Впускной коллектор с изменяемой геометрией

Впускной коллектор— неотъемлемый элемент ДВС, предназначенный для сбора выхлопных газов из цилиндров и их направления в выхлопную систему.

Изготавливается с применением чугуна и может иметь разные типы исполнения, в том числе измененную геометрию в плане длины или сечения. Ниже рассмотрим, в чем особенности каждого из типов устройства, поговорим о плюсах и минусах в сравнении с классической турбиной.

Что такое изменяемая геометрия и для чего она нужна

Известно, что в обычном «атмосфернике» в цилиндр попадает около 80% от внутренней полости. Такая особенность снижает эффективность работы двигателя и заставляет разработчиков задумываться над устранением проблемы. В определенный момент было принято решение создать резонансный наддув, основанный на двух параметрах: вес воздуха и скорость потока.

При небольших оборотах воздушный поток имеет небольшую скорость движения. В комплексе с редко открывающимся клапаном это ведет к негативным последствиям. Из-за большой ширины канала снижается турбулентность воздуха, уменьшается эффективность смешивания воздушного потока и горючей смеси. Топливо хуже сгорает, и, как результат, снижается мощность.

Оптимальный вариант, чтобы на небольших оборотах коллектор имел большую длину и меньший диаметр. На высоких оборотах такие требования не актуальны, ведь количество попадающего в цилиндр воздуха уменьшается. В таких обстоятельствах желательно иметь небольшой по длине и диаметру коллектор.

Раньше производители старались сделать универсальный узел, который бы обеспечивал нормальную работу на любых оборотах моторов. Такие методы не привели к ожидаемым результатам в плане мощности и экологичности. Возникли трудности в работе датчика впускного коллектора, изготовлении узла и т. д. В определенных режимах могло поступать больше или, наоборот, меньше воздуха.

Важно

Система изменяемой геометрии — одна из самых современных систем изменения параметров коллектора. Цель таких изменений состоит в повышении мощности силового агрегата, снижении расхода горючего, достижения лучшей экологичности и снижение уровня токсичности.

Впускной коллектор— неотъемлемый элемент ДВС, предназначенный для сбора выхлопных газов из цилиндров и их направления в выхлопную систему.

Работа реализуется одним из следующих путей — изменением длины или сечения. Оба способа реализуются на бензиновых и дизельных моторах. В некоторых случаях на одном ДВС реализуется сразу оба метода. Их применение часто используется в качестве альтернативы для турбинных моторов.

Впускной коллектор с изменяемой длиной

Применение коллектора с переменной длиной актуально в разных видах моторов, работающих на бензине или дизеле. Цель нововведения состоит в лучшем наполнении камеры сгорания во всех диапазонах работы ДВС. При небольших оборотах силового агрегата требуется быстрое достижение момента, а для этого нужна большая длина рассматриваемого узла. 

Систему увеличения давления во впускном коллекторе с помощью изменяемой геометрии используют следующие компании:

1. Форд — DSI;
2. БМВ — DIVA;
3. Мазда — VICS и VRIS.

Для изменения длины устанавливается специальный клапан, который является частью системы управления мотором. Алгоритм функционирования имеет такой вид:

• Впускные клапаны закрываются.
• В коллекторе впуска сохраняется воздух, совершающий колебания с частотой, которая пропорциональна длине устройства и оборотам мотора.
• Колебания достигают определенного уровня, что позволяет войти в резонанс.
• Клапаны открываются, и смесь отправляется с увеличенным давлением.

С учетом рассмотренного алгоритма удается добиться следующих результатов:

• низкая нагрузка на мотор — длинный путь;
• высокие обороты силового агрегата — короткий.

Для изменения режима применяется блок управления, который дает команду приводу.

В функции последнего входит переключение клапана впускного коллектора между разными ветками коллектора. Рассмотренная выше схема не используется на моторах с наддувом. Это обусловлено тем, что в таких моторах воздух нагнетается механическим путем или с помощью специального компрессора.

Впускной коллектор с изменяемым сечением

Суть схемы состоит в изменении диаметра коллектора впуска для достижения поставленных целей. Используется на моторах бензинового или дизельного типа. Может применяться на авто с наддувом. Корректировка сечения позволяет менять скорость движения воздуха и, соответственно, обеспечить более быстрое смешивание. Результаты в таком случае следующие: полное сжигание горючего и уменьшение вреда выхлопа.

Особенность схемы — наличие 2-х каналов впуска, имеющих индивидуальные клапаны. Для одной пары предусмотрена заслонка, а ее привод регулируется с помощью электрического мотора или вакуумного регулятора.

Такие системы применяют следующие бренды:

1. Форд — IMRC и CMCV;
2. Тойота — VIS (Variable Intake System);
3. Вольво — VIS (Variable Induction System).

Алгоритм действий такой:

• Начало движения и работа мотора на небольших оборотах.
• Нахождение заслонки в закрытом состоянии.
• Направление горючего в камеру сгорания по определенному каналу.
• Формирование завихрения для лучшего смешивания.
• Экономичность.
• Увеличение нагрузки и открытие заслонки впускного коллектора.
• Ускорение подачи воздушной смеси в камеры.
• Рост мощности силового агрегата.

Применение схемы эффективно, а ее универсальность привела к большей популярности среди производителей.

Достоинства и недостатки по сравнению с турбонаддувом

Применение впускного коллектора двигателя с измененной геометрией стало альтернативой для турбированных компрессоров. Цель турбины состоит в повышении мощности и снижении расхода горючего. Главным элементом системы является крыльчатка, которая раскручивается под действием отработавших газов до 200 000 оборотов в минуту и выше.

Дополнительно с турбированным наддувом может устанавливаться интеркулер, позволяющий охлаждать воздух перед подачей в камеру сгорания. Такая особенность уменьшает детонацию и улучшает характеристики мотора. При небольших оборотах система не запускается и начинает выполнять свои функции только при достижении 2500 об/мин.

Сегодня такие системы устанавливаются на бензиновые и дизельные моторы. Они отличаются компактностью, быстрой реакцией на открытие дроссельной заслонки и повышению мощностных характеристик. Параллельно снижается расход топлива на 10-20%.

У системы есть и ряд недостатков, связанных со сложностью конструкции, высокой нагрузкой, дороговизной ремонта и небольшим ресурсом мотора. Применение коллекторов с измененной геометрией стало альтернативой турбине и позволило добиться следующих преимуществ:

• снижение затрат на ремонт в случае поломки;
• повышение ресурса мотора;
• рост мощности даже при небольших оборотах;
• простота конструкции;
• отсутствие дополнительных требований к прогреву;
• нет проблем с провалом мощности и т. д.

Недостатком является недостаточное развитие технологии и ее применение небольшим количеством производителей. В процессе ремонта могут возникать сложности с поиском комплектующих, к примеру, той же прокладкой впускного коллектора. Нельзя забывать и о возможных проблемах с заслонками, на которых остановимся ниже.

Что может пойти не так

Главным недостатком систем с изменяемой геометрией являются заслонки. Для обеспечения работы они постоянно вращаются, что приводит к быстрому износу и появлению люфта. Неисправность проявляет себя характерным звуком в области коллектора впуска. Если не обращать внимание на такие признаки, заслонка в определенный момент может разрушиться. В дальнейшем куски падают в цилиндр и приводят к неисправностям двигателя.

Второй недостаток — накопление сажи на поверхности заслонки. Это обусловлено работой системы рециркуляции, которая направляет частички загрязнений. Накопление слоя грязи на поверхности приводит к ухудшению работы узла и необходимости его ремонта.

Существуют и другие признаки, которые могут косвенно указать на сбои в работе системы. К примеру, повышение расхода топлива и снижение мощности могут быть причиной неисправности мотора или топливной системы. Для определения точной причины нужна диагностика. Если появился шум заслонок, лучше с этим не затягивать и обращаться на СТО.

Заключение

Применение коллекторов с измененной геометрией является альтернативой для турбины.

Системы с изменяемым сечением и длиной имеют надежную конструкцию, обеспечивают хорошую мощность и экономичность во всем диапазоне оборотов двигателя. Недостатком является меньшая распространенность и периодические проблемы с клапаном.