Система изменения геометрии впускного коллектора

Оптимальный состав горючей смеси и условия, при которых она подается в камеру сгорания – важнейшая задача. Изменяя геометрию подающего коллектора можно добиться особых условий работы двигателя, при которых не только экономится топливо, но и не снижается мощность. Токсичность отработанных газов в значительной степени снижается, и анализ данных по этому важному показателю с запасом перекрывает существующие нормативы.

Изменение впуска может быть осуществлено двумя способами. В первом случае меняется длина коллектора, а во втором - поперечное сечение. Возможно и объединение обоих вариантов, применяющихся в одном двигателе. Это позволяет расширить возможности и позволяет максимально эффективно регулировать подачу смеси.

Многие известные производители ведут свои разработки в этой области. Различаясь более конструктивно, нежели принципиально, они имеют разные названия. Но суть остается та же. Так, выпускные коллекторы, например, Dual-Stage Intake, DSI от Ford или Differential Variable Air Intake, DIVA от BMW, имеют переменную длину. Она регулируется клапаном системы управления, который в определенный момент включает нужный режим. Эффект достигается резонансным наддувом. Часть воздуха, оставшаяся в коллекторе, резонирует с колебаниями двигателя и частотой, пропорциональной длине коллектора. Таким образом, в камеру сгорания воздушная смесь попадает под большим давлением. В двигателях с принудительным наддувом эта система не применяется, а коллектор там стоит короткий, что уменьшает размеры и стоимость двигателя.

Коллектор с переменным сечением работает по другой схеме. Он применяется не только в обычных двигателях, но и оборудованных системой наддува. Меняя поперечное сечение, регулируется скорость подачи смеси. При уменьшении она выше. Мощный поток воздуха способствует более качественному перемешиванию топлива. Состав смеси получается однородным, что обеспечивает полное сгорание и, как следствие, снижает содержание токсичных веществ в отработанном газе.

Конструктивно такая схема обеспечивается применением двух каналов. Заслонка перекрывает подачу в одном из них и это образует завихрения, которые образуются при подаче воздуха. Топливно-воздушная смесь, хорошо перемешанная и подающаяся под большим давлением, обеспечивает эффективное потребление бензина при сохраняющейся мощности двигателя. Рецеркуляция отработавших газов при уменьшенном сечении впускного клапана еще больше повышает экономичность двигателя. Когда заслонки открываются, то увеличивается количество и состав смеси. Двигатель в таком режиме начинает работать на расчетную мощность. Среди подобных систем можно выделить Intake Manifold Runner Control, IMRC, Charge Motion Control Valve, CMCV, которыми комплектует свои машины Ford. Opel оборудует свои автомобили комплектами Twin Port, а Volvo Variable Induction System, VIS. Кстати, подобная система Variable Intake System, VIS применяется в компании Toyota, которая была первым разработчиком подобного способа увеличения производительности двигателя.

Зачем она создавалась?

Проектировалась и совершенствовалась система изменения геометрии коллектора с одной целью - создать оптимальные условия работы двигателя на разных оборотах. Подача воздушной смеси большого давления на малых оборотах способствует созданию максимального крутящего момента. Разгон становится более динамичным. При выходе на большие обороты требуется уже другой состав топлива. Увеличенный объем коллектора дает возможность использовать двигатель рациональнее. Универсальный подход к этой проблеме и работа, проведенная во многих компания мира, позволили регулировать крутящий момент в различных режимах работы двигателя. Уменьшился расход топлива, повысилась надежность и отдача, а выброс в атмосферу вредных веществ значительно сокращен. Применяется такая схема как в бензиновых двигателях, так и в силовых установках, работающих на дизельном топливе. Отличаясь конструктивно, они используют один принцип. Трудно представить современный автомобиль, не оборудованный технологичными устройствами, улучшающими эксплуатационные характеристики. Да и производители машин не выживут в условиях конкуренции, где борьба за покупателя идет жесткая и бескомпромиссная.