Анализ научных исследований и работ показывает, что параметры впускных трубопроводов оказывает очень сильное влияние на эффективные показатели двигателя внутреннего сгорания. Например, разделение трубопроводов на индивидуальные по числу цилиндров патрубки, выходящие из общего ресивера, при увеличенной их длине позволяет, во-первых, избежать отрицательного влияния наложения в соседних цилиндрах. Настройка этих патрубков путем изменения их длины дает возможность осуществить резонансный наддув, при котором отраженная от ресивера волна повышенного давления приходит к впускному клапану в завершающей фазе впуска. Это обеспечивает дозарядку цилиндра и выражается в повышении коэффициента наполнения h_v. Как видно из рисунка 1, коэффициент наполнения при настроенных трубопроводах определенной длины может повышаться до 1,05 – 1,07, что было невозможно при коротких впускных коллекторах карбюраторных двигателей.

В связи с этим все современные бензиновые двигатели, оборудованные системами впрыс­кивания топлива, имеют чрезвычайно развитые по длине разветвленные и настроенные впуск­ные трубопроводы. Для того чтобы при этом не увеличивались поперечные габариты двигате­ля, эти трубопроводы выполняют изогнутыми в виде полуокружности, при этом входы разделенных трубопроводов соединяются с общим ресивером достаточно большого объема. На входе в ресивер устанавливается дроссельный узел. Однако, трубопровод определенной длины обеспечивает резонансное повышение напол­нения только в узком диапазоне скоростных режимов работы двигателя, рисунок 1, в связи с тем, что короткие впускные трубопроводы смещают максимум наполнения, характеризуемый коэффициентом наполнения, в область высоких частот вращения коленчатого вала, а длинные впускные трубопроводы обеспечивают хорошее наполнение и соответственно высокий крутящий момент при низких частотах.

1 –1012 мм; 2 –723 мм; 3 –620 мм; 4 –350 мм

Рисунок 1 – Влияние длины трубопровода (L) на коэффициент наполнения цилиндров двигателя

Поэтому в ряде конструкций применяют впускные трубопроводы с регулируемой на­стройкой, рисунок 2. При высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя Audi V6 воздух в цилиндры двигателя поступает через укороченную часть впускного трубопровода, а при ма­лой частоте вращения автоматически подключается полная его длина.

Анализируя влияние конструкции впускных трубопроводов на эффективность работы двигателей, необходимо напомнить, что для уменьшения гидравлических потерь на впуске полезным является уменьшение шероховатости их внутренней поверхности. На практике, для «выглаживания» шероховатости впускных трубопроводов сложной формы используется расплетенный гибкий стальной трос, вставленный в тру­бопровод и приводимый во вращательное движение с помощью электродрели.

1 – пневматический клапан; 2 – крышка впускного трубопровода; 3 – заслонка; 4 – форсунка

Рисунок 2 – Впускной трубопровод двигателя Audi V6 с регулируемой настройкой впускных трубопроводов.

Существенное влияние на гидравлическое со­противление оказывает сопряжение канала впускно­го трубопровода с отверстиями в головке цилиндров, которое не должно иметь ступенек из-за несовпаде­ния их осей или различия в размерах. Очень важно, чтобы система воздухоснабжения вместе с системой топливопитания обеспечили доста­точную равномерность состава горючей смеси в отдель­ных цилиндрах [1].

С целью повышения эффективных показателей работы бензиновых двигателей рассмотрим устройство для автоматического регулирования длины впускного трубопровода двигателя внутреннего сгорания, рисунок 3, содержащее воздушный ресивер, отличающееся от традиционных систем питания тем, что впускной трубопровод каждого цилиндра выполнен составным и состоит из внутреннего и внешнего трубопроводов, причем внутренний трубопровод выполнен за одно целое с воздушным ресивером, а внешний трубопровод скользит по внешней поверхности внутреннего трубопровода, на которую нанесен слой антифрикционного графитизированного материала Нигрона-В, причем на внутреннем и внешнем трубопроводах закреплен с помощью хомутов гофрированный трубопровод, соединенный с рычагом, закрепленным на валу понижающего редуктора, приводимого во вращение электродвигателем постоянного тока (на схеме не показан), получающего сигналы (команды) от электронной системы управления, содержащей электронный блок управления, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, колодку диагностирования, диагностическое табло, соединенные между собой с помощью электрических проводов [2,3].

 1 – ресивер; 2 – раструб; 3 – гофрированное (телескопическое) колено впускного трубопровода; 4 – основная часть впускного трубопровода; 5 – блок цилиндров двигателя; 6 – коленчатый вал двигателя; 7 – датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя; 8 – электродвигатель; 9 – электронный блок управления длиной впускного трубопровода.

Рисунок 3 – Схема устройства для автоматического регулирования длины впускного трубопровода двигателя.

В реальных производственных условиях реализовать такие автоматически регулируемые впускные системы для автомобильных двигателей достаточно сложно не только с точки зрения затрат, сложности исполнительного механизма, но и срока их службы, однако проведенные исследования подтверждают актуальность их применения.

1. Бурячко, В.Р. ГУК, А.В. Автомобильные двигатели. [Текст]: учебник /В.Р. Бурячко, А.В. Гук. – СПб.: НПИКЦ, 2005. – 292 с.
2. Пат. 83100 Российская Федерация. Устройство для автоматического регулирования длины впускного трубопровода двигателя [Текст] / Прокофьев Д. В. и др.; заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. заявл. 28.11.2008; опубл. 20.05.2009. – Ил.
3. Пат. 93887 Российская Федерация. Устройство для автоматического регулирования длины впускного трубопровода двигателя [Текст] / Прокофьев Д. В. и др.; заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. заявл. 15.01.2010; опубл. 10.05.2010. – Ил.

Все статьи автора «DenisVDV»