A változó szívócsőgeometriát a modern motorok tervezésénél a teljesítmény és az üzemanyag-fogyasztás javítása, valamint a szennyezőanyag-kibocsátás csökkentése érdekében alkalmazzák. Nézzük meg, hogyan működik a változó szívógeometria és az örvényszárnyak, és beszéljünk e rendszerek előnyeiről és lehetséges hibáiról.

A belső égésű motorok gázcseréjének elméletéből

A négyütemű motor elvéből tudjuk, hogy amikor a dugattyú az NTM irányába mozog, és a szívószelep nyitva van, a szívócsőből levegő kerül a hengerbe.

Ha az égéstér levegővel kitölthető szabad térfogatát 1-nek vesszük, a gyakorlatban a különböző veszteségek miatt egy légköri motor hengertöltési aránya 0,7-0,8 (turbófeltöltős motoroknál ez a paraméter magasabb, és a feltöltő teljesítményétől függ). A motor levegővel való táplálásának problémája a motorépítés egyik fő kérdése, mivel a modern injektorok kapacitása lehetővé teszi, hogy hatalmas adag üzemanyagot fecskendezzenek a hengerekbe. A tüzelőanyag azonban nem fog hatékonyan vagy egyáltalán nem fog elégni, ha az égéstérben nincs elegendő mennyiségű oxidálószer, azaz levegő.

A rezonáns erősítés koncepciója

A beszívási ütemben a hengerbe jutó levegő mennyiségét jelentősen befolyásolja a beszívójárat keresztmetszete és a befogadó térfogata. A változó bemeneti geometria fő célja a légáramlás optimalizálása.

De mi is pontosan az elv mögötte? Mivel a levegőnek tömege van, mozgási energiát nyer, ahogyan a szívócsőben halad. Amikor a szívószelep zárva van, a kollektorban maradt levegő a tehetetlenségi erő hatására a zárt csatorna felé irányul, a falnak ütközik, és visszarezonál a fojtószelep felé. A fojtólemez elemei, a befogadó kialakítása és a csap kialakítása szintén ellenállást fejt ki a légáramlással szemben, és a szelep irányába kényszeríti vissza azt. Ha a szívószelep ezen a ponton nyitva van, akkor a motor adott működési pontján a szívóütemben a lehető legnagyobb mennyiségű levegő áramlik a hengerbe. Ezt a jelenséget rezonáns erősítésnek nevezik. Részben ezért van az, hogy minden motorgeometria meghatároz egy adott fordulatszám-tartományt, ahol a hengerek töltése a legoptimálisabb.

A változó geometria előnye

Az ingadozó légáramlások gyakorisága elsősorban a motor fordulatszámától, de a szívócsatornák hosszától és keresztmetszetétől is függ. Ennek oka az, hogy a dugattyú fordulatszáma alacsonyabb a motor alacsony fordulatszámán, és ennek következtében a légáramlások rezonanciafrekvenciája is alacsonyabb. Minél keskenyebb a csatorna, annál nagyobb a mozgó levegő sebessége. Minél keskenyebbnek és hosszabbnak kell lennie a csatornának alacsony fordulatszámon, hogy a hengereket jobban megtöltse. Míg magas fordulatszámon a kis csatornakeresztmetszet nagy szivattyúzási veszteségeket okoz, mivel a motor sokkal több levegőt fogyaszt, mint alacsony fordulatszámon, csúcsterheléses üzemmódban.

Hogyan működik a változó bemeneti geometria

A változó geometriájú szívócső bevezetésének két célja van:

  • A légáramlás rezonanciájának a motor fordulatszámához való igazításának képessége;
  • A bejövő levegő áramlási sebességének és tömegének szabályozására. Egy szűkebb csatornán áthaladva az áramlás sokkal nagyobb sebességet ér el. Ez növeli a turbulenciát a hengerben, és javítja az üzemanyag-levegő keverék keveredését, ami fontos a teljes égéshez. A rövidebb hosszúság és a nagyobb felület lehetővé teszi, hogy a motor nagyobb fordulatszámon több levegőt kapjon.
    Hogyan működik a változó bemeneti geometria

A rendszer típusai

A szívócső geometriájának megváltoztatására szolgáló technológia végrehajtásának módjai:

  • A szívócső hosszának beállítása;
  • A szívócsatornák keresztmetszetének beállítása.

Egyes motoroknál a kétféle rendszer szimbiózisát alkalmazzák. Mind az előbbi, mind az utóbbi esetben a beállítás speciális féklapokkal történik. Természetesen a maximális hatás érdekében a szívócsatornák hosszának és keresztmetszetének a motor fordulatszámának növekedésével arányosan kellene változnia, de ez a technológia túl drága a tömeggyártáshoz, és csak prémium kategóriás autókban alkalmazzák.

Hogyan működik a változó bemeneti geometria

Változó bemeneti hossz

Egyes autógyártók által használt rendszernevek:

  • Ford – Kétfokozatú szívócső (DSI);
  • BMW – Differenciális változó légbeömlő (DIVA);
  • Mazda – Változó tehetetlenségi töltőrendszer (VICS), Változó rezonanciájú indukciós rendszer, (VRIS).

Hogyan működik a változó bemeneti geometria

A rendszer működési elve nagyon egyszerű. Alacsony fordulatszámon a nagycsatornás csillapító zárva van, így a levegő hosszabb és keskenyebb úton jut be. A tervezési határértéket meghaladó magasabb fordulatszámon (jellemzően 4000-4300 000 fordulat/perc) a csappantyú kinyílik, így rövidebb légút vezet a hengerhez. A lengéscsillapító pozíciójának beállítása történhet szervóval, az ECU által vezérelve, vagy vákuummal. A vákuummeghajtás a szívócsőhöz csatlakoztatott vákuumszelepet foglalja magában. A fordulatszám növelésekor a szívócsőben lévő vákuum megnő, ami a membrán visszahúzódását és a csappantyú mozgását okozza.

A keresztmetszet változása

  • Ford – Szívócsőfutó vezérlés ((IMRC), Töltőmozgás-szabályozó szelep (CMCV).
  • Opel – Twin Port..
  • Toyota – Változó szívórendszer (VIS).
  • Volvo – Változó indukciós rendszer (VIS).

Hogyan működik a változó bemeneti geometria

Az ábra a Twin Port rendszer felépítését mutatja. A szívócsőbe épített örvénycsillapító csak magas fordulatszámon nyílik ki, így növelve a csatorna keresztmetszetét. A bal oldali képen látható, hogy amikor a csappantyú zárva van, a levegő az egyik csatornán keresztül áramlik, így nagyobb turbulenciát hoz létre a hengerben, és jobban keveredik az üzemanyag és a levegő. A szívócső geometriájának módosítása alacsony fordulatszámon lehetővé teszi a kipufogógáz-visszavezető rendszer hatékonyabb működését is. A szívócső hosszának változtatásához hasonlóan a csappantyúk vagy vákuum- vagy szervóvezérlésűek.

Problémák és meghibásodások

Az egyetlen probléma az ilyen típusú motorüzemmel a fékszárnyhajtások holtjátéka, és ezáltal a motor zaja. Ha a fékszárnyak beszorulnak, az teljesítménycsökkenéshez és a fogyasztás növekedéséhez vezet. Egyébként a hibák hasonlóak más, vákuumszabályzókat vagy szervohajtásokat használó rendszerekhez.

Similar Posts