emner:
- Indsugningsmanifold
- Luftimpulser i indsugningsmanifolden
- Helmholtz resonator
- Indsugningsmanifold med hvirvelklapper
- Indsugningsmanifold med variabel længde
- DISA ventil
- Udstødningsmanifold
Inlaatspruitstykke:
Indsugningsmanifolden er monteret mellem luftfilterets indsugningsrør og motoren. Manifoldrørene er monteret direkte på motorens indsugningssektion lige ved indsugningsventilerne. I benzinmotorer med indirekte indsprøjtning er brændstofinjektoren også monteret i indsugningsmanifolden. Denne injektor sprøjter benzinen direkte på indløbsventilen.
En indsugningsmanifold er ikke bare en flok rør. Dens form og finish skal yde så lidt modstand som muligt over for den indkommende luft. Alle cylindre skal have samme mængde luft. Indløbsrørene bør derfor have samme længde for alle cylindre. Indsugningsmanifolden er normalt lavet af plast, fordi denne er billigere og mindre modtagelig for opvarmning på grund af høje temperaturer end for eksempel metal. Luften i indsugningsmanifolden skal forblive så kølig som muligt.
Luftimpulser i indsugningsmanifolden:
Når indløbsventilen er åben, suges luften ind med høj hastighed. Luftstrømmen i indsugningsmanifolden er høj. Når indløbsventilen lukker, kolliderer den luft, der endnu ikke er kommet ind i cylinderen, med indløbsventilen og forårsager en trykstigning. Denne trykstigning forårsager en bølgebevægelse i indsugningsmanifolden, som bevæger sig mod luftstrømmens retning i indsugningsmanifolden. Når indsugningsventilen åbner i det øjeblik trykbølgen vender tilbage, er der maksimal cylinderfyldning; trykbølgen sørger for, at der kommer ekstra luft ind i forbrændingskammeret. Dette er dog næsten aldrig tilfældet, fordi motorens omdrejningstal varierer, og derfor åbner indsugningsventilen næsten aldrig i det optimale tidspunkt for trykbølgen. Med en længere indsugningsmanifold vil det tage kortere tid for trykbølgen at vende tilbage til indsugningsventilen end med en kort indsugningsmanifold. Af denne grund er det nyttigt at kunne tilpasse længden af indsugningsmanifolden til motorens driftsforhold (se afsnittet "indsugningsmanifold med variabel længde" eller brugen af en såkaldt Helmholtz-resonator.
Helmholtz resonator:
En Helmholtz-resonator er et resonanskammer, der modtager trykbølger forårsaget af lukningen af indløbsventilen. Resonatoren er intet andet end et lukket luftkammer forbundet til luftindtagsslangen mellem luftmassemåleren og gasspjældet. Et eksempel på en Helmholtz-resonator er angivet med en rød pil i figuren.
Trykbølgerne, der kommer ind i resonatoren, reflekteres tilbage til indløbsventilen. Trykbølgerne hjælper luftens bevægelse indad, så der i sidste ende opnås et højere fyldningsniveau. Resonatoren sørger også for, at indsugningsstøjen dæmpes, hvilket gør motoren mere støjsvag. Motoren bliver derfor mere kraftfuld og mere støjsvag.
Indsugningsmanifold med hvirvelklapper:
I dieselmotorer bruges nogle gange indsugningsmanifolder med hvirvelventiler. Disse ventiler sikrer hvirvlingen af den indkommende luft. Ved lave hastigheder kan lufthastigheden være så lav (fordi turboen endnu ikke har nået hastigheden), at lufthvirvelen er utilstrækkelig til at sikre en god blanding med dieselbrændstoffet. Indsprøjtningstrykket er adskilt fra dette. Hvis ventilerne ikke virkede, ville opblandingen med brændstoffet, og dermed også den endelige forbrænding, ikke være optimal. Det betyder, at motoren bruger ekstra brændstof, producerer mindre kraft og udleder sod.
Når hvirvelventilerne skal tændes, aktiveres vakuumkoppen, så styrestangen kan bevæge sig fra venstre mod højre. Ved forskydning af styrestangen kan ventilerne indstilles til den ønskede position.
Indsugningsmanifold med variabel længde:
Ved konstruktion af en motor skal længden af indsugningskanalerne til indsugningsmanifolden tages i betragtning. Længden af indløbskanalerne bestemmer de trykimpulser, der opstår ved åbning og lukning af indløbsventilen (se afsnittet om luftimpulser). Hvis disse indsugningskanaler altid er lange, har motoren et højt drejningsmoment ved lave hastigheder, men trækkraften bliver mindre og mindre ved høje hastigheder. Og omvendt, hvis disse altid er for korte, vil motoren kun have tilstrækkeligt drejningsmoment og kraft ved en højere hastighed. Ved at bruge en variabel indsugningsmanifold justeres længden ud fra køreforholdene. Her er de 2 situationer:
- Langt indsugningsrør: Ved at flytte luften en længere strækning og gøre rørets diameter mindre, får luften en højere hastighed. Dette er meget fordelagtigt ved høj hastighed med lav belastning, eller lav hastighed med høj belastning (mere moment).
- Kort indsugningsrør: Luften rejser nu en kortere strækning og giver bedre cylinderfyldning ved lav hastighed med lav belastning og ved høj hastighed med høj belastning (mere effekt).
DISA ventil:
DISA-ventilen findes i BMW indsugningsmanifold. DISA står for: Differenzierte SaugAnlage. DISA-ventilen sikrer, at luftstrømmen kan blokeres i forskellige dele af indsugningsmanifolden ved bestemte motorhastigheder. Dette opdeler indsugningsmanifolden i to dele. Nedenfor er en forklaring med tre billeder.
Ved lav eller middel hastighed er DISA-ventilen lukket. Fra spjældhuset strømmer luften direkte til cylinder 1. Ved at lede indsugningsluften til indsugningsventilen gennem den ene sektion af manifolden skabes en højere lufthastighed. Denne højere lufthastighed får luften til at hvirvle og bedre blanding med det indsprøjtede brændstof er mulig.
Når indløbsventilerne på cylinder 1 lukker, dannes en trykbølge. Fordi ventilen er lukket, vil trykbølgen skulle rejse et langt stykke gennem resonansrørene for at strømme til indløbsventilerne på cylinder 5. Trykbølgen vil nu ikke have nogen indflydelse på luftstrømmen af den indsugede luft gennem cylinder 5.
Ved højere motorhastigheder åbner DISA-ventilen. Fordi indsugningslængden nu er forlænget, opnås højere effekt ved højere hastigheder.
Den opsugede luft strømmer gennem begge resonanskamre. Luftens tilbageslag efter lukning af indsugningsventilen i cylinder 1 tilvejebringer fremdrift af luften, der strømmer til cylinder 5; fyldningsniveauet af cylinder 5 øges således.
Udstødningsmanifold:
Udstødningsmanifolden er heller ikke bare en flok rør. Jo hurtigere udstødningsgasserne kan strømme ud, jo bedre. Det er ikke kun et spørgsmål om strømningsmodstand. Der skal jo også tages højde for åbning og lukning af udstødningsventilerne.
Eksempel: en firecylindret har en skyderækkefølge 1-2-4-3. Når udstødningsventilen på den anden cylinder åbner, er den på den første stadig åben. Fordi udstødningsperioden for cylinder 2 først begynder, strømmer gassen ud med et større tryk end tilfældet er med 1.
Hvis manifolden ikke har den korrekte form og diameter, vil udstødningsgasserne have interferensproblemer. Udstødningsgasserne fra cylinder 1 kan modvirke dem fra cylinder 2. Men med korrekt konstruktion sker det modsatte, og gasserne fra cylinder 1 hjælper med at udtrække de resterende udstødningsgasser fra cylinder 2. Dette er især tilfældet med en såkaldt Spaghetti-manifold (på billedet nedenfor).
Nogle benzin- og de fleste dieselmotorer har en anden udstødningsgas turbo monteret på manifolden. Denne monteres i manifolden hurtigst muligt efter bøjningen, for at bremse den udstrømmende luft mindst muligt.
Den infernalske støj fra en motor uden lyddæmpere skyldes, at udstødningsgasserne strømmer ud under stort tryk og hastighed og får luften til at vibrere. EN lydpotte skal reducere dette tryk og hastighed.
