Aiheet:
- Imusarja
- Ilmapulsseja imusarjassa
- Helmholtzin resonaattori
- Imusarja pyörteillä
- Muuttuvan pituinen imusarja
- DISA venttiili
- Pakosarja
Pruitstuk sisämaassa:
Imusarja on asennettu ilmansuodattimen imuputken ja moottorin väliin. Jakotukin putket on asennettu suoraan moottorin imuosaan, aivan imuventtiileihin. Epäsuoralla ruiskutuspolttoaineella toimivissa bensiinimoottoreissa polttoainesuutin on asennettu myös imusarjaan. Tämä injektori ruiskuttaa bensiiniä suoraan imuventtiiliin.
Imusarja ei ole vain joukko putkia. Sen muodon ja viimeistelyn tulee tarjota mahdollisimman vähän vastusta sisään tulevalle ilmalle. Kaikkiin sylintereihin on saatava sama määrä ilmaa. Tuloputkien tulee siksi olla samanpituisia kaikissa sylintereissä. Imusarja on yleensä muovia, koska se on halvempaa ja vähemmän herkkä kuumenemaan korkeiden lämpötilojen takia kuin esimerkiksi metalli. Imusarjan ilman tulee pysyä mahdollisimman viileänä.
Ilmapulssit imusarjassa:
Kun tuloventtiili on auki, ilma imetään sisään suurella nopeudella. Ilman virtaus imusarjassa on korkea. Kun imuventtiili sulkeutuu, sylinteriin vielä saapumaton ilma törmää imuventtiiliin ja aiheuttaa paineen nousun. Tämä paineen nousu aiheuttaa imusarjassa aaltoliikkeen, joka liikkuu imusarjassa ilman virtaussuuntaa vastaan. Kun imuventtiili avautuu sillä hetkellä, kun paineaalto palaa, sylinterin täyttö on maksimi; paineaalto varmistaa, että ylimääräistä ilmaa pääsee polttokammioon. Näin ei kuitenkaan ole juuri koskaan, koska moottorin nopeus vaihtelee ja siksi imuventtiili ei lähes koskaan avaudu optimaalisella hetkellä paineaallon kannalta. Pidemmällä imusarjalla kestää vähemmän aikaa ennen kuin paineaalto palaa imuventtiiliin kuin lyhyellä imusarjalla. Tästä syystä on hyödyllistä pystyä sovittamaan imusarjan pituus moottorin käyttöolosuhteisiin (katso kappale "Vaihtuvapituinen imusarja" tai ns. Helmholtz-resonaattorin käyttö.
Helmholtzin resonaattori:
Helmholtz-resonaattori on resonanssikammio, joka vastaanottaa paineaaltoja, jotka aiheutuvat tuloventtiilin sulkemisesta. Resonaattori ei ole muuta kuin suljettu ilmakammio, joka on kytketty ilmamassamittarin ja kaasuventtiilin väliseen ilmanottoletkuun. Esimerkki Helmholtz-resonaattorista on merkitty punaisella nuolella kuvassa.
Resonaattoriin tulevat paineaallot heijastuvat takaisin tuloventtiiliin. Paineaallot auttavat ilman liikkumista sisäänpäin, jolloin saavutetaan lopulta korkeampi täyttöaste. Resonaattori varmistaa myös, että imuääni vaimentuu, mikä tekee moottorista hiljaisemman. Siksi moottorista tulee tehokkaampi ja hiljaisempi.
Imusarja pyörteillä:
Dieselmoottoreissa käytetään joskus pyörreventtiileillä varustettuja imusarjoja. Nämä venttiilit varmistavat tulevan ilman pyörteen. Pienillä nopeuksilla ilman nopeus voi olla niin alhainen (koska turbo ei ole vielä saavuttanut nopeutta), että ilman pyörre ei riitä takaamaan hyvää sekoittumista dieselpolttoaineen kanssa. Ruiskutuspaine on erillinen tästä. Jos venttiilit eivät toimisi, sekoittuminen polttoaineeseen ja siten myös lopullinen palaminen ei olisi optimaalista. Tämä tarkoittaa, että moottori kuluttaa enemmän polttoainetta, tuottaa vähemmän tehoa ja päästää nokea.
Kun pyörreventtiilit on kytkettävä päälle, tyhjiökuppi aktivoituu, jolloin ohjaustanko voi liikkua vasemmalta oikealle. Säätötankoa liu'uttaessa venttiilit voidaan asettaa haluttuun asentoon.
Muuttuvan pituinen imusarja:
Moottoria rakennettaessa on otettava huomioon imusarjan imukanavien pituus. Tulokanavien pituus määrää painepulssit, jotka syntyvät imuventtiiliä avattaessa ja suljettaessa (katso ilmapulsseja koskeva kappale). Jos nämä imukanavat ovat aina pitkiä, moottorilla on suuri vääntömomentti alhaisilla nopeuksilla, mutta vetovoima vähenee suurilla nopeuksilla. Ja päinvastoin, jos nämä ovat aina liian lyhyitä, moottorilla on riittävästi vääntöä ja tehoa vain suuremmalla nopeudella. Säädettävän imusarjan avulla pituus säädetään ajo-olosuhteiden mukaan. Tässä on 2 tilannetta:
- Pitkä imuputki: Siirtämällä ilmaa pidemmälle ja pienentämällä putken halkaisijaa, ilma saa suuremman nopeuden. Tämä on erittäin hyödyllistä suurella nopeudella pienellä kuormalla tai alhaisella nopeudella suurella kuormalla (enemmän vääntömomenttia).
- Lyhyt imuputki: Ilma kulkee nyt lyhyemmän matkan ja tarjoaa paremman sylinterin täytön alhaisella nopeudella pienellä kuormalla ja suurella nopeudella suurella kuormalla (enemmän tehoa).
DISA-venttiili:
DISA-venttiili löytyy BMW:n imusarjasta. DISA tarkoittaa: Differenzierte SaugAnlage. DISA-venttiili varmistaa, että ilmavirtaus voidaan estää imusarjan eri osissa tietyillä moottorin nopeuksilla. Tämä jakaa imusarjan kahteen osaan. Alla on selitys kolmella kuvalla.
Pienillä tai keskinopeuksilla DISA-venttiili on kiinni. Kaasuläpän rungosta ilma virtaa suoraan sylinteriin 1. Ohjaamalla imuilma imuventtiiliin jakotukin yhden osan kautta saadaan aikaan suurempi ilmannopeus. Tämä suurempi ilmannopeus saa ilman pyörimään ja parempi sekoittuminen ruiskutetun polttoaineen kanssa on mahdollista.
Kun sylinterin 1 tuloventtiilit sulkeutuvat, syntyy paineaalto. Koska venttiili on kiinni, paineaallon täytyy kulkea pitkä matka resonanssiputkien läpi virratakseen sylinterin 5 tuloventtiileihin. Paineaalto ei nyt vaikuta imetyn ilman ilmavirtaukseen sylinterin 5 läpi.
Suuremmilla moottorin kierrosnopeuksilla DISA-venttiili avautuu. Koska imupituutta on nyt pidennetty, saavutetaan suurempi teho suuremmilla nopeuksilla.
Imevä ilma virtaa molempien resonanssikammioiden läpi. Ilman paluu sylinterin 1 imuventtiilin sulkemisen jälkeen saa aikaan sylinteriin 5 virtaavan ilman propulsion; sylinterin 5 täyttöaste kasvaa siten.
Pakosarja:
Pakosarja ei myöskään ole vain joukko putkia. Mitä nopeammin pakokaasut pääsevät ulos, sitä parempi. Kyse ei ole vain virtausvastuksesta. Loppujen lopuksi myös pakoventtiilien avautuminen ja sulkeminen on otettava huomioon.
Esimerkki: nelisylinterisen laukaisujärjestys on 1-2-4-3. Kun toisen sylinterin pakoventtiili avautuu, ensimmäisen sylinterin pakoventtiili on edelleen auki. Koska sylinterin 2 pakojakso on vasta alkamassa, kaasu virtaa ulos suuremmalla paineella kuin 1.
Jos jakotukin muoto ja halkaisija eivät ole oikeanlaiset, pakokaasuissa on häiriöitä. Sylinterin 1 pakokaasut voivat vastustaa sylinteristä 2 tulevia pakokaasuja. Oikealla rakenteella tapahtuu kuitenkin päinvastoin ja sylinteristä 1 tulevat kaasut auttavat poistamaan jäljellä olevat pakokaasut sylinteristä 2. Tämä pätee erityisesti ns. Spaghetti-jakotukkiin (alla olevassa kuvassa).
Joissakin bensiini- ja useimmissa dieselmoottoreissa on toinen pakokaasu turbo asennettu jakotukkiin. Tämä asennetaan jakotukkiin mahdollisimman pian mutkan jälkeen, jotta ilmavirtaus hidastuu mahdollisimman vähän.
Ilman äänenvaimentimia olevan moottorin helvetin aiheuttama melu johtuu pakokaasuista, jotka virtaavat ulos suurella paineella ja nopeudella aiheuttaen ilman tärisemistä. A äänenvaimennin pitäisi vähentää tätä painetta ja nopeutta.
