схемах один резонатор объединяет группу из трех цилиндров, вспышки в которых следуют равномерно через 240° ПКВ. Длина и площадь поперечного сечения впускных патрубков, берущих начало ^из резонаторов, обычно принимаются такими же, как и в штатной системе впуска. Для уменьшения сопротивления на впуске начальная часть впускных патрубков выполняется в форме раструба.

Рис. 3.2. Схема системы впуска одноблочного дизельного двигателя с волновым наддувом: 1 - турбокомпрессор; 2 - холодильник наддувочного воздуха; 3-ресивер; 4-резонатор; 5 - телескопическое колено волнового трубопровода; 6 - блок цилиндров двигателя

Рис. 3.3. Схема системы впуска двухблочного дизельного двигателя с волновым наддувом: 1 - турбокомпрессор; 2 - холодильник наддувочного воздуха; 3-ресивер; 4 - резонатор левого (Л) блока цилиндров; 5-резонатор правого (П) блока цилиндров; 6 - телескопические колена волновых трубопроводов

Площадь сечения резонансного трубопровода стремятся задать такой, чтобы при допустимой длине трубопровода (с точки зрения габаритных размеров) он обеспечивал приемлемые гидравлические потери. Наиболее существенное влияние на настройку волновой системы оказывают объем резонатора и длина резонансного трубопровода. При этом в зависимости от частоты настройки чувствительность системы на изменение длины резонансного трубопровода в 1,5 - 2,0 раза выше, чем на изменение объема резонатора. По этой причине целесообразно выполнить резонатор в виде части штатного впускного коллектора.

Однако в реальных эксплуатационных условиях реализовать такие постоянно регулируемые впускные системы для автомобильных двигателей достаточно трудно не только с точки зрения затрат, но и сложности исполнительного механизма, а также его срока службы. Поэтому на практике реализуются более простые системы с перепуском части наддувочного воздуха на вход турбины, а также двухступенчатые впускные трубопроводы с различной длиной или соответственно с неодинаковыми поперечными сечениями. Какую из этих форм впускного трубопровода выбрать, зависит не только от конструкции соответствующего двигателя, но и от количества его цилиндров. Количество цилиндров играет здесь важную роль, так как оно определяет форму волны и силу пульсаций во впускной системе.

В качестве примера на рис. 3.4 показана схема волнового наддува, при реализации которой энергия, необходимая для регулирования расхода наддувочного воздуха через турбину, создается в результате пульсаций газа на впуске и выпуске. Использование такой схемы наддува позволяет улучшить приёмистость автомобильного двигателя.

Длина и объем резонаторов 5 подбираются с учетом характерных режимов работы двигателя. При выходе двигателя на режим номинальной мощности возвратные клапаны 7 автоматически закрываются.

Хороший крутящий момент можно получить, если возникающие при закрытии впускных клапанов ударные волны или пульсации потока использовать для дозарядки других цилиндров. Чем больше цилиндров (ударных волн) объединяет один впускной коллектор, тем незначительнее эффект дозарядки, так как пульсации в коллекторе взаимно выравниваются. Наиболее эффективно такая система функционирует у 3-цилиндрового двигателя, так как здесь одновременно с закрытием одного впускного клапана начинает открываться другой.

Рис. 3.4. Схема системы впуска с волновым наддувом и перепуском наддувочного воздуха: 1 - турбокомпрессор; 2 - холодильник наддувочного воздуха; 3-эжектор; 4-ресивер; 5-резонатор; 6 - блок цилиндров двигателя; 7 - возвратный клапан

Рис. 3.5. Схема коллектора с переключаемой длиной трубопроводов для V-образного двигателя: 1 - впускной коллектор; 2 - заслонка переключения длины впускных трубопроводов; I - короткий трубопровод; II - длинный трубопровод

Так как характеристика, а также максимальное значение крутящего момента зависят в первую очередь от колебательных процессов во впускном трубопроводе, то определение его размеров и особенно эффективной длины приобретает большое значение. В качестве эффективной длины, которая оказывает влияние на колебания потока воздуха, считается размер впускного трубопровода от воздушного коллектора до клапана в головке цилиндров. Диаметр впускного трубопровода на пути к впускным клапанам должен постоянно уменьшаться (коническая форма трубопровода), что придает воздушному потоку ускорение. Длина и поперечное сечение впускного трубопровода зависят, во-первых, от объема отдельного цилиндра, и, во-вторых, от желаемой характеристики мощности. Непреложным при этом является следующее: чем меньше объем цилиндра, тем меньше объем впускного трубопровода, а следовательно, его длина и поперечное сечение.

Современные впускные системы часто являются сложными, дорогостоящими конструкциями. Впускные трубопроводы двигателя V6 фирмы Audi имеют переключаемую с помощью заслонок длину и неодинаковые поперечные сечения [2]. Схема такого впускного коллектора показана на рис. 3.5.

Воздух после воздушного фильтра поступает в центральную часть впускного коллектора. При положении заслонок 2, обозначенном пунктирной линией, действуют длинные впускные трубопроводы II протяженностью около 780 мм и поперечным сечением примерно 800 мм2, которые обеспечивает высокий крутящий момент в зоне низкой частоты вращения КВ. При частоте 4000 1/мин заслонки 2 перекрывают сечение длинных трубопроводов (на схеме соответствующее положение заслонки показано основной линией). Теперь короткий трубопровод I (длина около 380 мм и поперечное сечение примерно 1200 мм2) позволяет создать высокую максимальную мощность. Важным является то, заслонка располагается в месте, где обе кривые воздушных потоков пересекаются. В противном случае при переключении трубопроводов возникает разрыв потока, что при движении автомобиля ощущается как толчок. Аналогичными переключаемыми впускными трубопроводами оснащаются и V-образные 6-цилиндровые бензиновые двигатели, устанавливаемые на некоторые автомобили класса Е фирмы Mercedes.

Более простое по конструкции, но достаточно эффективное решение используется на некоторых рядных 6-цилиндровых двигателях. Во впускном коллекторе этих двигателей установлена разделительная заслонка, которая при низкой частоте вращения KB закрывается и делит коллектор на 2 части. При этом каждая часть впускной системы 6-цилиндрового двигателя обслуживает всего 3 цилиндра, в результате чего возникает волновой эффект, имеющий место в 3-цилиндровом двигателе. Таким образом, благодаря возникающему резонансному наддуву, при закрытой разделительной заслонке обеспечивается увеличение крутящего момента. Примерная схема такой системы показана на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Схема системы впуска сразделяемым впускным коллектором: 1 - воздухозаборник; 2 -воздушный фильтр; 3 - разделительная заслонка; 4 - впускной коллектор; 5 - блок цилиндров двигателя; 6 - выпускные коллекторы

Управление разделительной заслонкой может осуществляться как электромагнитным клапаном по сигналу блока управления (двигатели Omega 3000 и Senator фирмы Opel, двигатели автомобилей 280Е и 320Е фирмы Mercedes), так и исполнительным механизмом, срабатывающим в зависимости от разрежения во впускном коллекторе (двигатель М5 фирмы BMW).

Практически у всех названных двигателей начиная с частоты вращения примерно 4000 1/мин разделительная заслонка открывается, и в результате этого форма волн изменяется так, что достигается высокая мощность. В зависимости от конструкции и настройки впускной системы можно получить дальнейшее увеличение мощности, если при очень высокой частоте вращения, начиная с 6000 1/мин, заслонку снова закрыть. Подобная система одинаково эффективна на двигателях как с двумя, так и четырьмя клапанами на цилиндр.

studfiles.net

Впускная и выпускная системы двигателей

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Впускная и выпускная системы двигателей

Системы впуска и выпуска служат для подвода свежего заряда (воздуха или горючей смеси) к цилиндрам двигателя и отвода из них выпускных газов. В двигателях с внешним смесеобразованием во впускной системе также происходит смесеобразование, так как процесс испарения жидкого топлива и смешения его паров с воздухом или смешения горючего газа с воздухом не успевает завершиться в карбюраторе или газовом смесителе.

Общим требованием, предъявляемым к системам впуска и выпуска, является по возможности их малое сопротивление и благоприятное протекание газодинамических явлений в них, что необходимо для уменьшения насосных потерь и увеличения наполнения цилиндра, а также более полного использования энергии выпускных газов в газовой турбине.

Впускная система состоит из воздухозаборников с фильтрами и глушителями шума, компрессоров для сжатия воздуха, охладителей воздуха, впускного трубопровода, или ресивера, и впускных органов.

Компоновка и размеры трубопроводов зависят от типа, назначения и мощности двигателя внутреннего сгорания. Впускной трубопровод двигателя с внешним смесеобразованием делают литым из легких сплавов (обычно алюминиевых). На рис. 85 показан впускной трубопровод автомобильного двигателя. Сечение патрубков выбирают таким, чтобы сохранялась определенная скорость потока. Для улучшения испарения жидкого топлива смесь подогревают горячей водой, циркулирующей в полости. Если впускной и выпускной трубопроводы расположены с одной стороны двигателя, то подогрев смеси осуществляется от выпускного трубопровода. Для этого трубопроводы располагают по возможности ближе один к другому. Впускные трубопроводы дизелей выполняют аналогичным образом, только в этом случае не нужно подогревать воздух. В V-образных двигателях впускной трубопровод часто размещают в развале блока.

В двигателях большой мощности (тепловозных, стационарных, судовых) впускной трубопровод обычно представляет собой цилиндрический ресивер с приваренными к нему патрубками. Воздух поступает в него с торца из воздухоочистителя или компрессора.

Рис. 1. Впускной трубопровод карбюраторного автомобильного двигателя: 1 — воздушная полость; 2 — водяная полость

Двухтактные двигатели, как правило, не имеют впускных трубопроводов. Воздух подается компрессором непосредственно в ресивер, размещаемый в полостях блока или выполняемый в виде отдельных литых или сварных конструкций. В двухтактных дизелях с цилиндрами небольших размеров (автотракторного и тепловозного типа) ресивером являются полости блока или полость между блоками при V-образ-ном или более сложном расположении цилиндров. В двухтактных дизелях большой мощности ресиверы размещают в полостях остова и в емкостях коробчатой или цилиндрической формы, которые крепят к остову двигателя.

Рис. 2. Впускной ресивер двухтактного дизеля

Рис. 3. Выпускной трубопровод двигателя с импульсным наддувом

Выпускная система включает выпускные органы, патрубки, выпускной трубопровод, дожигатели, нейтрализаторы выпускных газов, газовые турбины или другие устройства, необходимые для использования энергии выпускных газов для сжатия воздуха (волновые обменники давления), эжекционные устройства для удаления пыли из воздухоочистителей или для просасывания охлаждающего воздуха, утилизационный котел и глушители шума.

Выпускные трубопроводы на двигателях с цилиндрами небольших размеров выполняют в виде общего трубопровода, отлитого из серого или жаростойкого чугуна. Наиболее простой конструкцией выпускного трубопровода отличаются двигатели без наддува или с наддувом при постоянном давлении перед турбиной турбокомпрессора. В последнем случае выпускной трубопровод имеет большой объем или представляет собой устройство, в котором поток с переменными параметрами преобразуется в поток с постоянными параметрами. Такое устройство называется преобразователем импульсов.

Рис. 4. Охлаждаемый выпускной трубопровод тепловозного двигателя: В – отверстие для перетекания воды; 1 и 4 — секции трубопровода; 2—пароотводящие трубки; 3— рукав; 5, 9 и 17 — пробки; 6 — фланец; 7 — компенсатор; 8 — соединительная трубка; 10 — патрубок перетекающей воды; 11 — сливная трубка; 12 — газовая труба; 13 и 14 — трубы; 15 и 20 — болты; 16 и 21 — прокладки; 18 — втулка; 19 — уплотнительное кольцо

Рис. 5. Схема поршневого компенсатора выпускного трубопровода двигателя ДН 23/30

При использовании импульсной системы наддува давление газов перед турбиной переменное. Поперечное сечение и объем выпускного трубопровода выбирают минимально допустимыми по условию обеспечения лучшего использования энергии выпускных газов в газовой турбине. Наилучшие показатели двигателя при такой системе наддува получаются в том случае, если в один трубопровод происходит выпуск не более чем из трех цилиндров.

Для предохранения обслуживающего персонала от ожогов на судовых и тепловозных двигателях выпускной трубопровод охлаждается водой или покрывается теплоизолирующим материалом. Теплоизолированные трубопроводы более предпочтительны для двигателей с газотурбинным наддувом, так как в этом случае уменьшаются потери энергии выпускных газов.

Рис. 6. Секция охлаждаемого выпускного трубопровода: Б — окно для прохода воды; 1 — крышка; 2 — болт; 3 — штуцер; 4 — штуцер под термопару; 5— крышка секции; 6 — секция; 7 — выпускная коробка

При нагревании и остывании длина выпускного трубопровода изменяется. Поэтому перед трубиной устанавливают компенсаторы. На больших двигателях компенсаторами соединяют также отдельные секции выпускных трубопроводов, которые по технологическим соображениям делают составными. Существует несколько типов компенсаторов. Схема поршневого компенсатора показана на рис. 5. Гофрированная труба компенсатора препятствует утечке выпускных газов, прорывающихся через кольца, и в то же время дает возможность перемещаться наружной и внутренней втулкам между собой в продольном направлении.

На рис. 6 показана секция охлаждаемого выпускного трубопровода двухтактного с противоположно движущимися поршнями двигателя большой мощности. Особенностью конструкции является объединение в одной детали выпускной коробки с секцией собственно выпускного трубопровода.

Читать далее: Топливные системы дизелей

Категория: - Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Холодный впуск: плюсы и минусы

В настоящее время существует множество видов тюнинга автомобиля. Особой популярностью у многих автовладельцев пользуется модификация моторной части авто. Чаще всего автолюбители прибегают к установке холодного впуска, в результате чего в двигатель начинает поступать холодный воздух. Практически каждый автовладелец мечтает о том, чтобы его автомобиль двигался скорее, а мотор в пробке вибрировал как можно меньше. Однако не все знают, что можно произвести модификацию установкой холодного впуска. И далеко не все понимают, что такое холодный впуск. Плюсы и минусы системы, а также варианты установки на некоторые автомобили будут рассмотрены в данной статье.

Что это такое

Система холодного впуска позволяет наполнить цилиндры прохладным воздухом, благодаря чему увеличивается эффективность работы мотора. Она включает в себя фильтр нулевого сопротивления, патрубки. Также реконструкции подлежит короб воздушного фильтра, впускной коллектор и ресивер автомобиля.

Принцип работы

Для работы системы необходимо установить фильтр вне капота, в хорошо закрытом от попадания грязи или пыли пространстве. При этом устанавливать необходимо в той части, где наблюдается хороший поток прохладного воздуха. Поступающий в нулевик воздух по трубопроводам подходит к системе впуска, где, благодаря более низкой температуре воздуха, происходит наилучшее сгорание поступающего топлива. В результате увеличивается эффективность работы агрегата.

Преимущество установки

Одним из способов увеличения мощности авто считается именно установка системы впуска холодного воздуха. Однако каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки. Среди преимуществ отметим:

1. Увеличение мощности.
2. Повышенная чувствительность педали газа.
3. Уменьшение потребления топлива.
4. Равномерная работа агрегата.

Минусы холодного впуска

Среди всех недостатков установки холодного впуска различают:

1. Появление сильного шума от нулевого фильтра.
2. При несоблюдении техники установки системы может случиться гидроудар. Также гидроудар может случиться и из-за неправильной эксплуатации ТС.
3. Процесс установки системы достаточно трудоемкий.
4. Изменение стандартной комплектации.
5. Использование некачественных «нулевиков» приводит к порче двигателя.

Виды

В настоящее время многие тюнинг-ателье производят продажу различных видов систем холодного впуска. Все они отличаются между собой по цвету, размерам, используемым в процессе изготовления материалам. Выбор системы происходит только по желанию автолюбителя. Некоторые выпускаемые элементы могут изготавливаться непосредственно под конкретную марку автомобиля, другие же изготавливаются как универсальное устройство.

В нынешнее время наиболее распространенными системами впуска являются:

1. Cold Air Intake.
2. APR Carbonio.
3. K&N.
4. Takeda.
5. AEM.

Стоит помнить, что если нет желания покупать дорогостоящие готовые комплекты и тратить деньги, можно сделать холодный впуск своими руками.

Система на авто «Субару»

Автомобили «Субару» изначально отличались хорошей мощностью и тяговитостью. Однако некоторые автолюбители решают облегчить участь мотора и устанавливают холодный впуск, чтобы двигатель смог работать с лучшей эффективностью без сильного износа. Для установки системы холодного впуска необходимо выбрать место установки впускного патрубка. Как правило, большинство автовладельцев «Субару Импрезы» устанавливают данный патрубок с правой стороны, удаляя из-под крыла резонатор. Как утверждают автолюбители, опасаться за удаление резонатора не стоит. Последствий в виде гидроудара или быстрого выхода из строя фильтров не будет. Чтобы установить холодный впуск своими руками («Субару Легаси» в том числе), необходимо купить вентиляционную алюминиевую гофру диаметром 80 мм. Проходящее отверстие от резонатора имеет диаметр 73 мм. Однако это не помешает с легкостью установить гофру. Ее следует брать метровую. Аккуратно протащив гофру через отверстия, крепим ее к коробу воздушного фильтра. В остальных местах она устанавливается с помощью обычных стяжных хомутов. В итоге элемент выводится в отсек бампера, где установлены заглушки противотуманок. Для большей привлекательности можно аккуратно вырезать в заглушке ПТФ отверстие, с которым соединится патрубок. Стоит помнить, что в таком случае необходимо надеть защитную сетку, чтобы воздушный фильтр прослужил как можно дольше. В итоге на низких оборотах автомобиль станет вести себя намного лучше.

Холодный впуск, "Хонда"

Многие автовладельцы автомобилей «Аккорд» сталкиваются с проблемой жестких провалов авто на горячем двигателе. Чтобы устранить неисправность, большинство из водителей решают установить на авто холодный впуск. Для установки необходимо приобрести дополнительно прокладки под коллектор. Облегчить поступление холодного воздуха можно и отключением обогрева коллектора. Отключение обогрева происходит путем отпиливания части коллектора, где находился клапан холостого хода, и куда по каналам поступал антифриз. Сняв коллектор в правой части головки, необходимо в канале сделать резьбу, чтобы установить в итоге туда заглушку. После нарезки резьбы необходимо удалить всю стружку. В коллекторе имеющееся отверстие сразу необходимо залепить эпоксидным клеем или заварить с помощью аргонной сварки. Отпилить лишнюю часть можно с помощью болгарки. Затем устанавливаем детали на свои места. Помимо этого, впускную трубу необходимо вывести под крыло. Специально изогнутую трубку необходимого диаметра можно заказать именно под «Аккорд». Под крыло также устанавливается фильтр нулевого сопротивления вместо имеющегося там резонатора. На автомобилях «Хонда» на внутренних частях крыла имеются жабры. Чтобы фильтр оставался всегда сухим, данные жабры следует заклеить плотным материалом. Хорошо подходит шумоизоляционный материал. Помимо этого, на фильтр устанавливается специальный защитный чехол, а при наличии отверстий в бампере, необходимо сделать дополнительно защитный грязевой экран. Чтобы к фильтру не было доступа горячего воздуха необходимо со стороны двигателя установить специальную термозащитную пластинку. Стоит учесть тот факт, что нулевой фильтр необходимо через каждые 5 тысяч километров промывать. Выполнить на автомобиле будет проблематично, так как каждый раз необходимо произвести снятие бампера. Таким образом, установить холодный впуск своими руками («Аккорд 7» в том числе) не так уж и сложно. Главное - запастись терпением, материалом и прямыми руками.

Система холодного впуска на «Калине»

Многие отечественные автовладельцы, в особенности молодые люди, которые любят быструю езду, предпринимают попытки сделать холодный впуск самостоятельно. В качестве примера достаточно рассмотреть автомобиль «Лада Калина». Для того чтобы сделать холодный впуск своими руками на "Калину", не всегда требуется устанавливать фильтр нулевого сопротивления, достаточно подвести забор холодного воздуха к родному коробу фильтра воздушного. На «Калине» холодный воздух поступает через левую фару головного света. Связано это с тем, что именно там происходит наибольшее сопротивление воздуха, который буквально «залетает» в фильтр. Вместо имеющейся лампочки дальнего света необходимо установить гофру. Можно выбрать вентиляционную или специальную, которая монтируется на автомобиле от предпускового подогревателя. Внутренний диаметр шланга составляет 50 мм. При этом нутро должно быть гладким, чтобы не препятствовать потоку воздуха. Один конец гофры соединяется в фаре, другой - с проделанным в коробе воздушного фильтра отверстием. Основной подводящий патрубок к коробу следует демонтировать, а вход закрыть заглушкой. Для того чтобы конденсат стекал, необходимо в самых низких местах сделать несколько отверстий. Таким простым способом на «Калине» будет установлен холодный впуск. Плюсы и минусы (ВАЗ-2172 в том числе также поддается подобному апгрейду) его, в отличие от установки системы, заключаются в том, что двигатель перестает издавать сильную вибрацию на холостых, однако продвинуться на несколько метров становится сложнее. Помимо этого, в прохладное время суток у авто наблюдается повышенная резвость. Также резвее авто становится на трассе при наборе скорости более 100 км/ч. Затраты на проведение тюнинга своего автомобиля минимальны. Стоит помнить, что в зимнее время рекомендуется сменить поток воздуха на стоковый. Делается это обычным способом: одевается старая гофра, а на новое отверстие одевается заглушка. Поэтому, прежде чем устанавливать холодный пуск на «Калину», хорошенько подумайте, так как в данном случае вам придется лишиться одной лампочки дальнего света и немного переделать фару.

Итоги

В некоторых случаях установка готовых комплектов требует не только наличия опыта, но и занимает длительный период времени, так как для установки требуется произвести поиск наиболее удобного места монтирования в подкапотном пространстве. Стоит отметить, что устанавливать фильтр нулевого сопротивления оправданно только при полной доработке двигателя. В противном случае будет наблюдаться обратный эффект - падение мощности.

Итак, мы выяснили преимущества и недостатки данного вида тюнинга. Как видите, установить холодный пуск можно самостоятельно, значительно сэкономив при этом.

fb.ru

---

Смотрите также

• 
  Logan двигатель
• 
  М2 двигатель
• 
  Двигатель м2
• 
  Двигатель rav4
• 
  М2 двигатель
• 
  Двигатель м2
• 
  Толкатель двигателя
• 
  Двигатель rav4
• 
  Возгорание двигателя
• 
  Вк двигатель
• 
  Толкатель двигателя