Впускной коллектор с изменяемой геометрией
12.09.2019, Просмотров: 5996
Современные технологии позволяют за короткий промежуток времени впрыскивать в цилиндры большое количество топлива. Гораздо сложнее обеспечить эффективное наполнение цилиндров свежим зарядом воздуха. Впускной коллектор с изменяемой геометрией – один из действенных способов повысить мощность и крутящий момент двигателя при сохранении его объема. Давайте рассмотрим устройство, принцип работы заслонок, способы реализации изменения длины и формы впускного коллектора.
Фактор наполнения цилиндров
Прозвучит довольно странно, но бензиновый двигатель работает в первую очередь на воздухе. Именно исходя из массы воздушного заряда, ECM (Engine Control Module) рассчитывает цикловую подачу топлива. Для полного сгорания топливовоздушной смеси (ТПВС) на 1 порцию бензина должно припадать 14,7 порций воздуха. В зависимости от режима работы двигателя, допускается небольшое обеднение или обогащение, но рамки регулировки довольно узкие. Выход за эти рамки ведет к большому количеству вредных выбросов и увеличению расхода топлива.
Особенности воспламенения тяжелого топлива позволяют работать дизельному двигателю при очень обедненной смеси. Тем не менее, эффективное наполнение цилиндра свежим воздухом в мощностном режиме, а также скорость потока заряда и его направление, напрямую влияют на крутящий момент и эластичность двигателя.
Принцип инерционного надува
В процессе работы двигателя во впускном тракте возникают волны – чередующиеся зоны повышенного и пониженного давления. На такте впуска над поршнем создается зона разряжения, засасывающая воздух из впускного тракта. Поскольку воздушный поток имеет определенную массу, после закрытия впускного клапана над ним создается зона повышенного давления.
Движущийся по инерции воздушный поток ударяется о стенки перекрытого отверстия, отражается и движется уже к дроссельной заслонке. Для достижения инерционного наддува следующий момент открытия впускного клапана должен наступить, когда отраженный поток воздуха опять создаст зону повышенного давления перед клапаном.
Для расчета интервалов повышенного давления над впускным клапаном используется формала t=s/v, где
- s – длина впускного тракта от клапана до входа в коллектор;
- t – время, необходимое волне для преодоления расстояния s;
- v – скорость движения волны (скорость звука).
Временной интервал, при котором открыт впускной клапан, зависит от оборотов коленчатого вала. Чем медленней скорость движения поршня, тем дольше отраженная волна возвращается к впускному клапану и, соответственно, тем большее расстояние ей нужно преодолеть для создания инерционного наддува. Чтобы сократить время t, позволив тем самым воздушному потоку попасть в открывающийся впускной клапан в зоне повышенных оборотов, необходимо сократить расстояние s. Именно эту инженерную задачу призван решить впускной коллектор с изменяемой геометрией.
Подведем итоги
- Чем ниже обороты двигателя, тем длиннее должен быть впускной тракт. При этом небольшое сечение впускных каналов позволяет увеличить скорость движения потока воздуха, что благотворно влияет на перемешивание ТПВС.
- Чем выше обороты двигателя, тем короче должен быть впускной тракт. Повышение оборотов ведет к увеличению массы воздуха, поступающего в цилиндры за единицу времени. Поэтому в зоне высоких оборотов сечение впускных каналов должно обеспечивать достаточную пропускную способность и не создавать избыточные насосные потери.
Система перекрытия раннеров индивидуальными заслонками
Принцип работы системы заключается в перекрытие половины впускных раннеров в режимах малых и частичных нагрузок. Заслонки, перекрывающие путь потоку воздуха, соединены тягой либо устанавливаются все на одной оси. На ранних моделях тяги управлялись вакуумным регулятором. Позже перекрытие клапанов осуществлялось электропневматическим клапаном, питание на который подавал ЭБУ двигателя. Большинство современных систем с индивидуальными заслонками оборудуются сервоприводами. Внедрение датчика положения оси вихревых заслонок позволило реализовать обратную связь для более точного управления системой EGR. Подобную систему индивидуальных заслонок применяют как на бензиновых, так и на дизельных ДВС с турбонаддувом.
Проблемы
- Образование нагара, грязевых отложений на заслонках, впускных каналах. Работа системы EGR в паре с неисправной системой ВКГ приводит к отложениям сажи на стенках коллектора. Поэтому на дизельных ДВС впускной коллектор с изменяемой геометрией гораздо чаще требует к себе внимания.
- Обламывание оси крепления заслонки. Проблема «смертельных бабочек» хорошо известна владельцам BMW. После обламывания ось крепления и куски заслонки попадают в камеру сгорания, повреждая поршни, клапаны и стенки камеры сгорания.
- Появление люфтов в местах крепления заслонок к оси, тяге. Из-за этого датчик положения заслонок выдает неверный сигнал, что заставляет ЭБУ постоянно корректировать положение заслонок.
Впускной коллектор с изменяемой длиной
На схеме принцип работы впускного коллектора двигателя Skoda Octavia 2.0 MPI (AZJ). Заслонки управляются при помощи электромагнитных клапанов. Механическое воздействие на ось заслонки осуществляется через вакуумный клапан, который берет разряжение из вакуумной камеры.
- Заслонки закрыты. Воздух движется по узкому длинному каналу.
- В режиме работы свыше 4000 тыс.об./мин открывается заслонка 1.
- Обороты двигателя свыше 4800 тыс./мин. Открытие заслонки 2 позволяет резонировать потоку на небольшой длине, что улучшает наполнение на высоких оборотах.
Изменение геометрии
Довольно интересно изменение геометрии впускного коллектора реализовано на турбированных двигателях AGN, AGU объемом 1.8 литра. Короткий или длинный впуск образовывается в зависимости от положения четырех параллельных заслонок, установленных между раннерами.
- Заслонки закрыты. Сообщение между каналами отсутствует. Для каждого из цилиндров пропускная способность ограничена сечением раннера.
- Заслонки открыты. Все раннеры сообщены, что значительно уменьшает насосные потери, увеличивая наполняемость цилиндров на высоких оборотах.
Система изменения геометрии впускного коллектора
Система, которая изменяет геометрию впускного коллектора, была разработана с целью повышения номинальной мощности ДВС, дополнительной экономии топлива, а также снижения показателя токсичности ОГ.
Уменьшение или увеличение геометрии впускного пространства реализуется обычно двумя способами
— Увеличением или уменьшением длины коллектора;
— Изменение сечения коллектора ;
В некоторых случаях на одном двигателе, возможно, изменение геометрии сразу 2-мя способами.
Впускной коллектор с изменяемой длиной применяют в бензиновых и дизельных моторах с целью обеспечения самого лучшего наполнения камер сгорания на всех возможных оборотах двигателя.
Так, на низких оборотах необходимо, чтобы происходило достижение максимального крутящ. момента и как возможно быстрее, для чего применяют впускной коллектор с повышенной длиной. Высокие обороты должны выводить мотор на максимально возможную мощность при самом небольшом впускном коллекторе.
Коллектор обладающей возможностью к изменению своей длины используют производители многих ведущих брендов.
Переключение с более короткой длины на более длинную и наоборот происходит при помощи клапана, который входит в состав системы управления ДВС.
Функционирование впускного коллектора обладающего переменной длиной происходит таким образом:
В процессе закрытия впускных клапанов в коллекторе еще остается какая-то часть воздуха, совершающая колебания частотой, которая прямопропорциональна оборотам колен. вала и длине коллектора. В какой-то момент обороты колен. вала входят в состояние резонанса, благодаря чему происходит эффект нагнетания, такое событие получило название резонансный наддув. В процессе открытия впускных клапанов смесь из воздуха нагнетается в камеру сгорания.
В двигателях оборудованных наддувом впускной коллектор с попеременной длиной не используется потому, что тот объем воздуха, который необходим двигателю, обеспечивается механически. Впускной коллектор таких двигателей довольно короткий, что дает возможность сократить размер мотора в целом и его стоимость.
Впускной коллектор с переменным сечением применяют на бензиновых и на дизельных ДВС, также тех, которые оборудуется наддувом. В процессе уменьшения поперечного сечения каналов коллектора происходит увеличение скорости проходящего воздуха, как следствие более качественное смесеобразование и полное сгорание смеси из топлива и воздуха, а также понижение токсичных выбросов ОГ.
1 — работа системы при полной нагрузке (заслонка открыта)
2 — работа системы при частичной нагрузке (заслонка закрыта, завихрения топливно-воздушной смеси)
Элементы:
3 — вихревой канал
4 — вакуумный регулятор заслонки
5 — форсунка
6 — заслонка
7 — канал наполнения
Коллектор с изменяемым сечением применяется на двигателях автомобилей Опель (система Twin-Port на фото)
В данной системе каждый впускной канал делится на две части, одна из которых перекрыта заслонкой. Привод заслонки работает за счет вакуумного регулятора, являющегося исполнительным механизмом системы управления мотора.
При неполной нагрузке заслонки находятся в закрытом состоянии, смесь из топлива и воздуха или воздух поступает к камере сгорания по одному каналу. В процессе данного события происходит завихрение, которое обеспечивает более качественное смесеобразование. При минимизации сечения система рециркуляции ОГ вступает в работу раньше, чем обеспечивает повышение топливной экономичности ДВС.
Система изменения длины впускного коллектора
Как работает система изменения длины впускного коллектора
Впускной коллектор с системой изменения длины применяется как в бензиновых, так и в дизельных двигателях для обеспечения лучшего наполнения камеры сгорания воздухом на разных оборотах двигателя.
На низких оборотах требуется достижение максимального крутящего момента как можно быстрее, для чего используется длинный впускной коллектор. Высокие обороты выводят двигатель на максимальную мощность при коротком впускном коллекторе.
На большинстве автомобилей эта система работает одинаково. Во впускном коллекторе установлена ось с заслонками, которые перекрывают, либо открывают путь воздушному потоку по одному из двух путей — короткому или длинному.
Состоит система изменения длины впускного коллектора обычно из таких элементов:
- ресивер с обратным клапаном
- электромагнитный клапан
- механизм изменения длины (пневмокамера)
- ось с заслонками
- соединительных вакуумных трубок
- проводки к электромагнитному клапану
Рассмотрим устройство и работу системы более детально на примере автомобиля Шевроле Лачетти.
На фото ниже я отметил:
Задать бесплатно вопрос юристу
- красной стрелкой — ресивер с обратным клапаном
- зелёной стрелкой — электромагнитный клапан
- синей стрелкой — проводка к электромагнитному клапану
- желтой стрелкой — механизм (пневмокамера) изменения длины
- цифрами — соединительные вакуумные трубки: 1 — от электромагнитного клапана к механизму (пневмокамере), 2 — от коллектора к ресиверу, 3 — от ресивера к клапану.
На заглушенном двигателе шток механизма (пневмокамеры) выдвинут полностью и система находится в состоянии короткого коллектора. Как только мы заводим двигатель, в коллекторе создаётся разрежение и давление падает до 30-33 кПа. На клапан подаётся напряжение и он открывается, тем самым пуская разрежение из коллектора через ресивер в рабочий механизм (пневмокамеру). Пневмокамера втягивает свой шток и, проворачивая ось заслонок, переводит систему на длинный коллектор, что обеспечивает приемистость на низких оборотах двигателя. В таком положении система будет, пока двигатель не достигнет оборотов, равных 4,5 тыс.об/м. После этого ЭБУ отключает подачу напряжения на клапан и он закрывается, перекрывая подачу вакуума на пневмокамеру. Шток пневмокамеры должен теперь полностью выдвинуться и провернуть ось заслонок снова в режим короткого коллектора. Но как он выйдет, если пневмокамера герметична и ей нужен доступ воздуха, чтобы пружина в пневмокамере смогла сдвинуть шток? Это как бутылку опустить в воду горлышком вниз. Вода в нее не попадёт, пока не проделать отверстие в донышке, чтобы вышел воздух.
Для этих целей электромагнитный клапан имеет ещё и третий штуцер, который закрыт колпачком (фильтром), который расположен внизу и на него как раз указывает зелёная стрелка. Это атмосферный штуцер. При отключении напряжения, электромагнитный клапан не только перекрывает разрежение от ресивера к пневмокамере, но и открывает переход от пневмокамеры к атмосферному штуцеру, позволяя пневмокамере набрать воздух и выдвинуть шток.
Теперь кратко рассмотрим устройство и проверку каждого узла отдельно.
Принцип действия коллекторов с изменяемой геометрией
Преобразование впускного коллектора на практике может быть реализовано двумя методами: изменением площади сечения и изменением его длины. Эти методы могут применяться по отдельности или в комплексе.
Особенности впускного коллектора с изменяемой длиной
Впускной коллектор переменной длиныТехнология изменения длины впускного коллектора применяется для автомобилей с двигателями, работающими как на бензине, так и на дизеле, за исключением систем с наддувом. Принцип работы такой конструкции состоит в следующем:
- При низкой нагрузке на двигатель воздух проходит по длинному пути.
- При высоких оборотах двигателя — по короткому.
- Изменение режима работы осуществляется ЭБУ двигателя посредством привода, который переключает клапан между двумя ветками коллектора.
Работа впускного коллектора с переменной длиной основана на получении эффекта резонансного наддува. Он обеспечивает интенсивное нагнетание воздуха в камеру сгорания. Происходит это следующим образом:
- После закрытия всех впускных клапанов в коллекторе остается некоторое количество воздуха.
- В трубопроводе коллектора возникают колебания остатков воздуха, пропорциональные длине впускного коллектора и частоте оборотов двигателя.
- Когда эти колебания достигают резонанса, возникает высокое давление.
- При открытии впускного клапана осуществляется нагнетание.
Для двигателей, имеющих наддув, этот вид впускных коллекторов не применяется в силу отсутствия необходимости создания резонансного наддува. Нагнетание воздуха в таких системах выполняется принудительно предустановленным турбокомпрессором.
Особенности впускного коллектора с переменным сечением
Впускной коллектор с переменным сечениемВ автомобилестроении изменение сечения впускного коллектора применяется на автомобилях, оснащенных двигателями, работающими как на бензине, так и на дизеле, в том числе для систем, оснащенных наддувом. Чем меньше сечение трубопровода, по которому подается воздух, тем выше скорость потока, а следовательно, и смешение воздуха и топлива. В такой системе каждый цилиндр имеет два впускных канала, оснащенных собственными впускными клапанами. Один из пары каналов имеет заслонку. Привод такой системы изменения геометрии впускного коллектора осуществляется электродвигателем или вакуумным регулятором. Принцип действия конструкции представляет собой следующий процесс:
- Когда двигатель работает на малых оборотах, заслонки находятся в закрытом положении.
- При открытии впускного клапана топливовоздушная смесь (воздух) поступает в цилиндр только по одному каналу.
- При подаче через один канал воздушный поток входит в камеру по спирали, обеспечивая лучшее смешение с топливом.
- Когда двигатель работает на высоких оборотах, заслонки открываются, топливовоздушная смесь (воздух) поступает по двум каналам, что обеспечивает увеличение мощности мотора.
Описание
Впускной коллектор – это часть двигателя, которая обеспечивает равномерное распределение горючей смеси между всеми цилиндрами. На каждый цилиндр идет отдельный патрубок, по которому воздух или топливно-воздушная смесь проходит, двигаясь за счет создаваемого отходящими вниз поршнями разрежения в коллекторе. В этой системе также нейтрализуются картерные газы, которые втягиваются через систему вентиляции картера во впускной коллектор, смешиваются с топливно-воздушной смесью и поступают в цилиндры.
Для того, чтобы топливо не оседало в виде конденсата на стенках коллектора, его внутреннюю поверхность делают шероховатой, вследствие чего в нем создается турбулентность и мельчайшие капли распыленного топлива не конденсируются. Форма самого коллектора всегда ровная, не имеющая угловатых изгибов, что объясняется стремлением изготовителя исключить лишние перепады давления при работе двигателя.
Mercedes-Benz W163 (ML Class) | Система изменения геометрии впускного коллектора
11.15.2 Проверка электропневмоклапана
1 — электропневмоклапан, 2 — исполнительный механизм, 3 — впускной коллектор. 1. Проверьте сопротивление между выводами электропневмоклапана. Номинальное сопротивление………………………25 Ом 2. Убедитесь, что воздух проходит из порта «1» порт «3» и не проходит в порт «2». Расположение элементов электронного управления двиг…11.15.3 Снятие и установка клапана системы рециркуляции ОГ
1 — впускной коллектор, 2 — трубка клапана системы рециркуляции ОГ, 3 — клапан системы рециркуляции ОГ, 4 — датчик клапана системы рециркуляции ОГ. Расположение элементов электронного управления двигателем 112.942. 1 — правый кислородный датчик (до катализатора), 2 — правый кислородный датчик (после катализатора) (модификации), 3 — индикатор неисправности дв. ..11.15.4 Проверка электропневмоклапана воздушного насоса
1. Проверьте сопротивление между выводами электропневмоклапана. Номинальное сопротивление………………………25 Ом 2. Убедитесь, что воздух проходит из порта «1» в порт «3» и не проходит в порт «2». 3. Подайте напряжение аккумуляторной батареи на выводы клапана. Убедитесь, что воздух проходит из порта «2» в порт «3» и не проходит в порт «1». …11.15.5 Снятие и установка воздушного насоса
1. Отверните болт крепления воздушного насоса. При установке проследите за минусовым проводом. Момент затяжки………………………………………..12 Нм 2. Снимите воздушную трубку. 3. Отсоедините разъём от воздушного насоса. 4. Снимите воздушный насос. 5. Сборку проводите в обратной последовательности. 1…11.
15.6 Снятие и установка катушки зажигания 1. Отсоедините провод от отрицательной клеммы аккумуляторной батареи. 2. Снимите отделочную панель двигателя. 3. Отсоедините высоковольтные провода от свечей зажигания. 4. Отверните болт крепления катушки зажигания. Момент затяжки:…………………………………………8 Hм 5. Выверните свечи зажигания. Момен…В чем особенность изменения геометрии на впускном коллекторе
Нормальное функционирование впускного коллектора авто требует некой геометрической величины. Параметры должны соответствовать заданной частоте каждого вращения коленчатого вала. Конструкционные стандартные особенности способствуют оптимальному наполнению цилиндров только при ограничении оборотов мотора и в конкретном диапазоне. Поэтому, для обеспечения входа достаточного объема воздушного потока в камеру сгорания используется система по изменению геометрии впускного коллектора.
Данная технология приобретает популярности благодаря обеспечению двигателя повышенным уровнем мощности, экономией горючего, понижая токсичность выхлопов.
Как работает коллектор при изменении геометрии
Практически трансформировать впускной коллектор можно путем изменения площади сечения, также преобразованием длины. Такие способы вполне применимы как отдельно, так и тандеме.
Если рассматривать выбор метода по изменению величины впускного коллектора, то он больше подходит для транспортных средств, оснащенных моторами, функционирующими в равной степени с топливом и дизелем. Исключение составляют системы с наддувом.
Суть работы данной конструкции заключается в следующих особенностях. Если нагрузка на двигатель будет низкой, прохождение воздуха осуществляется по длинному пути. Соответственно, на высоких оборотах – короткая дистанция.
Режим функционирования ЭБУ движка меняется через привод, переключающий клапан между точками коллектора. Принцип работы впускного элемента с переменной величиной основан на достижении результата резонансного наддува. Таким образом интенсивно нагнетается воздух непосредственно в камеру сгорания.
Затем в коллекторе удерживается какая-то часть воздушной массы, если закрыты все впускные клапаны. Появляются колебания этих остатков воздуха в трубопроводе. Действия пропорциональны частотности вращений мотора и длине впускного коллектора.
При достижении колебаний резонанса, давление становится высоким. Открытие клапана будет наблюдаться нагнетание. В случае с движками с наддувом, такая технология не применима. Что обусловлено отсутствием надобности достижения резонансного наддува. В подобных системах воздух нагнетается принудительным методом, с помощью турбокомпрессора.
Переменное сечение впускного коллектора
Такой вид изменения геометрии используется автопроизводителями машин, имеющих разные системы двигателей. В зависимости сечения трубопровода, скорость потока может уменьшаться или увеличиваться. Если оно имеет меньший разрез, скорость будет больше. Данная конструкция оснащена отдельными цилиндрами, имеющими два впускных канала. В каждом есть собственные впускные клапаны.
В канальной паре присутствует заслонка. Система изменения геометрии впускного коллектора в данном случае осуществляется под воздействием электродвигателя, также может происходить от вакуумного регулятора.
В основу действия положен принцип, подразумевающий работу силового агрегата при малых оборотах, когда заслонки закрыты. Открытие впускного клапана обеспечивает поступление топливовоздушной смеси в цилиндр лишь по одному каналу. Такая подача воздуха посредством одного канала доходит до камеры по спирали. Так лучше происходит смешивание с топливом. Эксплуатация двигателя на высоких оборотах, при закрытых заслонках, обеспечивает прохождение воздушного потока по двум каналам. В результате чего повышается в несколько раз мощность мотора.
Нужна ли технология?
Последовательное образование впускного тракта, который создают дроссель, фильтр, клапана, оказывает сильное влияние на процесс заполнения цилиндров горючим. Воздушная смесь, которая проходит по этому тракту, существенно колеблется. Вместе с другими деталями образуют ударную систему. Это приводит к зависимости процессов наполнения цилиндров от факторов колебательной конфигурации.
Получение эффективности работы системы при требуемых параметрах и нужном диапазоне, представляется крайне сложной процедурой. Как следствие – идея изменения показателей колебательной системы во время эксплуатации. После проведения исследований, можно утверждать, что двигатель хорошо работает с высокими оборотами при коротком впускном коллекторе. Дело обстоит наоборот с низкими оборотами, эффективности можно достичь при длинном впускном тракте.
Логично, что напрашивается вывод создать впускной тракт переменной длины. Это позволит им управлять, учитывая различные нагрузки и обороты.
Проверка и замена электромагнитного клапана системы изменения длины впускного трубопровода LADA
Впускной коллектор с изменяемой геометрией АвтоВАЗ начал устанавливать начиная с двигателя ВАЗ-21127. Такая конструкция позволяет достичь максимального крутящего момента на низких оборотах и максимальной мощности на высоких. Регулирование длины впускного коллектора (переключение с одной длины на другую) производится с помощью клапана, входящего в состав системы управления двигателем.
Клапана управления длиной каналов системы впуска находится с правой стороны двигателя по ходу движения автомобиля:
Если клапан изменения длины впускного коллектора неисправен, то работа двигателя будет нестабильной, машина может дергаться во время движения или глохнуть. На панели приборов загорится индикатор Check Engine. Выявить неисправность можно в ходе диагностики, считывая коды ошибок.
Другие статьи о Lada Xray
Замена электромагнитного клапана системы изменения длины впускного трубопровода LADA
Порядок действий:
- Снять минусовую клемму аккумулятора.
- Нажать на фиксатор и отсоединить колодку с проводами.
- Вывернуть гайку крепления клапана, используя ключ «на 10».
- Снять клапан, отсоединяя от него две трубки.
Проверка электромагнитного клапана системы изменения длины впускного трубопровода LADA
Порядок действий:
Визуально проверяем состояние выводов колодки с проводами. При обнаружении окислов обрабатываем выводы средством для очистки и защиты эл.контактов.
Создать разряжение через боковой штуцер в клапане резиновой грушей. Клапан не должен пропускать воздух.
Подать на выводы клапана 12 В от аккумулятора при помощи двух проводов (во избежание короткого замыкания один вывод следует изолировать). Клапан должен открыться и пропустить воздух. При открытии клапана можно услышать щелчок.
Напомним, в системе управления двигателем LADA есть ряд других датчиков, каждый из которых выполняет свою функцию. Другие причины проблем в работе двигателя мы рассматривали ранее.
Источник: лада.онлайн
|
ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В IJSTR (ISSN 2277-8616) —
|
(PDF) ОБЗОР ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ ВПУСКНОГО ПАТРУБКА НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ IC
Vol-2 Issue-2 2016 IJARIIE-ISSN (O) -2395-4396
1660 ijariie.com 103
• Экспериментальные и вычислительные исследования показали, что длина всасывающего рабочего колеса оказывает значительное влияние на объемный КПД и крутящий момент
.
• Изгиб впускных направляющих для соответствия требованиям упаковки, по-видимому, не оказывает значительного влияния на объемный КПД или крутящий момент
.
• Многократное отражение волны положительного давления значительно улучшает дыхание двигателя. Несмотря на то, что величина положительной волны
уменьшалась с каждым «скачком», более короткие трубы с многократным возвратом
превосходили первичный возврат более длинной трубы из-за трения потока.Из-за этого объемная эффективность и крутящий момент
были максимизированы при использовании бегунов меньшей длины. [3]
Олдрих Витек и Милош Полашек в своей исследовательской работе (SAE 2002-01-0004) проанализировали применение одномерной модели трубы
для изучения настроенных коллекторных систем. Влияние длины впускного коллектора на параметры двигателя было исследовано на 1-D модели трубы. В эксперименте
использовался газовый двигатель объемом 1,3 л с впускным коллектором разной длины.Длина всасывающего патрубка изменялась, при этом все остальные геометрические параметры поддерживались на постоянном уровне
. Расчет проводился для 4-х различных скоростей вращения двигателя (1550, 2000, 2500 и 3100 об / мин) и для
изменяющейся длины коллектора от 500 до 2100 мм. Для каждой частоты вращения двигателя модель двигателя была настроена на самую короткую длину впускного патрубка
. Расчетные результаты сравнивались с экспериментальными данными.
Ключевые выводы исследования:
• Сравнение вычисленных и измеренных результатов подтвердило, что нестационарная одномерная модель трубы
способна улавливать явления, связанные с настроенной системой впускного коллектора.
• Моделирование потерь давления в трубопроводе — еще один важный фактор, на который следует обратить внимание. Это влияет на
в основном на объемный КПД и все другие интегральные параметры, которые от него зависят.
• Упрощенная акустическая теория (диаграмма Кэмпбелла) может быть использована для оценки важного порядка гармоник
относительно колебаний давления во впускном коллекторе. Это также означает, что его можно использовать в обратном процессе —
для оценки длины входной ветви.Из-за нелинейности обычно есть другие важные порядки гармоник
(особенно для более низких оборотов двигателя или более короткой длины впускного патрубка). [4]
Джеймс Тейлор, Дэвид Герни и др. al. изучил влияние длины впускного коллектора на бензиновый двигатель с турбонаддувом и
обнаружил, что индукционная настройка увеличивает крутящий момент на низких оборотах до 30%, а расход топлива — на 5% по сравнению с базовым уровнем
. Они исследовали 1,4-литровый бензиновый двигатель с турбонаддувом и 4 клапанами на цилиндр вместе с инструментом моделирования двигателя GT Power
для надлежащего руководства для экспериментов. VLIM, используемый для этого исследования, был разработан для
, что позволяет оценить фундаментальные принципы, поэтому не учитывает ограничения упаковки. Впускной коллектор
мог изменять длину впуска путем вставки сегментов длиной 50 мм. [5]
Дженсен Самуэль, Prasad NS & et. al. в своей исследовательской работе по моделированию одномерных двигателей в программном обеспечении моделирования двигателей AVL
BOOSTTM было обнаружено, что многоцилиндровые дизельные двигатели с турбонаддувом
более чувствительны к изменениям длины рабочего колеса, чем безнаддувные двигатели.Они пришли к выводу, что характеристики данного двигателя
могут быть улучшены на всех рабочих оборотах путем надлежащего изменения длины впускного коллектора
в зависимости от частоты вращения двигателя и соответствующих модификаций топливной системы. [6]
DN Malkhede & Hemant Khalane в своей исследовательской работе над одномерной термодинамической моделью одноцилиндрового двигателя
611 куб. функция скорости двигателя и длины впуска.Поскольку частота вращения двигателя увеличилась с 1200 до 2600 об / мин, увеличение объемного КПД на
может быть достигнуто за счет линейного уменьшения длины впуска с 13,7 до 3,1 раза в
длины хода. Для двигателя с широким диапазоном скоростей (максимальная частота вращения — низкие обороты холостого хода более 3000), непрерывно регулируемая длина впускного рабочего колеса
может обеспечить лучший объемный КПД по сравнению с фиксированной длиной впускного рабочего колеса. Система впуска
Волны давленияможно четко разделить на две отдельные фазы: волны давления во время такта всасывания и волны давления
во время закрытого положения впускного клапана.Частотный анализ волн давления в системе впуска рекомендовал, чтобы
для максимальной объемной эффективности настроенная система впуска развивала основную частоту 4-го порядка во время закрытия клапана
и основную частоту 1-го порядка во время такта всасывания. [7]
4. ПРИНЦИП РЕЗОНАНСНОЙ ЗАРЯДКИ
Система впуска работает по принципу резонансной зарядки, то есть волны высокого и низкого давления
используются для зарядки цилиндра, чтобы достичь большей объемной эффективности. .Рассмотрим события во впускном тракте.
IRJET-Запрошенная вами страница не была найдена на нашем сайте
IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10 , Октябрь 2021 г. Публикация в процессе …
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для свою систему управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …
Просмотр Документы
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …
Просмотр Документы
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …
Просмотр Документы
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …
Просмотр Документы
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …
Просмотр Документы
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …
Просмотр Документы
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …
Просмотр Документы
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.
Страница не найдена — Inpressco
Международный журнал передовой промышленной инженерии
IJAIE приглашает статьи во всех областях промышленного инжиниринга, включая торговые центры и переработку, целлюлозно-бумажную промышленность, кожевенную промышленность, текстильную промышленность, керамическую промышленность, стекольную промышленность, производство шелка, киноиндустрию и т. Д.
Людей, которых мы обслужили
INPRESSCO опубликовал около 3500 статей с 2010 года и привлек более 10000 исследователей по всему миру, включая различные области инженерных наук и технологий
Международный журнал тепловых технологий
International Journal of Thermal Technologies ISSN: 2277 — 4114, выходит ежеквартально
Международный журнал современной инженерии и технологий
Международный журнал современной инженерии и технологий индексируется в Регенсбургском университете, Германия
Добро пожаловать в International Press Corporation
Inpressco является международным издателем серии международных журналов и книг с открытым доступом, прошедших рецензирование, и книг, охватывающих широкий спектр академических дисциплин.
Патент США на камеру впускного коллектора и желоб со сливами конденсата Патент (Патент №10,815,946, выданный 27 октября 2020 г.)
ВВЕДЕНИЕНастоящее изобретение относится к впускным коллекторам двигателя автомобиля и геометрии коллектора для обеспечения отвода конденсата.
Впускной коллектор с длинным ходом, используемый для рядных двигателей, представляет собой сложную конструкцию. Длина рабочего колеса может регулироваться уменьшением реверсирования потока от одного впускного канала к соседнему впускному отверстию или резонансной настройкой импульсов индукции в данном впускном канале.Известная оптимизация впускного коллектора часто требует, чтобы направляющие были свернуты или профилированы, чтобы избежать чрезмерного упаковочного пространства. Это перекатывание или формирование контуров часто создает полости в узле, которые могут образовывать низкие точки возвышения, в которых накапливается влага или скопившееся масло из систем вентиляции картера, особенно после останова двигателя и охлаждения.
Накопленная влага отрицательно влияет на последующий запуск двигателя и его производительность, поскольку тепло двигателя для испарения влаги еще не доступно во время запуска.Внезапное событие, связанное с повышением производительности транспортного средства, может привести к стеканию накопленной влаги в единственное впускное отверстие, вызывая пропуски зажигания в двигателе или потенциально повреждая двигатель из-за большого изменения эффективного объема сжатия, известного как гидрозамок.
Таким образом, хотя современные впускные коллекторы двигателя достигают своего предназначения, существует потребность в новом и улучшенном впускном коллекторе автомобильного транспортного средства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯСогласно нескольким аспектам впускной коллектор автомобильного транспортного средства включает в себя корпус коллектора, соединенный с головкой цилиндра.Бегунок в корпусе коллектора сообщается с головкой блока цилиндров. Камера статического давления в корпусе коллектора сообщается с бегуном. Отверстие открывает камеру статического давления к желобу, при этом отверстие определяет дренажный канал для слива жидкости из камеры к желобу.
В другом аспекте настоящего раскрытия внутренняя разделительная стенка расположена между и частично разделяет желоб и камеру, при этом обеспечивая сообщение между камерой и желобом через внутреннюю разделительную стенку.
В другом аспекте настоящего изобретения камера повышенного давления катится так, чтобы первая стенка камеры располагалась на обращенной к головке цилиндра стороне внутренней разделительной стенки. Самая низкая точка камеры статического давления расположена на внутренней разделительной стенке, обращенной к головке блока цилиндров.
В другом аспекте настоящего раскрытия отверстие создано во внутренней разделительной стенке.
В другом аспекте настоящего изобретения впускной канал головки цилиндров имеет фиксированную длину порта от впускного канала цилиндра до соединения коллектора. Бегунок соединен с коллекторным соединением с бегунком, сообщающимся с впускным каналом головки блока цилиндров.
В другом аспекте настоящего раскрытия отверстие расположено на первом конце бегунка, расположенном у соединения коллектора.
В другом аспекте настоящего раскрытия диаметр отверстия находится в диапазоне от нуля мм до 1 мм.
В другом аспекте настоящего раскрытия отверстие расположено в средней точке желоба между соединением коллектора и камерой статического давления.
В другом аспекте настоящего изобретения с отверстием, расположенным в средней точке, диаметр отверстия находится в диапазоне от нуля до 6 мм.
В другом аспекте настоящего изобретения отверстие расположено на конце бегунка, расположенном в камере статического давления.
Согласно нескольким аспектам впускной коллектор автомобильного транспортного средства включает в себя корпус коллектора, соединенный с головкой блока цилиндров. Бегунок сообщается с головкой блока цилиндров. Пленум находится в сообщении с бегуном.Внутренняя разделительная стенка расположена между и частично разделяет желоб и камеру, обеспечивая при этом сообщение между камерой и желобом через конец разделительной стенки внутренней разделительной стенки. Отверстие с отверстием проходит через внутреннюю разделительную стенку, обеспечивая дренажный путь от камеры до желоба. Отверстие отводит жидкость, собирающуюся в камере, к желобу.
В другом аспекте настоящего раскрытия отверстие расположено в самой низкой точке полости, определяемой камерой повышенного давления между внутренней разделительной стенкой и стенкой камеры повышенного давления, расположенной ближе к головке цилиндра, чем внутренняя разделительная стенка.
В другом аспекте настоящего изобретения отверстие дополнительно расположено в самой нижней точке полости камеры повышенного давления.
В другом аспекте настоящего раскрытия обеспечивается соединение коллектора бегунка, при этом соединение коллектора соединено с впускным каналом головки цилиндров, имеющим фиксированную длину порта от впускного отверстия цилиндра до соединения коллектора.
В другом аспекте настоящего раскрытия бегунок соединен с коллекторным соединением с бегунком, сообщающимся с впускным каналом головки цилиндров, при этом путь самотечного слива обеспечивается от отверстия через бегунок и во впускное отверстие головки цилиндров.
В другом аспекте настоящего раскрытия оптимальное расположение отверстия находится в средней точке желоба между соединением коллектора и камерой статического давления.
В другом аспекте настоящего изобретения при оптимальном расположении отверстия размер отверстия находится в диапазоне от нуля мм до приблизительно 6 мм.
Согласно нескольким аспектам впускной коллектор автомобильного транспортного средства включает в себя корпус коллектора, соединенный с головкой блока цилиндров. Бегунок определяет канал, сообщающийся с головкой блока цилиндров, проход, имеющий наклон вниз от входа в полоз в направлении соединения коллектора, соединяющего ползун с головкой цилиндра. Пленум находится в сообщении с бегуном. Камера статического давления имеет полость с самой нижней точкой полости. Внутренняя разделительная стенка расположена между и частично разделяет желоб и камеру, обеспечивая при этом сообщение между камерой и желобом через конец разделительной стенки внутренней разделительной стенки. Отверстие, проходящее через внутреннюю разделительную стенку в самой нижней точке полости, обеспечивает путь слива от камеры к желобу, при этом через отверстие отводится жидкость, собирающаяся в камере, к желобу.
В другом аспекте настоящего изобретения камера повышенного давления катится так, что первая стенка камеры располагается на обращенной к головке цилиндра стороне внутренней разделительной стенки. Самая низкая точка камеры статического давления находится на стороне внутренней перегородки, обращенной к головке блока цилиндров.
В другом аспекте настоящего раскрытия оптимальное расположение отверстия предварительно выбирается в средней точке желоба между соединением коллектора и камерой статического давления.
Дальнейшие области применения станут очевидными из приведенного здесь описания.Следует понимать, что описание и конкретные примеры предназначены только для целей иллюстрации и не предназначены для ограничения объема настоящего раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙЧертежи, описанные в данном документе, предназначены только для целей иллюстрации и никоим образом не предназначены для ограничения объема настоящего раскрытия.
РИС. 1 — вид спереди справа в перспективе известного длинномерного впускного коллектора автомобильного транспортного средства;
РИС.2 — вид спереди в вертикальном разрезе единственной направляющей впускного коллектора согласно настоящему раскрытию;
РИС. 3 — вид спереди в разрезе, модифицированный по сравнению с фиг. 2, чтобы показать первое положение отверстия в системе нагнетательного желоба;
РИС. 4 — график, представляющий диапазоны размеров отверстий для конфигурации, показанной на фиг. 3;
РИС. 5 — вид спереди в разрезе, модифицированный по сравнению с фиг. 3 — промежуточное положение отверстия в системе нагнетательного желоба;
РИС.6 — график, представляющий диапазоны размеров отверстий для конфигурации, показанной на фиг. 5;
РИС. 7 — вид спереди в вертикальном разрезе, модифицированный по сравнению с фиг. 3 и 5, чтобы показать конечное положение отверстия в системе нагнетательного клапана; и
фиг. 8 — график, представляющий диапазоны размеров отверстий для конфигурации, показанной на фиг. 7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕСледующее описание является просто иллюстративным по своей природе и не предназначено для ограничения настоящего раскрытия, применения или использования.
Как показано на фиг. 1, впускной коллектор , 10, автомобильного транспортного средства включает корпус коллектора , 12, , который может быть изготовлен в виде отливки из металлического материала или отлит из полимерного материала. Впускной коллектор 10 включает в себя несколько бегунов, таких как первый бегунок 14 и второй бегунок 16 , расположенный в упоре с первым бегуном 14 . Направляющие впускного коллектора подают воздух, смешанный с топливом, в цилиндр (не показан) двигателя 18 транспортного средства, только часть которого показана для ясности.Длина 20 корпуса коллектора 12 ограничена доступным пространством, поэтому общая длина 22 направляющих впускного коллектора, таких как первая направляющая 14 плюс камера статического давления 24 , ограничена длиной 20 .
Ссылаясь на фиг. 2 и снова на фиг. 1, впускной канал 26 головки цилиндров имеет фиксированную длину 28 порта от впускного канала цилиндра до соединения 30 коллектора. Примерный желоб 32 впускного коллектора (показан пунктиром) и камера статического давления 34 (показан пунктиром), которые предназначены для обеспечения принудительного отвода жидкости в направлении слива 36 по всей длине желоба 32 впускного коллектора. будет занимать общую ширину рабочего коллектора 38 , измеренную от соединения коллектора 30 .Там, где упаковочное пространство для впускного коллектора с шириной 38 желоба-нагнетателя недоступно, в соответствии с несколькими аспектами компактная система нагнетательного клапана 40 настоящего изобретения уменьшает ширину нагнетательного коллектора и, следовательно, размер впускного коллектора по сравнению с к ширине ползуна 38 .
Система нагнетательного коллектора 40 включает в себя несколько желобов впускного коллектора, каждый из которых имеет отдельную камеру статического давления. Например, канал впускного коллектора 42 соединен с камерой статического давления 44 , при этом камера статического давления 44 открывается в направляющую камеры впускного коллектора 42 и «откатывает» камеру статического давления 44 назад к соединению коллектора 30 , тем самым образуя внутреннюю разделительную стенку 46 , разделяющую часть бегунка 42 впускного коллектора и камеру статического давления 44 . Конец разделительной стенки 46 ′ внутренней разделительной стенки 46 расположен ниже верхней точки 44 ′ камеры статического давления 44 , чтобы обеспечить сообщение бегунка впускного коллектора 42 с камерой статического давления 44 над или над концом перегородки 46 ′. При повороте камеры статического давления 44 от ее соединения с направляющей впускного коллектора 42 назад к штуцеру коллектора 30 стенка 48 камеры статического давления 44 располагается ближе к головке цилиндра 50 и к соединение коллектора 30 , чем внутренняя разделительная стенка 46 .Вследствие перекатывания камеры статического давления 44 по направлению к соединению коллектора 30 полость 52 камеры статического давления 44 создается внутренней разделительной стенкой 46 , которая имеет самую низкую точку полости 54 , определяющую самую низкую высота дренажа расположение полости 52 . Чтобы предотвратить скопление жидкости в полости 52 в самой нижней точке полости 54 , которая может сместиться как единая масса во время события быстрого ускорения транспортного средства, отверстие 56 проходит через внутреннюю разделительную стенку 46 . расположен между камерой статического давления 44 и направляющей 42 впускного коллектора, создавая пассивный дренажный канал для слива жидкости, такой как вода, масло и т.п., из камеры статического давления 44 системы направляющая-камера 40 .
Размер отверстия 56 задан заранее, чтобы соответствовать двум критериям. Первым критерием является пассивный слив жидкости в направлении дренажного потока 58 из камеры нагнетания 44 обратно в желоб впускного коллектора 42 без засорения отверстия 56 материалом или неводной жидкостью, такой как масло. который также может присутствовать в полости 52 . Вторым критерием выбора размера отверстия является то, что отверстие 56 не оказывает отрицательного воздействия на основную функцию системы 40 рабочего коллектора и нагнетания по подаче воздуха и топлива без ухудшения баланса воздушно-топливного отношения впускного коллектора.При перекатывании камеры статического давления 44 к соединению коллектора 30 , как показано, общая ширина желоба и камеры статического давления 60 , измеренная от соединения коллектора 30 до внешнего конца 62 камеры статического давления 44 , меньше для система нагнетательного коллектора 40 , чем общая ширина нагнетательного коллектора 38 , измеренная от соединения коллектора 30 для примерной нагнетательной камеры 34 , которая предназначена для максимального отвода жидкости. Таким образом, размер упаковки для впускного коллектора 10 может быть минимизирован, в то же время уменьшая задержку жидкости в камере 44 из-за самой низкой точки полости 54 , созданной в камере 44 при вращении камеры статического давления 44 .
В целом, как показано на фиг. 3-8, было определено, что предварительный выбор бокового расположения отверстия 56 , идентифицированного на фиг. 2 вдоль направляющей 42 впускного коллектора между соединением коллектора 30 и камерой статического давления 44 воздействует на диапазон размеров отверстий, которые могут использоваться.Оптимально, размер (диаметр) отверстия должен быть минимизирован, чтобы свести к минимуму влияние на баланс воздух-топливо во впускном коллекторе. Поскольку на отверстие 56 может воздействовать материал, который может заблокировать или частично заблокировать отверстие 56 , также доступен диапазон размеров отверстий, которые обеспечивают адекватную скорость слива, минимизируют потенциальное засорение и минимизируют воздействие на впускной коллектор. баланс воздушно-топливной смеси. Представлены различные положения отверстий для примерной длины всасывающего желоба 180 мм.Следует отметить, что в рамках настоящего раскрытия можно также использовать несколько разной длины всасывающего желоба, и поэтому также возможны различные положения отверстия , 56, .
Обращаясь конкретно к фиг. 3 и снова на фиг. 2, для первого анализа отверстие 56 ‘было расположено рядом с головкой цилиндра 50 , определяя первый конец ходовой части 42 ‘ впускного коллектора системы 40 ‘впускного коллектора.Трубчатый канал для отверстия 56 ‘представлен для ясности, чтобы показать предусмотренный дренажный канал.
Ссылаясь на фиг. 4 и снова на фиг. 3, на графике 64 для системы желоб-нагнетатель 40 ‘представлены результаты анализа потока с различными размерами отверстий в диапазоне от немодифицированного потока без отверстия (размер отверстия 0 мм) до размера отверстия 10 мм. с шагом 1 мм. Из графика 64 размер отверстия в диапазоне от нуля до 1 мм дает приемлемый диапазон 66 (менее 0.4) эксплуатации. Размер отверстия от 2 до 7 мм дает средний диапазон 68 (от 0,4 до 1,0), что указывает на то, что могут потребоваться дополнительные эксплуатационные испытания. Размер отверстия в диапазоне от 8 мм до 10 мм давал результат 70 (больше 1,0), который считался неприемлемым с точки зрения баланса воздушно-топливного отношения впускного коллектора.
Обращаясь конкретно к фиг. 5 и снова на фиг. 2-4, для другого анализа, отверстие 56 ″ было расположено в средней точке бегунка впускного коллектора 42 ″ между головкой цилиндра 50 и камерой статического давления 44 ″, определяющей систему впускного коллектора . 40 ″.Как отмечалось выше, для ясности представлен трубчатый канал для отверстия , 56, ″.
Как показано на фиг. 6 и снова на фиг. 5, график 72 для системы канал-нагнетатель 40 ″ представляет результаты анализа потока с различными размерами отверстий в диапазоне от немодифицированного потока без отверстия (размер отверстия 0 мм) до размера отверстия 10 мм. с шагом 1 мм. Из графика 72 размер отверстия в диапазоне от нуля (без отверстия) до 6 мм дает приемлемый диапазон 74 (менее 0.4) работы диафрагмы. Размер отверстия в диапазоне от 7 мм до 10 мм приводит к среднему диапазону 76 (от 0,4 до 1,0), что указывает на то, что могут потребоваться дополнительные эксплуатационные испытания для подтверждения сохранения баланса воздух-топливо во впускном коллекторе. Для системы нагнетательного коллектора 40 ″ с отверстием 56 ″, расположенным в средней точке между головкой цилиндра 50 и камерой статического давления 44 ″, не обнаружено, что размер отверстия до 10 мм включительно неприемлемо с точки зрения баланса воздух-топливо во впускном коллекторе.
Как показано на фиг. 7 и снова на фиг. 3-6, в дальнейшем анализе отверстие 56 ′ ″ было расположено рядом с началом бегунка впускного коллектора 42 ′ ″ и самым дальним из трех мест расположения отверстий от головки блока цилиндров 50 , определяя бегунок. -пленальная система 40 ″. Как обсуждалось выше, для ясности представлен трубчатый канал для отверстия , 56, ′ ″.
Ссылаясь на фиг. 8 и снова на фиг. 2-7, график 78 для системы желоб-нагнетатель 40 ′ ″ представляет результаты анализа потока для различных размеров отверстий в диапазоне от немодифицированного потока без отверстия (размер отверстия 0 мм) до размера отверстия. 10 мм с шагом 1 мм.Из графика 78 все размеры отверстий в диапазоне от нуля (без отверстия) до 10 мм дают приемлемый диапазон 80 (менее 0,4) работы, когда отверстие расположено в непосредственной близости от начала ходовой части впускного коллектора 42 ″.
Из ФИГ. 3-8, используя примерную длину рабочего колеса 180 мм, оптимальное положение для отверстия 56 , расположенного приблизительно в средней точке направляющего коллектора впускного коллектора 42 между головкой цилиндра 50 и камерой статического давления 44 обеспечивает самый широкий диапазон допустимых размеров отверстий, который можно выбрать.Поскольку отверстие 56 перемещается либо ближе к головке цилиндра 50 , либо ближе к камере статического давления 44 , доступен диапазон приемлемых размеров отверстий, однако диапазон размеров отверстий более ограничен, а размер отверстия 56 может быть ограничено примерно 1 мм или меньше.
Впускной коллектор автомобильного транспортного средства согласно настоящему раскрытию предлагает несколько преимуществ. Сюда входит обеспечение дренажей заданного размера и расположения, которые не влияют отрицательно на эксплуатационные требования коллектора подачи воздуха. Дренажные каналы в форме отверстия обеспечивают пассивный путь отвода жидкости из камеры повышенного давления до желоба во впускном коллекторе.
Описание настоящего раскрытия носит просто иллюстративный характер, и предполагается, что варианты, не выходящие за пределы сущности настоящего раскрытия, находятся в пределах объема настоящего раскрытия. Такие изменения не следует рассматривать как отход от духа и объема настоящего раскрытия.
Коллекторы с изменяемой геометрией — High Power Media
В то время, когда многие, если не большинство высокопроизводительных дорожных транспортных средств имеют какой-либо впускной коллектор с изменяемой геометрией, кажется абсурдным запрещать такие системы для последнего поколения машин Формулы-1.Первоначально объявленный вне закона в середине 2000-х годов из-за стремительно растущих затрат на разработку, но, по слухам, вновь будет восстановлен в 2015 году, это добавит еще один уровень сложности современной трансмиссии Формулы-1.
Хотя еще в 2005 году это было редкостью, системы впускного коллектора с изменяемой геометрией для двигателей Формулы-1 были относительно простыми и обычно относились к одному из двух форматов. Первым было двухпозиционное устройство, которое двигалось по прямой вверх и вниз внутри впускной камеры, давая две эффективно различающиеся длины впускного тракта.Относительно простой по своей концепции, его ограничениями всегда были точка, в которой должно было произойти переключение, и скорость, с которой это могло произойти.
Вторая система была развитием первой и состояла из пары концентрических телескопических труб, проходящих одна в другой. В ответ на сигнал скорости трубы либо расширяются, либо сжимаются, давая трубу бесступенчатой длины. Потенциально более управляемым, поскольку мгновенное переключение не было проблемой, недостатком здесь было то, что при разбрызгивании топлива во впускные каналы (в те дни двигатели были впрыскиваемыми), когда скорость двигателя увеличивалась и телескопические трубки разрушались, а затем любое топливо, прикрепленное к стенка воздухозаборника соскребается и втягивается в двигатель, создавая более богатую топливно-воздушную смесь, чем изображенная на карте; может произойти кратковременное падение мощности. С помощью современных систем управления двигателем с этим можно было до некоторой степени бороться с помощью программного обеспечения, но тогда, согласно отчетам, влияние на общую производительность было заметно.
Современные двигатели Формулы-1, конечно, имеют непосредственный впрыск, поэтому проблема утечки топлива, изменяющая тщательно дозируемую заправку, теперь не существует. Но как бы мог выглядеть впускной коллектор с изменяемой геометрией 2015 года, освободившись от этой потребности?
Конечно, мы могли бы вернуться к разработке первой системы, описанной выше, примерно десять лет назад.Это могло бы работать достаточно хорошо, но могло бы увеличить высоту установки двигателя, чтобы гарантировать, что по мере увеличения длины впускного желоба близость верхней части воздушной камеры не будет непреднамеренно ограничивать воздушный поток. даже три ступени с использованием расположения откидных клапанов внутри компактного впускного коллектора V6, аналогичного тем, которые использовались в ряде серийных автомобилей примерно 15 лет назад. При наличии набора из одного или двух комплектов откидных клапанов две или три различных длины впускных желобов могут быть размещены в пределах V-образного сечения двигателя.
Со своей стороны, я подумал, что, возможно, захочу изучить конструкцию, основанную на их комбинации — простую непрерывную складную трубу, которая в форме дуги может перемещаться электрическими или гидравлическими средствами. Возможно, не представляет особого интереса для автомобильного бизнеса, и, следовательно, возможно, не имеет прямого отношения к дорожным автомобилям, как должна быть в наши дни Формула-1, но такая система могла бы минимизировать высоту воздушного бокса, если бы это действительно было и считалось проблемой. Это может быть фантастично, и это может быть сложно сделать — и, возможно, потребуется немного доработать — но разве не в этом вся Формула-1?
Настоящий вопрос, однако, заключается в том, что при наличии турбонаддува и отсутствии ограничений на уровень наддува коллектора с точки зрения полной производительности есть ли какое-либо существенное преимущество у системы переменного впуска вместо просто большего наддува?
Фиг. 1 — Идеи по изменяемым впускным коллекторам
По сценарию Джона Коксона
Впускной коллектор с изменяемой геометрией | Нишкал Кашьяп
Проектирование и разработка впускного коллектора с изменяемой геометриейВведение
Впускной коллектор — это просто механический компонент, прикрепленный к головке блока цилиндров двигателя, который позволяет воздушно-топливной смеси попадать в камеру сгорания двигателя.Впускной коллектор состоит из следующих частей:
Что такое впускной коллектор с изменяемой геометрией?
Краткий ответ, для достижения большей объемной эффективности. Как следствие более высокого объемного КПД, мы можем достичь большего крутящего момента, мощности и теплового КПД при одинаковом размере двигателя при одинаковых оборотах.
Что такое объемный КПД?
Объемный КПД двигателя внутреннего сгорания определяется как отношение массовой плотности топливовоздушной смеси, втянутой в цилиндр при атмосферном давлении (во время такта впуска), к массовой плотности того же объема воздуха в цилиндре. впускной коллектор.
Впускной коллектор с изменяемой геометрией:
Конструкция состоит из следующих компонентов, расположенных по направлению вниз по потоку от воздушного потока:
-
Конструкция : Конструкция состоит из следующих компонентов, расположенных в направлении вниз по потоку от воздушного потока. расход воздуха:
- Корпус дроссельной заслонки : содержит датчик положения дроссельной заслонки и соединяет дроссельную заслонку с кабелем срабатывания дроссельной заслонки.
- Вентури (или ограничитель воздуха в случае FSAE) : наименьший путь во впускном коллекторе.
- Приводной кабель : соединяет подвижный поршень с сервоприводом.
- Верхняя крышка камеры статического давления : образует верхнюю часть камеры статического давления и содержит крепления для кабеля включения и датчика давления. Он соединяется с водоотводящим барабаном с помощью винтовой резьбы.
- Камера статического давления : соединяет верхнюю и нижнюю камеру статического давления.
- Подвижный плунжер : перемещается внутри нагнетательного барабана для управления объемом статического давления и длиной направляющей.
- Нижняя крышка камеры статического давления : образует нижнюю часть камеры статического давления и содержит крепления для кабеля срабатывания и датчика давления.Он соединяется с водоотводящим барабаном с помощью винтовой резьбы.
- Датчик давления : Используется для измерения давления в различных частях впускного отверстия.
- Система подачи топлива : состоит из топливной форсунки и линий подачи топлива из топливного бака. Характеристики (230–330 мм)
- Диаметр рабочего колеса : 40 мм
- По мере того, как поршень движется к верхней камере статического давления колпачок, объем камеры уменьшится, а длина желоба увеличится. Оба эти изменения улучшают характеристики двигателя на нижних оборотах (низкие обороты).
- По мере того, как гидроцилиндр перемещается к нижней крышке камеры статического давления, объем камеры увеличивается, а длина рабочего колеса уменьшается.Оба эти изменения улучшают максимальную производительность двигателя (высокие обороты).
Рабочий обзор
К сожалению, я потерял все видео и изображения установки на поврежденной карте памяти. Все, что осталось, это любительское видео установки ниже:
Механизм
Изображения ниже описывают движение подвижного поршня и соответствующее изменение геометрии коллектора
Производство
- Коллектор был изготовлен в основном на токарном станке с ЧПУ и вертикально-фрезерном станке с ЧПУ.
- В качестве материала был выбран алюминий из-за легкого веса, коррозионной стойкости и хорошей свариваемости.
- Ниже приведено изображение обработанных компонентов.
Почему не 3D-печать?
Кто-то может возразить в пользу 3D-печати коллектора вместо обработки с ЧПУ.И в какой-то степени их аргумент может быть верным и законным. Но причина, по которой я выбрал последнее, заключается в моем предыдущем опыте работы с впускными коллекторами, напечатанными на 3D-принтере. Проблема с коллекторами, напечатанными на 3D-принтере, заключается в том, что их конструкция слишком жесткая. Под этим я подразумеваю, что внести изменения в уже изготовленный коллектор практически невозможно. Например, если позже вы захотите добавить в коллектор дополнительный датчик давления или температуры, вам нужно будет сделать какое-то крепление на детали, напечатанной на 3D-принтере.А чтобы сделать крепление, вам нужно будет его обработать, что очень ограничено для большинства материалов, напечатанных на 3D-принтере.
С другой стороны, использование алюминия обеспечивает большую гибкость конструкции. То есть на более поздних этапах, если вы хотите внести некоторые дополнения в конструкцию, алюминий допускает несколько процессов обработки, таких как сварка, нарезание резьбы, накатка и т. Д., Которые отсутствуют в 3D-печати.
Сборка
Окончательно собранный коллектор выглядит следующим образом: —
Подтверждение
- Используя систему сбора данных, которую мы создали ранее, значения давления были записаны во впускном коллекторе с разным процентом дроссельной заслонки.
- Затем эти данные были нанесены на график в MATLAB и проанализированы. Пример данных и результатов показан ниже:
- Процентное увеличение объемного КПД в точке конструктивного пересечения:
Где
Pc = Мгновенное давление в этой точке
Pm = Среднее давление этот цикл
- Аналогично, процентное снижение объемного КПД в точке деструктивной интерференции:
- Чтобы представить это в перспективе, двигатель с фиксированным впускным коллектором, производящий в среднем 40 Нм крутящего момента при, скажем, 8500 об / мин, может производить 45 Нм, просто заменив фиксированный впускной коллектор на регулируемый.
Примечание
Однако следует отметить, что изменение объемной эффективности в нашем случае очень сильно завышено. Это связано с ограничителем впуска воздуха в студенческих автомобилях Formula, которые создают еще более сильные волны давления, особенно на более высоких оборотах двигателя. Для дорожных автомобилей результаты не будут такими завышенными, поскольку в их коллекторе нет преднамеренного ограничения воздуха. Но все же по дорожным автомобилям можно наблюдать значительное изменение порядка 6-8%. Более того, приведенные выше расчеты по сути не точны на 100%.Для получения более точных результатов вместо средних значений следует рассматривать интеграл волновой функции давления за один цикл всасывания. Это может еще больше снизить завышенное значение и даст более точный результат.
Результат
Результат столь тщательного проектирования впускного коллектора привел к созданию очень конкурентоспособного автомобиля FSAE.
Последнее обновление: 12.