Что такое резонансный наддув двигателя

Резонансный надув

Изготовления и эксплуатации системы резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания, который автор проделал на двигателе мотоцикла ИЖ Планета Спорт . Данный метод применим к любому ДВС (учитывая число тактов и цилиндров во впускном коллекторе), точнее к любой поршневой машине (даже к компрессору холодильника 🙂 . Результаты полученные автором отражают особенности двигателя — «спортивный» мотор с n max = 7000 об / мин. Для других двигателей результаты могут быть иными. Кроме того вещи, очевидные для автора но не нашедшие своего явного описания в материале сайта могут существенно повлиять на эффективность системы.
Используя информацию, помещенную далее вы сможете понять принцип работы и даже, при желании, самостоятельно изготовить (или поручить другому) систему резонансного наддува любого ДВС (как 2 х — тактного так и 4 х ). Результатом будет снижение расхода топлива, увеличение крутящего момента (мощности на низких оборотах), расширение рабочего диапазона двигателя, его плавность работы и.т.д.

Когда была написана статья я только что изготовил систему с каналом Ш 12 мм. и поэтому не мог с уверенностью сказать о преимуществах новой системы.
Теперь по прошествии нескольких лет эксплуатации, на основе наблюдений, большей частью статистических ( правда. ложь. статистика 🙁 ) можно сделать вывод о практической пользе устройства.
Р а с х о д топлива сократился с 0 до 90% в зависимости от режима:
0% — при скоростях

100 км/час одиночка. Т.е. частота резонатора и обороты ни как не связаны.
90% — «в особых условиях эксплуатации» — задний прицеп(60 кг) груз (60-120 кг) пассажир (80 кг) и я (65кг) в т.ч. и в городе. Расход сократился так же и по причине практического отказа от третьей передачи.

Почему именно резонансный ?

Резонансный наддув, как и всякий другой, предназначен для увеличения количества поступающей в цилиндры горючей смеси. В отличие от других видов, где энергия подводится со стороны (поршни, мембраны, турбины), резонансный наддув использует колебания воздушного столба во впускном коллекторе, увеличивая степень заполнения цилиндров двигателя.

Часто можно слышать мнение, что резонансный наддув недостаточно эффективен. Конечно, если его сравнивать с классическим наддувом с подводом энергии, то это так.
Но,
если рассматривать резонансный наддув просто как оптимизацию параметров впускной системы, что бы колебания потока на впуске не мешали, а наоборот помогали наполнению цилиндров двигателя, то этот метод вне конкуренции.

Мысль о том, что рабочий процесс двухтактного двигателя «ИЖ-ПС» на частотах, близких к холостому ходу, далек от совершенства, возникла у меня при осенней консервации мотора. При поднятии дросселя для впрыскивания масла горючая смесь резко ударила в руку и покрыла ее капельками топлива. Обратный выброс!
«ПС» — хороший динамичный мотор, раскрывающий все свои достоинства на оборотах выше средних, — имеет сравнительно большую высоту впускных окон, обеспечивающих симметричную фазу впуска продолжительностью около 170њ. Такой промежуток необходим для дозарядки кривошипной камеры свежей смесью при больших скоростях газового потока на высоких оборотах коленчатого вала. На малых же оборотах значительная часть смеси выбрасывается обратно во впускной патрубок. Это явление называют «обратным выбросом», оно наглядно ощущается на работающем моторе при снятом воздушном фильтре и резком открытии дросселя.
Устранение или только уменьшение обратного выброса расширит рабочий диапазон и улучшит характеристику двигателя, снизит расход топлива. Одно из решений этой задачи — установка обратного лепесткового клапана. Его достоинства — широкий диапазон эффективной работы. Но его изготовление и установка требует станочного оборудования и серьезных переделок двигателя.
Другое устройство для борьбы с обратным выбросом описано в книге Павла Гусака «Эндуро» и носит название «система динамического впуска «Ямахи» (более употребительно — «резонатор на впуске» — ред.). Конструкция покорила меня возможностью не дорабатывать «родные» детали и легкостью возврата к исходной комплектации.
В качестве ёмкости я выбрал корпус от аккумуляторной батареи 3МТ-6 с внутренним объемом 450 см 2 , а позднее изготовил специальную из фанеры. Она соединена с впускным патрубком дюритовым шлангом с внутренним диаметром 8,5 мм и длиной вместе со штуцерами 210 мм (общая длина канала).
Решение «не дорабатывать родные детали» определило конструкцию ввода канала во впускной патрубок. Я сделал его в виде 6 миллиметровой проставки между карбюратором и патрубком, выполненный по размерам их фланцев. В верхней части прокладки имеется прорезь, с которой стыкуется трубка под шланг. Собственно проставка изготовлена из фанеры, нагретой в духовке до 120њ и при остывании пропитанной до насыщения эпоксидной смолой (по той же технологии впоследствии была изготовлена и ёмкость). Отводная трубка выклеена по болванке эпоксидной смолой из стеклоткани. Для снятия с болванки трубка разрезана на две части. Для окончательной сборки все три части склеиваются эпоксидной смолой, обматываются стеклотканью и пропитываются эпоксидкой. Переход отверстия в штуцере во впускной канал необходимо тщательно скруглить — от этого непосредственно зависит гидравлическое сопротивление канала и эффективность работы всей системы в целом. То же самое относится и к штуцеру ёмкости.

Естественно, описанный способ подключения резонатора к впускной системе — не единственный. Тем, кто будет делать ввод по-другому, следует помнить: площадь канала непосредственно перед выходом во впускной патрубок должна быть примерно в 1,5 раза больше сечения остального канала.
Расчетная резонансная частота описанной конструкции около 2500 об/мин. Она раза в два превышает устойчивые обороты холостого хода и примерно соответствует скорости 60 км/час. на прямой передаче — средней в городе и оптимальной для езды с «Енотом».
После установки устройства, запуска и прогрева двигателя он выходит на обороты резонанса или чуть выше . О качестве выполненной работы можно судить по величине опускания дросселя . Кстати, устойчивый холостой ход достигается при несколько меньших оборотах — 800 вместо 1200 .
Объективными данными о улучшении динамики и уменьшении расхода топлива я не располагаю из-за отсутствия контрольного оборудования, но появилось ощущение тяговитости при скоростях близких к резонансу, стало легче ездить с прицепом .

Теперь о том, как резонатор работает.

Он начинает действовать, когда дроссель прикрыт достаточно, что бы его гидравлическое сопротивление стало сопоставимым с сопротивлением канала резонатора. При движении поршня вверх горючая смесь поступает в кривошипную камеру не только из-под дросселя карбюратора , но и из ёмкости. При уменьшении разрежения резонатор начинает всасывать в себя горючую смесь. Сюда же пойдет часть (и довольно большая) обратного выброса . При этом уменьшается выброс топлива в воздушный фильтр, уменьшаются так же колебания давления над распылителем, что благоприятно для распыла топлива. Эффективность конструкции возрастает при опускании дросселя.
Работа резонатора напоминает пружинный маятник, где роль пружины играет горючая смесь, находящаяся в емкости, а роль груза — смесь, находящаяся в канале. При совпадении собственной частоты колебания маятника ( в нашем случае — смеси в канале) и вынуждающей силы ( волн возмущений во впускном канале двигателя) наступает резонанс — увеличение амплитуды т.е. в нашем случае количества поступающей в двигатель смеси.
При желании улучшить работу двигателя в других диапазонах нужно учитывать следующие:

При увеличении расчетной частоты возрастает гидравлическое сопротивление канала (больше скорость протекания горючей смеси), а также уменьшается время на цикл, вместе с тем на малых оборотах двигатель не развивает достаточную мощность.
Работа двигателя на частоте ниже резонанса эффективнее, чем выше него.
Канал должен быть по возможности короче (малое линейное сопротивление), а емкость — возможно вместительней (большее количество подсасываемой смеси при одинаковом разрежении во впускном тракте).
Все элементы резонатора должны быть достаточно жесткими, чтобы сохранять форму под действием разрежения.

Расчет собственной частоты колебаний резонатора можно вести по измененной формуле для пружинного маятника:

где: С =340 — скорость звука, м/с V — объем камеры K — проводимость канала :

где в свою очередь: d — диаметр канала в шланге, м. (метры. ) l — длина канала, м.

В заключении расскажу о последнем варианте резонатора. Его эффективность заметно выше, чем у описанного ранее. Емкость склеена из фанеры и имеет объем 0,78 литра, использован шланг внутренним диаметром 12 мм. , общая длина канала ( со штуцерами) — 235 мм.(длину канала мерить по оси симметрии его сечений).

Системы резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания условно можно разделить на два вида: линейные и объемные. В линейных системах определяющими характеристиками являются длина канала от элемента газораспределения (клапана или поршня) до места внезапного изменения его диаметра (обычно какой-нибудь камеры) и скорость звука, определяющая время за которое волна разряжения (сжатия) успеет пробежать туда и обратно. Наглядно понять принцип работы это вида резонатора поможет ситуация, когда теннисист бьет мячом о стенку, где время между ударами зависит главным образом от расстояния до нее (в нашем случае скорость звука постоянна).

Объемные резонатор (резонатор Геймгольца), о котором и пойдет речь дальше, представляют из себя емкость (объем), соединенную с впускным коллектором дополнительным каналом.

По аналогии с предыдущим примером работу системы можно проиллюстрировать грузом, подвешенным на пружине, где роль пружины играет горючая смесь, находящаяся в емкости, а роль груза смесь, находящаяся в канале. Расчет собственной частоты колебаний резонатора можно вести по формуле, аналогичной формуле для пружинного маятника:

где: С =340- скорость звука, м/с V — объем камеры K — проводимость канала :

где в свою очередь: d — диаметр канала в шланге, м. (метры. ) l — длина канала, м.

Зависимость резонансной частоты от объема камеры резонатора для трех вариантов длин канала показана на графике (используется канал — дюритовый шланг внутренним диаметром 12 мм.):

Пунктиром показан вариант расчет которого приведен далее.

Результат расчета получается в Герцах. Для получения более привычных оборотов в минуту его нужно умножить на 60 : — 41,66 • 60 сек. = 2500 об/мин

Оценить эффективность рассчитанной конструкции можно вычислив параметр N:

где: F — площадь поперечного сечения впускного коллектора.

Для сравнения заметим, что это значение для варианта описанного в начале журнальной статьи равно только 0,008 и никаких вещественных результатов, кроме понижения частоты холостого хода в этом случаи не наблюдалось.

После геометрического расчета резонатора, который определяет частоту маятника, необходимо указать общие принципы построения канала — от этого зависит, какие потери энергии будут в потоке при его движении взад — вперед.

Основная рекомендация — канал должен быть максимально «зализан»
т.е. не иметь поворотов малого радиуса и на большие углы; иметь гладкую поверхность (внутреннюю); не иметь резких увеличений и уменьшений его диаметра; штуцера должны сопрягаться с полостями камеры и впускнрго коллектора скруглениями достаточного радиуса — 1/2 от диаметра канала.

В качестве примера вышеупомянутой рекомендации приводится 3-d модель штуцера-проставки для двигателя ВАЗ. Модель представлена в формате VRML (175 kb) и IGES (86kb), упакованного в ZIP архив.
Для просмотра 3-d модели в формате VRML рекомендую CosmoPlayer2.1, который разработан фирмой Silicon Graphics. Его размер около 3,2 Мb. Он встраивается как в MSIE, так и в Netscape. Скачать можно с ftpsearch.city.ru

Из всего вышеизложенного у читающего может сложиться впечатление, что у системы имеются только положительные качества. Это конечно не так. Все положительные качества присутствуют, когда система работает. Когда же надо систему запустить (завести мотор) особенно при низких температурах, обычно смесь обогащается подсосом (манеткой). Т.к. между кривошипной камерой и дросселем карбюратора присутствует дополнительная емкость раза в 2-3 превышающая рабочий объем цилиндра, то примерно во столько же раз уменьшается и разрежение во впускном канале при прокручивании двигателя без установления резонанса. В результате чего оказывается невозможным достичь необходимого обогащения смеси. Правда эта проблема решается достаточно просто — съемом шланга со штуцера проставки и впрыскиванием туда бензина. Указанная проблема проявляется уже при +5 0 С. Других проблем за 4 года эксплуатации замечено не было.

Коментарий: Из моего опыта использования резонансного надува на самолёте с двигателем ИЖ-П-3 наблюдалось прибавление мощности на средних оборотах. Тек как резонансная камера имела явно выраженную острую характеристику на средених оборотах, то двигатель при малом газе работал не стабильно, за то при среднем и максимальном давал прибавку в 10% — 5% мощности. Резонансная камера была устроена по другому принципу — Патрубок- обьём перед карбюратором (по принципу настроенного выхлопа). В общем система полезная как на мототранспорте, так и на лодочных моторах и самолётах СЛА.

На сайте вы найдете информацию о том как сделать качественный ремонт автомобиля своими руками, подробные фото отчеты по ремонту ауди с4, а также много полезной информации о диагностике и профилактике неисправностей.

Top menu

Главная
Карта сайта
Шинный калькулятор
Форум
Новости
Обратная связь

поиск google

Breadcrumbs

Меню сайта:

Техническое обслуживание
Устройство и принцип действия
Диагностика и устранение неисправностей
Фото отчеты ауди с4
Cоветы автомобилистам

Последние публикации

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 3)

В первой и второй частях мы снимали обшивку потолка, сегодня же мы займемся самой перетяжкой.

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 2)

Продолжим снятие обшивки потолка. В первой части мы сняли обшивку люка и накладки передних стоек. Сегодня мы все-таки снимем потолок.

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 1)

В уже не молодых автомобилях, не редко можно столкнуться с проблемой провисания потолка. Происходит это, как правило, по двум причинам:

Динамический наддув.

Крутящий момент двигателя напрямую зависит от поступления свежей топливной смеси в камеру сгорания. Для увеличения крутящего момента нам необходимо изменить количество подаваемой топливной смеси, а то есть увеличить ее. Поэтому для лучшего наполнения цилиндров воздухом нам необходимо сжать его. Для этого производят установку на двигатель дополнительных агрегатов, в роли которых выступают механические компрессоры и турбокомпрессоры.

А как же добиться лучшего наполнения цилиндров воздухом, не используя вышеупомянутые устройства? Оказывается можно!

Работа поршня на такте впуска, в момент открытия впускного клапана приводит к образованию волны противодавления, вследствие чего у впускного трубопровода возникают колебания давления, которые можно использовать для лучшего наполнения цилиндров. Это явление основано на динамических свойствах воздуха. Именно это стало толчком к применению на двигателях динамического наддува.

На карбюраторных двигателях и у двигателей с одноточечным впрыском для лучшего распределения смеси предпочтительнее использовать короткие отдельные патрубки, также желательно, что бы они были одинаковой длинны. Что касается двигателей с многоточечным впрыском, то здесь поле действий значительно шире, нежели у двигателей с вышеперечисленными системами. Все это благодаря тому, что форсунки впрыскивают топливо уже непосредственно перед его подачей в цилиндр, на впускные клапана, а по впускному трубопроводу движется один лишь только воздух. Это говорит о том, что здесь можно применять различные конструкции для впускного трубопровода, так как на его стенках топливо практически не оседает. Поэтому в системах с многоточечным впрыском нет проблем с равномерным распределением топливовоздушной смеси по цилиндрам.

Инерционный наддув.

Инерционный наддув применяется на двигателях с многоточечным впрыском. В его основе лежит использование отдельных резонаторных труб 3, соединенных между собой сборной камерой 2. Эффект надува в данной системе зависит от геометрии резонаторных труб и частоты вращения коленчатого вала.

Рис 1 – Инерционный наддув.

1 – Дроссельная заслонка. 2 – Сборная камера. 3 – Резонаторная труба. 4 – Цилиндр.

Диаметр и длинна резонаторных труб рассчитывается таким образом, что бы волна сжатия отражающаяся, на конце резонаторной трубы вернулась через открытый впускной клапан цилиндра в требуемом диапазоне вращения коленчатого вала, тем самым обеспечив лучшее наполнение цилиндра. Короткие и широкие резонаторные трубы при инерционном наддуве, дают больший эффект на высоких оборотах коленчатого вала. На низких же оборотах эффективнее применять длинные и тонкие трубы.

Перед конструкторами встала задача, как добиться эффекта динамического наддува на всех режимах работы двигателя. Выкрутились они из данной ситуации следующим образом, создали впускной трубопровод с изменяемой геометрией в зависимости от режима. То есть при помощи специальных заслонок во впускном коллекторе появилась возможность изменять длину и диаметр резонаторных труб.

Рис 2 – Изменение геометрии впускного трубопровода при инерционном наддуве.

На низких оборотах коленчатого вала, заслонка закрыта, поэтому воздух подается к цилиндрам в обход по длинной резонирующей трубе. На высоких оборотах заслонка открывается, и путь воздуха проходит через короткую широкую трубу. Таким образом, получается, что на всех режимах работы двигателя достигается максимально эффективное наполнение цилиндров, что положительно сказывается на характеристиках крутящего момента.

Резонансный наддув.

При определенной частоте вращения коленчатого вала и при движении поршня вверх вниз, во впускном коллекторе возникают резонансные колебания, что в результате приводит к увеличению давления и дополнительному эффекту наддува.

Для получения эффекта резонансного наддува, ряд цилиндров, объединен короткими трубками с общей резонансной камерой. Резонансные камеры в свою очередь через впускные трубы связаны с атмосферой или, как изображено на рисунки 3, объединены со сборной камерой. Данная схема позволяет предотвратить перекрытие процессов наддува в двух соседних по порядку зажигания цилиндров.

Рис 3 – Резонансный наддув.

1 — Дроссельная заслонка. 2 – Сборная камера. 3 – Резонансный впускной трубопровод. 4 – Резонансная камера. 5 – Короткая впускная труба. 6 – Цилиндр.

Для достижения высоких показателей резонансного наддува на определенных оборотах коленчатого вала, производится расчет длины и диаметра труб, а также самих резонансных камер.

Для получения эффекта резонансного наддува на низких и высоких оборотах, также как и в системе инерционного наддува, стала применяться система с изменяющейся геометрией впускного трубопровода. В этой системе с открытием резонансной заслонки подключается дополнительный резонансный трубопровод, в результате чего происходит изменение частоты колебаний системы впуска, что способствует лучшему наполнению цилиндров на низких оборотах коленчатого вала.

Помимо инерционной и резонансной системы наддува существует комбинированная включающая в себя обе вышеупомянутые системы.

Рис 4 – Изменение геометрии впускного трубопровода при скомбинированной системе (инерционного и резонансного) наддува.

На высоких оборотах коленчатого вала используется эффект инерционного наддува. Заслонка 7 открыта, что в свою очередь приводит к образованию общей камеры для коротких резонирующих трубок, характеризующихся высокой частотой собственных колебаний.

На средних и низких оборотах, заслонка 7 закрывается, образую систему с резонансным наддувом.

Устройство работы ДВС с надувом, его плюсы и минусы.

Некоторые машины отличаются от своих собратьев той же марки шильдиком «Turbo» на крышке багажника. Говорит он о том, что в таком автомобиле имеется турбонаддув двигателя. Что же это значит и для чего инженеры оснащают моторы дополнительными устройствами?

С самого начала эпохи автомобилестроения производители бились над задачей увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания. Мощность силового агрегата напрямую зависит от его рабочего объема и количества топливно-воздушной смеси, подаваемой в цилиндры. Таким образом, получается, что форсировать мотор можно либо, увеличив его объем (при этом нужно решить задачу, как поместить увеличившийся агрегат в автомобиле), либо, каким-то образом загнать в цилиндры большее количество воздуха и увеличить подачу топлива.

Первый способ влечет за собой значительный перерасход горючего, к тому же увеличиваются размеры и масса двигателя, что не всегда допустимо. Для решения задачи вторым способом применяются системы принудительного нагнетания воздуха в цилиндры.

Существует три способа увеличения подачи воздуха:

резонансный (в данном случае используется кинетическая энергия воздуха во впускном коллекторе, нагнетатель не нужен);
механический (воздух нагнетается при помощи компрессора, приводимого в действие от двигателя);
газотурбинный (для работы нагнетателя используется энергия отработавших газов).
Поскольку в первом случае нагнетатель не применяется, а повышенное давление воздуха создается за счет четко выверенной формы и длины впускного коллектора, резонансный наддув в рамках данной статьи рассматриваться не будет. Гораздо интереснее два других варианта турбонаддува.

Механический наддув.
Использование компрессора – это один из способов увеличить подачу воздуха в цилиндры двигателя. Принцип его работы заключается в следующем: компрессор приводится в действие от шкива коленчатого вала, и начинает нагнетать воздух с первых секунд работы мотора.

Плюсы такой системы в том, что нагнетание воздуха происходит на любых режимах работы силового агрегата, в том числе при минимальных оборотах, а давление увеличивается с ростом оборотов коленвала. Кроме того, в случае использования компрессора отсутствует такое явление, как турбояма.

Разумеется, данное устройство наддува имеет и свои минусы. Самым главным недостатком является то, что на обеспечение работы нагнетателя расходуется часть мощности двигателя автомобиля, а значит, снижается его КПД. Помимо этого, механический наддув требует больше места для монтажа, нуждается в специальном приводе (для этого используется зубчатый ремень) и является источником повышенного шума.

Данный вид наддува появился раньше газотурбинного, но, несмотря на некоторую архаичность, его до сих пор можно встретить в современном автомобиле. Наиболее ярким примером может служить Мерседес, шильдик «compressor» на багажнике некоторых моделей этой марки указывает на то, что под капотом скрывается мотор, оснащенный системой механического наддува.

Устройство турбонаддува.
Чаще всего моторы современных автомобилей оснащаются газотурбинными нагнетателями. Их устройство сходно с механическими компрессорами, различается лишь принцип действия – вместо зубчатого ремня работают выхлопные газы.

«Турбина включилась, и машине как будто пинка дали», — такое довольно часто можно услышать от автовладельцев, моторы машин которых имеют турбонаддув. Это называется «Выход в буст». самом деле турбина – это только одна из составных частей всей системы, представляющая собой крыльчатку, жестко закрепленную на валу и приводящую в действие другую крыльчатку, также закрепленную на этом же валу. Устройство турбонаддува газотурбинного типа несколько сложнее.

Основными составными частями являются:

корпус;
две крыльчатки;
вал, на котором располагаются крыльчатки;
две улитки, в которых вращаются крыльчатки;
три подшипника скольжения (один упорный и два опорных);
перепускной клапан (необходим для стравливания избыточного давления).
Принцип работы турбонаддува
Принцип работы турбонаддува довольно прост. На одном валу расположены крыльчатка-нагнетатель и крыльчатка-турбина, каждая из которых вращается в своей улитке. Отработавшие газы из выпускного коллектора проходят через одну из улиток и вращают крыльчатку-турбину. Вращение посредством общего вала передается второй крыльчатке, которая повышает давление атмосферного воздуха, проходящего через вторую улитку.

Принцип работы турбонаддува.

Турбонаддув — плюсы и минусы.

Плюсы.
Основные плюсы турбонаддува – повышение КПД и экономичности двигателя автомобиля. Причина этого в том, что система приводится в действие за счет энергии отработавших газов, не отнимая мощность у мотора. Необходимо различать удельную и общую экономичность двигателя автомобиля.

Силовой агрегат, имеющий турбонаддув, потребляет больше топлива, чем «атмосферник» того же объема, поскольку большее количество воздуха, загнанного в цилиндры, позволяет сжечь больше топлива, но массовая доля горючего из расчета на единицу мощности в час всегда ниже, чем у мотора без турбонаддува.

Перечисляя плюсы, необходимо упомянуть лучшую экологичность «наддутых» двигателей. Турбонаддув обеспечивает более полное сгорание горючего. Кроме того, наддув понижает температуру камеры сгорания, что приводит к уменьшению образования оксида азота.

У турбонаддува есть и свои минусы. Во-первых, такое устройство требует аккуратного обращения. Дело в том, что масло к подшипникам компрессора подается под давлением, пока работает двигатель автомобиля. После поездки, когда мотор горячий, стоит только выключить зажигание, и масло подаваться перестанет. Если двигатель работал в тяжелых режимах, то вполне вероятен перегрев компрессора и выход его из строя. Чтобы избежать поломки, необходимо дать мотору поработать некоторое время на холостых оборотах, и только потом заглушить. Некоторые автомобили оснащаются турботаймером, который берет эту заботу на себя.

Другие минусы – это ограниченный диапазон эффективной работы турбокомпрессора и турбояма (замедленный отклик турбины на нажатие педали газа). Система турборнаддува эффективно работает в довольно узком диапазоне частоты вращения коленвала, который зависит от размеров турбины. Для решения данной проблемы производители часто применяют двойной турбонаддув, т.е. устанавливают две турбины с крыльчатками разного диаметра, каждая из которых эффективно работает в разных диапазонах, либо две одинаковых турбины (Би-турбо и Твин-турбо).
Другими словами — чем больше улитка, тем ее сложнее раскрутить, т.е. она позже выходит в буст, но буст более «жесткий». И наоборот.

В первом случае система турбонаддува расширяет диапазон эффективности. Принцип действия заключается в том, что там, где первая турбина теряет эффективность, подхватывает вторая. Во втором достигается максимальная производительность системы. Устанавливается двойной турбонаддув как на рядные, так и на V-образные моторы. Для уменьшения эффекта турбоямы производители стараются максимально снизить вес валов и крыльчаток, чтобы уменьшить инерцию.

Что такое резонансный наддув двигателя

Одной из тенденций развития двигателей внутреннего сгорания последних лет является получение высоких значений крутящего момента на режимах низких и средних оборотов — типичной области использования серийных машин, предназначенных в основном для езды в городе.

Так большинство современных двигателей рекламируются как имеющие значения крутящего момента более 80…90% от максимального во всем рабочем диапазоне.

Необходимость повышать крутящий момент на режимах частичных нагрузок, сохраняя высокую максимальную мощность двигателя, приводит к оптимизации параметров двигателя применительно к каждому режиму его работы. Наряду с традиционными способами оптимизации параметров таких как сечение дросселя и опережение зажигания, стали применяться системы впуска с изменяемыми собственной частотой колебаний и фазами газораспределения.
Все до сих пор известные системы настройки резонанса впуска организовывают периодические гармонические колебания потока газов резонатора, в то время как сам двигатель генерирует периодические негармонические колебания, в результате чего не достигается максимально возможные амплитуды колебаний, происходит ослабление резонанса, и как следствие слабое наполнение цилиндров.
Рассматриваемая система устраняет это противоречие, позволяя максимально использовать энергию колебаний для наполнения цилиндров, вместе с тем как бы перенастраивать резонатор на различные частоты колебаний так и согласовывать фазы резонатора с фазами газораспределения двигателя.

Система резонансного наддува ДВС содержит впускной коллектор 2 и подключенный к нему резонаторный блок с переменными параметрами, выполненный в виде объемного резонатора 4 с внутренней перегородкой 5, установленной с возможностью перемещения вдоль оси при перепаде давлений в интервале между дном резонатора и фиксированным положением. В перегородке предусмотрены средства для перепуска газовой среды.
Система обеспечивает режим негармонического периодического колебания и повышение эффективности наддува.

В фазе впуска ДВС происходит понижение давления во впускном коллекторе 2 двигателя 1 внутреннего сгорания. Под действием разряжения происходит приток газов не только из под дроссельной заслонки но и по каналу 3 из резонаторного блока. Подвижная перегородка 5, под действием перепада давлений на ее стенках, занимает фиксированное положение и ограничивает объем, определяющий большую жесткость резонаторного блока при отсасывании из него газов. По мере наполнения цилиндра ДВС разрежение во впускном коллекторе 2 снижается и его воздействие на газ, текущий по каналу 3 уменьшается.

Под действием кинетической энергии газ продолжает истекать во впускной коллектор 2. Происходит дозарядка цилиндра. Из за противодействия резонаторного блока, в котором в этот момент образовалось разрежение, истечение замедляется, и начинается обратное засасывание газов в резонаторный блок. Поскольку в этот момент резонаторный блок обладает большой жесткостью (т. к. в работе участвует только часть объема), то момент засасывания совпадает по времени с обратным выбросом из двигателя 1, увеличивающим энергию потока в канале 3. По мере наполнения резонаторного блока давление в его полостях выравнивается и подвижная перегородка 5, перемещаясь от фиксированного положения, противодействует образованию перепада давлений между полостями в результате чего (при повышении давления) жесткость резонаторного блока определяет весь его объем.

Из за малой жесткости резонаторного блока нарастание противодействия движению газов в него происходит медленнее и истечение из блока так же начинается позднее. За это время происходит смена фаз двигателя и опять впуск совпадает с истечением газов из резонатора. Процесс повторяется.

Расчет собственной частоты колебаний резонатора можно вести по формуле, аналогичной формуле для пружинного маятника:

где:
С=340- скорость звука, м/с
V — объем камеры
K — проводимость канала :

где в свою очередь:
d — диаметр канала в шланге, м. (метры. )
l — длина канала, м.

Результат расчета получается в Герцах. Для получения более привычных оборотов в минуту его нужно умножить на 60

Оценить эффективность рассчитанной конструкции можно вычислив параметр N, где F — площадь поперечного сечения впускного коллектора.

В применении к минибайкам это выглядит так:

Но, данная система под названием Boost, которю выпускает ряд тюнингёрских фирм, сделана с рядом грубых ошибок. Поэтому, если есть желание поставить на свой миник такой девайс, то лучше изготовить его самостоятельно.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Читать еще: Шум магнитолы при запуске двигателя