Система изменения геометрии впускного коллектора

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

Изменение геометрии впускного коллектора может быть реализовано двумя способами:

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

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

Впускной коллектор переменной длины

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

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

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

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

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

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

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

Впускной коллектор переменного сечения

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

Известными системами впуска переменного сечения являются:

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

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

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

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

Материалы: http://systemsauto.ru/vpusk/variable_length_intake_manifold.html

Жесткие меры по вопросам экологии, безопасности и многим другим параметрам заставляют производителей автомобилей применять все более изощренные системы, чтобы успешно конкурировать на рынке.

Назначение системы

Востребованной технологией, которая повышает мощность двигателя, экономит топливо и снижает токсичность отработавших газов, является система изменения геометрии впускного коллектора. Она повышает вышеупомянутые характеристики двигателя, перемешивая с топливом воздух из атмосферы разными эффективными способами.

Изменить геометрию впускного коллектора можно двумя способами:

1. изменить его длину;
2. изменить поперечное сечение впускного коллектора.

В некоторых моделях автомобилей используют оба способа одновременно.

Впускные коллекторы переменной длины

Впускные коллекторы переменной длины применяют в атмосферных дизельных и бензиновых двигателях. Они обеспечивают лучшее наполнение воздухом камеры сгорания при разных оборотах двигателя.

Впускной коллектор переменной длины

Так, чтобы достичь максимального крутящего момента в двигателе на низких оборотах применяется длинный впускной коллектор. При высоких оборотах на максимальную мощность двигатель выводят, используя короткий впускной коллектор. Переключение коллектора с одной длины на другую происходит за счет клапана, который входит в систему управления двигателем.

Впускные коллекторы переменной длины применяют в конструкциях двигателей многих производителей:

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

Впускной коллектор переменной длины работает следующим образом. После закрытия впускных клапанов в нем остается воздух, который совершает колебания с частотой, пропорциональной оборотам двигателя и длине коллектора. В какой-то момент происходит эффект нагнетания (резонансный наддув), так как в резонанс входят колебания воздуха.

Создается воздушная смесь, которая нагнетается в камеры сгорания под большим давлением в момент открытия впускных клапанов.

В двигателях с принудительным наддувом впускные коллекторы переменной длины не применяются, так как поступление необходимого объема воздуха в камеру сгорания происходит при помощи механического и (или) турбокомпрессора. В таких двигателях длина впускного коллектора минимальна, что позволяет сократить размеры двигателя и, соответственно, его стоимость.

Впускные коллекторы переменного сечения

Впускные коллекторы переменного сечения применяют на дизельных и бензиновых двигателях, включая оборудованные наддувом. В каналах впускного коллектора уменьшают поперечное сечение, тем самым увеличивая скорость воздушного потока и улучшая показатели образующейся топливно-воздушной смеси. Это приводит к ее полному сгоранию и снижению токсичности отработавших газов.

Самыми известными из них являются:

• Variable Intake System, VIS фирмы Toyota;
• Intake Manifold Runner Control, Charge Motion Control Valve, IMRC, CMCV от Ford;
• Variable Induction System, VIS фирмы Volvo;
• Twin Port компании Opel, на её примере смотрите схему системы изменения геометрии впускного коллектора:

Система изменения геометрии впускного коллектора:

1 — работа системы при полной нагрузке (заслонка открыта); 2 — работа системы при частичной нагрузке (заслонка закрыта, завихрения топливно-воздушной смеси); 3 — вихревой канал; 4 — вакуумный регулятор заслонки; 5 — форсунка; 6 — заслонка; 7 — канал наполнения.

Как работает система

Система изменения геометрии впускного клапана работает по следующему принципу. На каждый цилиндр подается два канала (отдельно на каждый впускной клапан), причем один из них можно перекрыть заслонкой. Система управления двигателем приводит в движение электродвигатель или вакуумный регулятор, которые являются приводом заслонки.

Заслонки закрыты при неполной загрузке, и в камеру сгорания каждого цилиндра воздух или топливно-воздушная смесь поступают по одному каналу. Уменьшая сечение впускного коллектора, можно повысить топливную экономичность двигателя, так как рециркуляция отработавших газов наступает раньше.

При полной нагрузке открывают заслонки впускного коллектора, увеличивая подачу воздуха или топливно-воздушной смеси в камеры сгорания, тем самым повышая мощность двигателя.

Все эти системы повышают экономичность двигателя при условии сохранения первоначальной мощности. Если, кроме этого, использовать систему рециркуляции отработавших газов, можно сэкономить 10% топлива.

Материалы: http://avto-i-avto.ru/ustrojstvo-avto/sistema-izmeneniya-geometrii-vpusknogo-kollektora-kak-realizuetsya-i-kak-rabotaet.html

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.

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: Впускной коллектор переменной длины

• 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

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:

Впускной коллектор с переменным сечением

• 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

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:

• Dual-Stage Intake в автомобилях марки Ford
• Differential Variable Air Intake для автомобилей марки BMW
• VICS или VRIS в авто марки Mazda

В свою очередь, механизм изменения сечения впускного коллектора может маркироваться как:

• IMRC или CMCV в автомобилях Ford
• Twin Port для машин Opel
• Variable Intake System в японских авто Toyota
• Variable Induction System для марки Volvo

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.

Материалы: http://techautoport.ru/dvigatel/vpusknaya-sistema/sistema-izmeneniya-geometrii-vpusknogo-kollektora.html