Предмети:
- Всмукателен колектор
- Въздушни импулси във всмукателния колектор
- Резонатор на Хелмхолц
- Всмукателен колектор с вихрови клапи
- Всмукателен колектор с променлива дължина
- Клапан DISA
- Изпускателен колектор
Всмукателен колектор:
Всмукателният колектор е монтиран между всмукателната тръба на въздушния филтър и двигателя. Тръбите на колектора са монтирани директно върху всмукателната секция на двигателя, точно при всмукателните клапани. При бензиновите двигатели с индиректно впръскване горивният инжектор също е монтиран във всмукателния колектор. Този инжектор пръска бензина директно върху входящия клапан.
Всмукателният колектор не е просто куп тръби. Формата и покритието му трябва да предлагат възможно най-малко съпротивление на входящия въздух. Всички цилиндри трябва да получават еднакво количество въздух. Следователно входящите тръби трябва да са с еднаква дължина за всички цилиндри. Всмукателният колектор обикновено е изработен от пластмаса, тъй като това е по-евтино и по-малко податливо на нагряване поради високи температури, отколкото например метал. Въздухът във всмукателния колектор трябва да остане възможно най-хладен.
Въздушни импулси във всмукателния колектор:
Когато входящият вентил е отворен, въздухът се засмуква с висока скорост. Дебитът на въздушния поток във всмукателния колектор е висок. Когато входящият клапан се затвори, въздухът, който все още не е влязъл в цилиндъра, се сблъсква с входящия клапан и причинява повишаване на налягането. Това повишаване на налягането предизвиква вълнообразно движение във всмукателния колектор, което се движи срещу посоката на въздушния поток във всмукателния колектор. Когато всмукателният клапан се отвори в момента на връщане на вълната на налягането, има максимално пълнене на цилиндъра; вълната под налягане гарантира навлизането на допълнително количество въздух в горивната камера. Това обаче почти никога не е така, тъй като оборотите на двигателя варират и следователно всмукателният клапан почти никога не се отваря в оптималния момент за вълната на налягане. При по-дълъг всмукателен колектор ще отнеме по-малко време вълната на налягането да се върне към всмукателния клапан, отколкото при къс всмукателен колектор. Поради тази причина е полезно да можете да адаптирате дължината на всмукателния колектор към работните условия на двигателя (вижте параграфа „всмукателен колектор с променлива дължина“ или използването на така наречения резонатор на Хелмхолц.
Резонатор на Хелмхолц:
Резонаторът на Хелмхолц е резонансна камера, която получава вълни на налягане, причинени от затварянето на входящия клапан. Резонаторът не е нищо повече от затворена въздушна камера, свързана към маркуча за всмукване на въздух между измервателя на масата на въздуха и дроселната клапа. Пример за резонатор на Хелмхолц е показан с червена стрелка на фигурата.
Вълните на налягането, които влизат в резонатора, се отразяват обратно към входящия клапан. Вълните под налягане подпомагат движението на въздуха навътре, така че в крайна сметка да се постигне по-високо ниво на пълнене. Резонаторът също така гарантира, че всмукателният шум е заглушен, което прави двигателя по-тих. Поради това двигателят става по-мощен и по-тих.
Всмукателен колектор с вихрови клапи:
При дизеловите двигатели понякога се използват всмукателни колектори с вихрови клапани. Тези клапани осигуряват завихрянето на входящия въздух. При ниски скорости скоростта на въздуха може да бъде толкова ниска (тъй като турбото все още не е достигнало скорост), че завихрянето на въздуха е недостатъчно, за да осигури добро смесване с дизеловото гориво. Налягането на впръскване е отделно от това. Ако клапаните не работят, смесването с горивото и следователно и окончателното изгаряне не биха били оптимални. Това означава, че двигателят консумира допълнително гориво, произвежда по-малко мощност и отделя сажди.
Когато вихровите клапани трябва да бъдат включени, вакуумната чаша се активира, позволявайки на контролния прът да се движи отляво надясно. При плъзгане на управляващия прът клапаните могат да се настроят в желаната позиция.
Всмукателен колектор с променлива дължина:
При конструирането на двигател трябва да се вземе предвид дължината на всмукателните канали на всмукателния колектор. Дължината на входящите канали определя импулсите на налягането, които възникват при отваряне и затваряне на входящия клапан (вижте параграфа за въздушните импулси). Ако тези всмукателни канали винаги са дълги, двигателят има висок въртящ момент при ниски скорости, но теглителната сила става все по-малка при високи скорости. И обратното, ако те винаги са твърде къси, двигателят ще има достатъчен въртящ момент и мощност само при по-висока скорост. Чрез използването на променлив всмукателен колектор дължината се регулира въз основа на условията на шофиране. Ето 2 ситуации:
- Дълга всмукателна тръба: Чрез преместване на въздуха на по-голямо разстояние и намаляване на диаметъра на тръбата, въздухът получава по-висока скорост. Това е много полезно при висока скорост с ниско натоварване или ниска скорост с високо натоварване (повече въртящ момент).
- Къса всмукателна тръба: Въздухът сега изминава по-късо разстояние и осигурява по-добро пълнене на цилиндъра при ниска скорост с ниско натоварване и при висока скорост с голямо натоварване (повече мощност).
Клапан DISA:
Клапанът DISA се намира във всмукателните колектори на BMW. DISA означава: Differenzierte SaugAnlage. Клапанът DISA гарантира, че въздушният поток може да бъде блокиран в различни части на всмукателния колектор при определени обороти на двигателя. Това разделя всмукателния колектор на две части. По-долу има обяснение с три изображения.
При ниски или средни скорости клапанът DISA е затворен. От тялото на дросела въздухът тече директно към цилиндър 1. Чрез насочване на входящия въздух към всмукателния клапан през една секция на колектора се създава по-висока скорост на въздуха. Тази по-висока скорост на въздуха води до завихряне на въздуха и е възможно по-добро смесване с впръсканото гориво.
Когато входящите клапани на цилиндър 1 се затворят, се създава вълна на налягане. Тъй като вентилът е затворен, вълната на налягането ще трябва да измине дълъг път през резонансните тръби, за да потече към входящите клапани на цилиндър 5. Сега вълната на налягането няма да има влияние върху въздушния поток на засмукания въздух през цилиндър 5.
При по-високи обороти на двигателя клапанът DISA се отваря. Тъй като всмукателната дължина сега е удължена, по-висока мощност се постига при по-високи скорости.
Засмуканият въздух преминава през двете резонансни камери. Отскокът на въздуха след затваряне на всмукателния клапан на цилиндър 1 осигурява задвижване на въздуха, който тече към цилиндър 5; по този начин нивото на пълнене на цилиндър 5 се повишава.
Изпускателен колектор:
Изпускателният колектор също не е просто куп тръби. Колкото по-бързо могат да изтичат отработените газове, толкова по-добре. Това не е само въпрос на съпротивление на потока. В крайна сметка трябва да се вземе предвид и отварянето и затварянето на изпускателните клапани.
Пример: четирицилиндров двигател има ред на запалване 1-2-4-3. Когато изпускателният клапан на втория цилиндър се отвори, този на първия е все още отворен. Тъй като периодът на изпускане на цилиндър 2 едва започва, газът изтича при по-високо налягане, отколкото в случая с 1.
Ако колекторът няма правилната форма и диаметър, изгорелите газове ще имат проблеми с намесата. Изгорелите газове от цилиндър 1 могат да противодействат на тези от цилиндър 2. При правилна конструкция обаче се получава обратното и газовете от цилиндър 1 спомагат за извличането на останалите отработени газове от цилиндър 2. Това е особено случаят с така наречения Spaghetti manifold (на изображението по-долу).
Някои бензинови и повечето дизелови двигатели имат още един изгорели газове турбо монтиран на колектора. Той се монтира в колектора възможно най-скоро след огъването, за да забави възможно най-малко изходящия въздух.
Адският шум на двигател без ауспух се причинява от изгорелите газове, изтичащи под голямо налягане и скорост, което кара въздуха да вибрира. А ауспух трябва да намали това налягане и скорост.
