Впускное отверстие в дизельном двигателе

Впускной коллектор с изменяемой геометрией

В современном автомобиле, с помощью современной технологии можно за короткое время впрыскивать большое количество топлива. Но при этом гораздо сложнее обеспечить эффективное наполнение цилиндров свежим зарядом воздуха и поддерживать его объем более-менее устойчивым по сравнению со старыми двигателями.

В зависимости от массы воздушного заряда, ECM (Engine Control Module) рассчитывает цикловую подачу топлива. Для полного сгорания ТПВС требуется 14 порций воздуха на 1 порцию бензина!

В зависимости от режима работы двигателя допускается некоторое обеднение или обогащение, но рамки регулировки довольно узенькие.

В пределах этих рамок дизельный двигатель работает с большим количеством вредных выбросов и увеличением расхода топлива.

Тем не менее, эффективное наполнение цилиндра свежим воздухом в мощностном режиме и его направление напрямую влияют на крутящий момент двигателя.В процессе работы двигатель во впускной тракт попадает из зоны повышенного давления или понижения воздуха; возникает чередующаяся зона повышения и низкого давления. На такте выпуска над поршнем создается область разряжений, засасывающая воздух от моторчика вниз (на цикл В).

Поскольку воздушный поток имеет определенную массу, при закрытии впускного клапана над ним образуется зона повышенных давлений.

Чтобы достичь инерционного наддува, следующий момент открытия впускного клапана должен наступить тогда, когда отраженный поток воздуха снова создаст зону повышенных давлений перед отверстием.

1. s – длина впускного тракта от клапана до входа в коллектор;
2. v – скорость движения волны (скорость звука).
3. t – время, необходимое волне для преодоления расстояния s;

При какой скорости движутся поршни, тем дольше происходит отраженная волна к впускному клапану. Чем медленней скорость движения коленчатого вала и чем медленнее движение поршня, тем больше расстояние между ним и входным отверстием для создания инерционного наддува

Именно эту инженерную задачу призван решить впускной коллектор с изменяемой геометрией.

1. Чем выше обороты двигателя, тем короче должен быть впускной тракт. Повышение оборотов ведет к увеличению массы воздуха, поступающего в цилиндры за единицу времени. Поэтому в зоне высоких оборотов сечение впускных каналов должно обеспечивать достаточную пропускную способность и не создавать избыточные насосные потери.
2. Чем ниже обороты двигателя, тем длиннее должен быть впускной тракт. При этом небольшое сечение впускных каналов позволяет увеличить скорость движения потока воздуха, что благотворно влияет на перемешивание ТПВС.

Принцип работы системы заключается в перекрытии половины всех раннеров при малых и частичных нагрузках.

Внешняя заслонка перекрывает путь потоку воздуха, а также запирает его. На ранних моделях тяга была связана с помощью вакуумного регулятора или электропневматического клапана (при этом ЭБУ двигателя подавал питание на него). Позже переход от одного типа к другому осуществлялся электрическим пневмоблоком для подачи питания в эУ машины и приводился через разъем сервоконтроллера. Большинство современных систем оборудуется автоматическими запорами. [/stextbox]

Аналогичные индивидуальные заслонки применяются и на бензиновых, таки дизельных двигателях с турбонаддувом.

1. Обламывание оси крепления заслонки. Проблема «смертельных бабочек» хорошо известна владельцам BMW. После обламывания ось крепления и куски заслонки попадают в камеру сгорания, повреждая поршни, клапаны и стенки камеры сгорания.
2. Образование нагара, грязевых отложений на заслонках, впускных каналах. Работа системы EGR в паре с неисправной системой ВКГ приводит к отложениям сажи на стенках коллектора. Поэтому на дизельных ДВС впускной коллектор с изменяемой геометрией гораздо чаще требует к себе внимания.
3. Появление люфтов в местах крепления заслонок к оси, тяге. Из-за этого датчик положения заслонок выдает неверный сигнал, что заставляет ЭБУ постоянно корректировать положение заслонок.

На схеме показано устройство впускного коллектора двигателя Skoda Octavia 2.0 MPI (AyJ). Заслонки управляются электромагнитными клапанами. Механическое воздействие на ось заслонки осуществляется через вакуумный порт, который берет разряжение из камер сгорания автомобиля

1. Заслонки закрыты. Воздух движется по узкому длинному каналу.

1. В режиме работы свыше 4000 тыс.об./мин открывается заслонка 1.

1. Обороты двигателя свыше 4800 тыс./мин. Открытие заслонки 2 позволяет резонировать потоку на небольшой длине, что улучшает наполнение на высоких оборотах.

Необычно изменение геометрии впускного коллектора реализовано на турбированных двигателях AGN, APU объемом 1.8 литра.