на что влияет длина впускного коллектора
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.
Длина 4-ех дроссельного впуска
Недавно здесь в блоге писал про спортивный выпуск www.drive2.ru/c/2597888/?…9808033&page=0#a149808033 Теперь время пришло для впуска:
Наша Тринашка построена для участия в Time Attack, соответственно от мотора нам необходимо было получить хорошую мощность и хороший отклик в моменте. Геометрия мотора говорит о том, что мы должны выйти на свою пиковую мощность в районе 7500-8000 оборотов, дальше крутить все это дело уже опасно. В данном случае нашей задачей было определиться с длинной впускного коллектора. Многие читали и знают, что бывают короткие, средние и длинные коллектора, но зачастую делают варианты уже проверенные и обкатанные дабы не рисковать. Мы же решили эмпирическим путем выяснить, какая длина коллектора нас полностью удовлетворит ))
В моем ЗИПе давно лежал такой вот коллектор
покупал его давно и судя по длине впуска его использовали скорее всего для драга и нам он не совсем подходил.
В нашем случае длинна впускного коллектора должна быть не менее 40 см, в то время как на фото выше его длина составляла всего 18 см. Не долго думаем в качестве эксперимента изготавливаем такой вариант
Так вот в чем было наше предположение: более короткий коллектор позволяет выйти на высокие обороты с максимальным значением по мощности, т.е. короткий коллектор подходит для мотора, который отправляется за максимальной мощностью в район 9500 и совсем не лишнем было бы при таких раскладах добавить закиси для более быстрого выхода на заветные обороты при которых ВАЗ превращается в стремительную ракету )))
Свои предположения мы решили проверить на диностенде.
Система изменения длины впускного коллектора.
Всем привет. На просторах Драйва несколько раз натыкался на темы про проблемы с системой изменения длины впускного коллектора. В основном они связаны ошибкой работы клапана из за обрыва проводов около разъема самого клапана. Но вспомнив собственный опыт, решил таки разобрать эту систему более подробно. Т.к. в этой системе есть несколько «подводных камней», незнание которых осложняет поиск причины неисправности. Сразу оговорюсь, что речь пойдет о системе изменения длины впускного коллектора двигателей 1,4 и 1,6. На двигателе 1,8 я сам ее руками не щупал, поэтому во избежании ложной информации и говорить о ней не стану.
Собственно система состоит всего из четырех основных узлов.
1. Собственно сам впускной коллектор с изменяемой геометрией каналов с помощью заслонки.
2. Накопительный вакуумный бачок (назовем его так), каталожный номер 96334828 или 96350595
3. Электомагнитный управляющий клапан, каталожный номер 96333470 или 25183354. Клапан имеет ТРИ выхода, хотя на первый взгляд их всего два ) Об этом позже.
4. Пневмопривод, который может быть металлическим (96408135) или пластиковым (96859269). Они взаимозаменяемы, но есть нюансы, о которых тоже чуть позже.
Принцип работы всей системы лежит в изменении положения заслонки во впускном коллекторе, который может находиться в двух положениях. Тем самым изменяется длина каналов подачи воздуха от ресивера до впускных клапанов. На рисунке цифрой 1 показана сама заслонка. В левой части она в положении «длинного пути», в правой части в положении «короткого пути». Изменение длины позволяет оптимизировать «полку» момента двигателя и в целом улучшить приемистость двигателя.
Работу всей системы условно можно разделить на 3 основных режима.
1. Двигатель заглушен.
2. Двигатель работает на ХХ или его обороты не выше 4500 об/мин.
3. Двигатель работает на оборотах выше 4500 об/мин.
Разберем более подробно каждый из них.
1. Двигатель заглушен. В этом режиме на электромагнитный клапан, естественно, напряжение не подается и он соединяет объем пневмопривода с атмосферой. Ввиду наличия подпирающей пружины в корпусе пневмопривода, его шток максимально выдвинут наружу. Заслонка во впускном коллекторе переключена на «короткий путь».
2. Двигатель работает на ХХ или его обороты не выше 4500 об/мин. В этом режиме сразу после запуска двигателя на электромагнитный клапан подается напряжение и он соединяет объем пневмопривода уже не с атмосферой, а с накопительным бачком, в котором создается сильное разряжение. При этом шток пневмопривода втягивается внутрь и переключает заслонку впускного коллектора на «длинный путь».
3. Двигатель работает на оборотах выше 4500 об/мин. По команде ЭБУ двигателя напряжение с электроклапана снимается и он снова соединяет объем пневмопривода с атмосферой. Шток под действием пружины быстро выдвигается и переключает заслонку во впускном коллекторе на «короткий путь».
При полностью исправной системе шток пневмопривода должен быстро и с достаточным усилием изменять свое положение. На первый взгляд система очень простая и ломаться тут в принципе нечему. Но вот тут и начинаются «подводные камни».
Остановимся на каждом элементе системы в отдельности.
Вакуумный бачок. В нем встроен обратный клапан в прямом фитинге ) Воздух может выходить только из бачка. Сомневаюсь, что его хоть кто то проверял у себя.
Электомагнитный управляющий клапан. Не так прост внутри, каким кажется снаружи ) Имеет внутри ДВА клапана на подпружиненном штоке и три «соска». В зависимости от наличия напряжения на клапане переключает боковой «сосок» на верхний (открытый) или нижний (под колпачком). Очень любит забиваться грязью именно защитный колпачек и уже из него грязь попадает внутрь клапана. Лечится тщательной промывкой давлением WD-40 во всех возможных направлениях под напряжением 12В. и без напряжения. Колпачок замачивается в WD-40 и потом грязь из него «выстукивается» об твердую поверхность. Колпачок сидит на своем месте достаточно туго, но снимается без последствий.
Пневмопривод. Бывает в двух вариантах исполнения, в зависимости от корпуса так же разница и в материале мембраны. В металлическом корпусе мембрана сделана из толстой лакоткани или прорезиненнной ткани. В пластиковом корпусе мембрана силиконовая. В металлическом лично у меня мембрана была с небольшим разрывом, из за чего сразу поимел две проблемы. А именно, шток втягивался не до конца, т.е. рукой он додавливался дальше, и кроме того давление во впускном коллекторе не падало ниже 40кРа. Для тех кто столкнулся с подобным, покупайте смело пластиковый пневмопривод. Он идет без серьги на конце, но она элементарно с помощью отвертки и пассатижей переставляется со старой. Надо только серьгу открутить от оси заслонки на впускном коллекторе, одна гайка.
Теперь об основных путях поиска неисправности. Само собой предварительно смотрим все соединительные трубки и их резиновые наконечники. При малейшем подозрении на целостность резинок меняем их на отрезки вакууного шланга от ВАЗов, диаметр подходит идеально.
1. На заглушенном двигателе шток должен быть выдвинут до конца, т.е. до упора серьги на конце в ограничительный прилив на корпусе коллектора. Если выдвигается не до конца, то вероятно пружина в корпусе пневмопривода просто сгнила и лопнула. Вероятность этого на металлических приводах высокая ввиду старости.
2. Сразу же после запуска шток должен быстро и до конца втянуться внутрь привода и его невозможно вытянуть рукой с разумной силой. Если у вас получилось вытащить шток пальцами, то вероятно мембрана у вас надорвана.
3. Поднимите обороты до 5000. Шток должен быстро и до конца выдвинуться. Если шток двигается медленно или он застывает где то посередине, то проблема лежит в клапане. Промывайте или меняйте его.
Извиняюсь за «многабукав», но старался описать более подробно. Надеюсь, что это кому то окажется полезным. Удачи всем.
Фото честно стырил из просторов, а вот картинки ваял сам )
Расчет длинны раннеров впускного коллектора. Кто как считает и как правильно?
Сразу скажу, тут будет мало картинок, но много скучных букв и расчетов.
Давеча, покуда я ещё не планировал переходить на жирный и тяжелый 36й кузов ( а соответственно на 6 цилиндров), я прикупил за дешман самодельный кольцевой ресивер от таза 16V.
Исходные данные следующие:
1. Первый метод описан Владимиром Шарандиным в его статьях (очень внушающих уважение!). Кратко теория и расчет сводится к следующему: Волна резонансного давления отражается несколько раз между тактами впуска. Также, каждый раз, когда волна отражается, она теряет немного своей силы. Следовательно, при работе двигателя на низких оборотах или при использовании коротких направляющих, резонансная настройка дает незначительный эффект. Также, каждый раз, когда волна отражается, она теряет немного своей силы. Следовательно, при работе двигателя на низких оборотах или при использовании коротких направляющих, резонансная настройка дает незначительный эффект. Для получения наибольшей пользы от отраженной волны в пике максимальных оборотов двигателя, часто лучшим выбором является использование для настройки системы впуска второго или третьего отраженного импульса. (1-й просто физически не представляется возможным использовать из-за очень большой длины).Также, возможно увеличить или уменьшить количество отраженных импульсов за счет уменьшения или увеличения длины направляющих впуска.Оптимальная длина направляющих на впуске для 2-го импульса в момент закрытия впускного клапана можно “грубо” вычислить, используя следующее уравнение: длина (дюймы) для 2-го импульса = 108000/обороты двигателя. Это формула неплохо работает для двигателей, у которых максимальный крутящий момент на достаточно высоких оборотах. Тем самым использовать ее для обычных машин проблематично в реальности. Поэтому, более часто, используют третий, четвертый или даже пятый обратный импульс, которые требуют намного меньше длины впускных направляющих.
длина (дюймы) для 3-го импульса = 97000/обороты двигателя
длина (дюймы) для 4-го импульса = 74000/обороты двигателя
длина (дюймы) для 5-го импульса = 54000/обороты двигателя
Я брал в расчет 3 и 4 волны. Для тетей волны длина раннера — 35,2 см, для четвертой — 26,85.
2. Второй расчет я провел на, случайно найденном в сети онлайн калькуляторе. По какой формуле там все это считается — неведомо, но в описании написано следующее “This is a tool made to calculate the optimum length of the intake runners, measured from the valve seat to funnel. This is merely a translation of the original script made by Williams. Вильямс короче какой-то.
Результаты получились следующие: 48,34 и 24,17 для каких то там порядков волн судя по всему — для 3 и 4 го.
3. Следующий метод от ДЭвида Визарда вроде. Его идея в том, что идеальная длина раннера для 10000 об/мин — это 17,8 см. И для понижения на каждую 1000 оборотов максимального прихода от резонансного наддува, нужно увеличивать длину раннера на 4,3 см.
Для моего случая (7000 об/мин) расчет выглядел следующим образом:
17,8+4,3х3 = 30,7 см.
4. Этот метод от “Стива Магната из журнала ХотРод”. Он гласить что произведение длины раннеров на обороты максимального момента равно 84000. Мой расчет по этому методу — 84000/7000 = 12, но это в дюймах! Переводим в родимые сантиметры и получаем 30,48.
5. Далее расчет резонанса по методу некого хондовода Rusko.
Данный товарищ ведет расчет исходя из фазы впускного вала. А именно. (полный текст можно посмотреть по ссылке или в моей экселевской таблице в шапке поста)
— Берём фазу открытия вала — в нашем случае это 272 гр.
— Считаем время за которое происходит один оборот колена — (60сек/7000об)=0,009 сек (округляю)
— Далее считаем время одного цикла (кто не помнит это два оборота колена или 720гр.) — 0,017 (не 18 потому что округлил время 1 оборота)
— Далее считаем сколько градусов впускной клапан закрыт! 720-272 = 448гр.
— Потом из пропорции находим это значение в секундах — 0,011 сек впускной клапан у нас закрыт.
— Исходя из скорости звука при температуре 70 гр по форенгейту тралала итд мы считаем на какое расстояние проходит волна за то время пока закрыт клапан. Получилось 144,384 дюйма.
-Нам же нужно время за которое волна пройдет туда и вернется обратно к клапану — 72,192 или 183,37 см. Дудки Метр восемьдесят КАРЛ!)))
Но это первая, самая узкая волна. Мы же ориентируемся на 4ую — 45,84см, и 5ую — 36,67 см.
6. Идем дальше. Теперь метод “ГиПерМат”. Судя по всему, какая то тюнинг контра. У них ну совсем какая то эмпирическая формула. Откуда она выведена я с трудом понимаю. И что то мне думается, что тут идет речь об открытых раннерах для дросселей, которые не используют резонансный эффект. Но тем не менее попробуем.
— Перво наперво, они предлагают почитать промежуточное значение — maximum rpm due to mass = 0.0056(cubic inches)2 — 8.89(cubic inches) + 11527
— Затем уже, посчитать длинну раннеров.
intake runner length = 137532/(0.15)(bore)[(0.7)(max rpm due to mass)]2
Для моих исходных данных получилось 15,37 см…
8.Далее я пытался посчитать по популярной в интернете формуле акустического резонатора Геймгольца, Но что то у меня не задалось. Длина раннера, выведенная из этой формулы у меня получается — 4 см. И что то мне подсказывает, что я что то делаю не так. Сама формула вот такого вида: fb=100*K*(c*(Sb)^(1/4))/(2*Pi*(V*l)^(1/2)), где:
K — коэффициент формы, это тема отдельного разговора, чтобы не заморачиваться брал его равным 1.0
c — скорость звука в воздухе. с=342 м/с
Sb — суммарная площадь дудок в рессивере [см2]
Pi=3.14159265
V — объем ресивера [см3]
l — длина дудок [см]
(…)^(1/4) — корень 4-ой степени, (…)^(1/2) — соответственно квадратный корень.
чтобы получить обороты n=fb*60;
Формула для длины раннера у меня получилась следующая:
Онлайн калькулятор на основе этой формулы есть в моём файле тоже.
Как то так. Как считать лучше считать я ещё окончательно не определил. Собственно этот пост и сделан для того, чтобы спросить у людей понимающих кто как делал и каков был приход. И ещё раз скажу, что буду рад критике (но аргументированной) и полезным ссылкам и подсказкам по ещё каким методам оного расчета.
Особенности работы впускного коллектора с изменяемой геометрией
Для оптимальной работы впускной коллектор автомобиля должен иметь определенные геометрические параметры, подобранные под заданную частоту вращения коленчатого вала. По этой причине классическая конструкция обеспечивает корректное наполнение цилиндров лишь в ограниченном диапазоне оборотов двигателя. Чтобы обеспечить поступление достаточного количества воздуха в камеру сгорания при любой величине оборотов, применяется система изменения геометрии впускного коллектора.
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
Технология 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:
Работа впускного коллектора с переменной длиной основана на получении эффекта резонансного наддува. Он обеспечивает интенсивное нагнетание воздуха в камеру сгорания. Происходит это следующим образом:
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
В 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:
Системы изменения геометрии у различных производителей
В мировом автомобилестроении систему изменения геометрии впускного коллектора используют многие производители, которые обозначают технологию собственным уникальным наименованием. Так конструкции с переключением длины впускного коллектора могут обозначаться как:
В свою очередь, механизм изменения сечения впускного коллектора может маркироваться как:
Применение системы изменения геометрии, независимо от того, варьируется ли длина впускного коллектора или сечение позволяет повысить мощность автомобиля, делает его более экономичным и обеспечивает снижение концентрации токсичных компонентов в выхлопных газах.