Динамический наддув: виды и принцип действия

Когда работает поршень по тактам впуск-выпуск, то на моменте впуска (открытия) клапана происходит сильное сдавливание, которое отражается на впускном трубопроводе, в итоге происходит сильное сжатие и колебание. Именно эти колебания и можно пустить на благое дело, чтобы цилиндр как можно больше наполнялся воздухом, взято это из физики и относится к динамическим свойствам воздуха. Собственно, это было началом для изобретения турбонаддува и вообще наддува.

В случае двигателя одноточечного впрыска или же двигателя карбюраторного типа, если вы желаете повысить забор воздуха, то лучше использовать отдельные патрубки одинаковой длины, желательно не делать их длинными.

Однако многоточечный впрыск работает совсем по-другому и возможностей в этом случае гораздо больше. В отличие от предыдущей системы, многоточечный делает впрыск топлива через форсунку практически перед самим цилиндром, топливо при этом попадает на впускные клапана. Особенность в том, что впускной трубопровод пропускает только воздух, который и обогащает впрыснутое топливо.

Благодаря такой конструкции, есть возможность разнообразить систему впускного трубопровода, потому что на трубопроводе топливо не остается и это позволяет преобразовать его так, как наиболее удобно. Именно поэтому многоточечные системы намного удобнее, распределение и обогащение топливной смеси происходит без проблем и в нужном количестве.

Система инерционного наддува

Для систем с многоточечным впрыском был придуман инерционный наддув, который представляет собой несколько резонаторных патрубков (3) соединенных вместе посредством сборной камеры(2). В данной системе сам наддув происходит и зависит от диаметра резонаторных патрубков и от частоты вращения коленвала.

На рисунке 1 отображена система инерционного наддува, здесь под цифрой 1 обозначена дроссельная заслонка, (2) — это сборная камера, (3) — резонаторный патрубок, (4) — цилиндр.

Что касается резонаторных патрубков, то длина и правильный диаметр можно рассчитать по такой схеме. Необходимо чтобы при достижении края патрубка, волна, которая отразится и через открытый впускной клапан пойдет обратно, соответствовала необходимому объему в соответствии с вращением коленвала, при этом произойдет максимальное наполнение цилиндра. Так вот, чтобы достичь наиболее эффективного результата при высоких оборотах коленвала, нужно использовать резонансные патрубки большего диаметра, но при этом покороче.

Интересная дилемма, как же можно сделать так, чтобы динамический наддув был одинаково эффективен, в каком бы режиме ни работал агрегат. После недолгих размышлений конструкторы создали впускной трубопровод, который способен изменять геометрию самостоятельно в зависимости от того, в каком режиме работает двигатель. Это делается посредством заслонок, которые расположены по длине впускного коллектора, и на определенном месте такая заслонка создаст преграду.

На рисунке 2 можно увидеть, как изменяется геометрия впускного трубопровода при наддуве.

Отсюда видно, что когда коленный вал работает на малых оборотах, то заслонка закрывается, из-за чего воздух идет по другому пути, т.е. через более длинный резонирующий патрубок. Если обороты коленвала высокие, в этом случае заслонка открывается, в итоге воздух проходит через короткий и широкий патрубок. Благодаря такому разнообразию и возможности автоматического перенаправления воздуха, двигатель может по максимум наполнять цилиндры воздухом, что в свою очередь повышает эффективность крутящего момента.

Система резонансного наддува

Когда поршень проходит точку от верха вниз на определенной частоте коленвала в коллекторе происходят уже известные нам резонансные колебания, соответственно, увеличивается давление и сам эффект наддува. Чтобы был возможен эффект резонансного наддува, цилиндры одного ряда соединяются короткими патрубками и объединяются с камерой резонанса. Эти камеры соединены с открытой атмосферой посредством впускных труб, смотрите рисунок 3, в итоге это все сходится в одну сборную камеру. Благодаря этому устанавливается порядок в открытии и закрытии процессов наддува во всех граничащих рядом цилиндрах.

На рисунке 3 отображена система резонансного наддува. Под цифрой (1) обозначена дроссельная заслонка, (2) сборная камера, цифрой (3) отмечен резонансный впускной трубопровод, (4) это резонансная камера, (5) короткий патрубок, (6) непосредственно цилиндр.

Так же, как и в предыдущем случае, чтобы достичь максимальных результатов резонансного наддува, делаются расчеты диаметра и длины патрубков, при этом необходимо учитывать обороты коленвала, плюс учесть диаметр и длину резонансных камер.

Независимо от высоких или низких оборотов коленвала, чтобы получить максимальный эффект резонансного наддува, как и в предыдущем случае с инерционным наддувом используется уже известная система патрубков впускного трубопровода, с автоматически изменяемой геометрией. В данном случае, когда резонансная заслонка открывается, автоматически идет подключение к дополнительному резонансному трубопроводу, соответственно колебания системы впуска меняются, как итог цилиндры максимально наполняются воздухом при низких оборотах коленвала.

Комбинированная система наддува

Стоит сказать, что кроме двух выше перечисленных систем, есть комбинированная система, которая соответственно совместила обе системы, резонансную и инерционную.

На рисунке 4 хорошо видно, что из себя представляет комбинированная система наддува.

Когда обороты коленвала высокие можно запускать отдельно инерционный наддув, в этом случае как видите заслонка (7) открывается и получается камера, в которой расположены короткие резонирующие патрубки. Примечательно, что такой отдельный вариант инерционного наддува имеет очень высокую частоту колебаний. Когда обороты падают до низких или средних, то заслонка (7) автоматически перекрывается, получается система резонансного наддува.