Инерционный наддув что это
инерционный наддув, что это?
Примерно что-то так,а так в инете много инфы про него
При инерционном наддуве повышение давления воздуха достигается без компрессора путем использования инерции потока воздуха во впускном трубопроводе. С этой целью применяют такой профиль кулачка распределительного вала, при котором подъем клапана в первой части такта впуска невелик. Из-за недостаточного проходного сечения клапана в цилиндре создается разрежение. Примерно в середине хода поршня впускной клапан быстро открывается и поток воздуха устремляется с большой скоростью в цилиндр. Под действием динамического напора давление в цилиндре в конце наполнения возрастает до 0,11-0,12 Мн/м2 (1,1-1,2 кгс/см2). Такое повышение давления дает возможность увеличить мощность двигателя примерно на 10-15°о при сохранении неизменным коэффициента избытка воздуха.
Инерционный наддув может быть осуществлен также путем использования резонансных явлений во впускном трубопроводе. Трубопровод подбирают такой длины, чтобы прямые и отраженные волны в нем создавали повышенное давление перед впускным клапаном в момент его закрытия. Длина трубопровода, обеспечивающего резонансный наддув, зависит от ряда факторов: числа цилиндров, числа оборотов двигателя, рабочего объема цилиндра и пр. На двигателях небольшой мощности длина впускной трубы, создающей резонансный наддув, составляет 1-2 м. На двигателях средней мощности может потребоваться впускная труба длиной 5 м и более.
Примерно что-то так,а так в инете много инфы про него
При инерционном наддуве повышение давления воздуха достигается без компрессора путем использования инерции потока воздуха во впускном трубопроводе. С этой целью применяют такой профиль кулачка распределительного вала, при котором подъем клапана в первой части такта впуска невелик. Из-за недостаточного проходного сечения клапана в цилиндре создается разрежение. Примерно в середине хода поршня впускной клапан быстро открывается и поток воздуха устремляется с большой скоростью в цилиндр. Под действием динамического напора давление в цилиндре в конце наполнения возрастает до 0,11-0,12 Мн/м2 (1,1-1,2 кгс/см2). Такое повышение давления дает возможность увеличить мощность двигателя примерно на 10-15°о при сохранении неизменным коэффициента избытка воздуха.
Инерционный наддув может быть осуществлен также путем использования резонансных явлений во впускном трубопроводе. Трубопровод подбирают такой длины, чтобы прямые и отраженные волны в нем создавали повышенное давление перед впускным клапаном в момент его закрытия. Длина трубопровода, обеспечивающего резонансный наддув, зависит от ряда факторов: числа цилиндров, числа оборотов двигателя, рабочего объема цилиндра и пр. На двигателях небольшой мощности длина впускной трубы, создающей резонансный наддув, составляет 1-2 м. На двигателях средней мощности может потребоваться впускная труба длиной 5 м и более.
Мега-колхоз-тюн! Инерционный НАДДУВ!
Вообще, колхозник — это не профессия, это состояние души!
Но, обо всем по порядку!
Не так давно стал замечать, что машина начала немного подтупливать. Причин могло быть несколько — топливная, свечи, клапана и т.д.
Начал с малого — топливный фильтр уже лежал и ждал установки.
Собрал все в обратной последовательности. Не устоял, и разломал корпус старого фильтра — позырить, че там.
Следом решил обслужить нулевик.
Тут все просто — снял, помыл, просушил, пропитал — поставил.
И тут я вспомнил друзей-колхозников из солнечной Японии, которые в силу постоянно падающей йены мутят не трушный Мюгеновский впуск, а хардкорный, с помощью гофры для вентиляции.
Поехал в дружественный Леониду Якубовичу БАУЦЕНТР (не реклама — шарага еще та) и купил гофру диаметром 100 мм.
Приехал домой, отмерил ее и отрезал
Прикинул, поставил — палится она сильно сквозь сетку в бампере, блестючая серебристая херь. Взял свой любимый баллончик с краской и задул в черный мат.
Ну и вколхозил ее на место
В воскресенье смогу проверить, как себя поведет еврей с таким тюненгом. Уже сейчас появились мысли, как усовершенствовать конструкцию — но это позже.
А пока я ожидаю прихода лошадей в 50, не меньше ))))
Автомобильный справочник
для настоящих любителей техники
Процессы наддува в двигателе
С уществует два способа повышения мощности двигателя. Первый — повышение объема камеры сгорания. Но в условиях постоянно ужесточающийся экологических требований к двигателям внутреннего сгорания, этот метод в настоящее время практически не используется. Второй метод повышения мощности сводится к принудительному увеличению количества горючей смеси, то есть к наддуву. Поэтому сейчас, наддув является основным средством повышения мощности в современных автомобилях. Вот о том, какими бывают процессы наддува в двигателе, мы и поговорим в этой статье.
Процессы наддува
Мощность двигателя пропорциональна массовому расходу воздуха, который, в свою очередь, пропорционален плотности воздуха. Рабочий объем и частота вращения коленчатого вала двигателя могут быть увеличены за счет предварительного сжатия воздуха перед поступлением его в цилиндры двигателя, т.е. путем так называемого наддува. Коэффициент наддува соответствует увеличению плотности нагнетаемого воздуха по сравнению с атмосферным давлением (в двигателях без наддува воздух поступает под атмосферным давлением).
С точки зрения термодинамики наилучшие результаты могли бы быть получены в процессе изотермического сжатия, однако это технически недостижимо. На практике оптимальным процессом является адиабатическое сжатие; при этом увеличение плотности воздуха сопровождается потерями.
Коэффициент наддува в бензиновых двигателях ограничивается возникновением детонации, а в дизельных двигателях — максимально допустимым пиковым давлением в цилиндре. Поэтому двигатели с наддувом обычно имеют более низкие степени сжатия, чем двигатели без наддува той же мощности.
Динамический наддув
На процессы газообмена оказывает влияние не только установка фаз газораспределения, но и геометрия впускных и выпускных каналов. Движение поршня на такте всасывания при открытии впускного клапана создает волну всасывания, которая отражается от открытого конца впускного трубопровода и возвращается к впускному клапану в виде волны давления. Эти волны давления могут быть использованы Для увеличения массового расхода воздуха на впуске. Кроме геометрии впускного трубопровода интенсивность этого эффекта наддува, основанного на газодинамике, также зависит от величины оборотов двигателя.
Инерционный наддув
В системах инерционного наддува каждый цилиндр снабжен отдельным впускным каналом определенной длины, обычно соединяющимся с общей камерой. По этим впускным каналам волны давления могут распространяться независимо друг от друга (рис. «Принцип инерционного наддува» ). Длины отдельных впускных каналов адаптированы к установке фаз газораспределения таким образом, чтобы в желаемом диапазоне оборотов двигателя за счет волны давления, проходящей через открытый впускной клапан, достигалось увеличение массы заряда.
В то время как длина каналов должна быть адаптирована к диапазону оборотов двигателя, диаметры каналов должны быть согласованы с рабочим объемом цилиндра. В системе впуска, показанной на рисунке «Принцип изменения геометрии впускного трубопровода«, возможно переключение между двумя системами каналов различной длины. Переключающий клапан или заслонка закрывается в нижнем диапазоне оборотов двигателя, и всасываемый воздух поступает в цилиндры через более длинные впускные трубопроводы. При высоких оборотах переключающий клапан открыт, и воздух поступает через короткий впускной трубопровод.
Наддув с использованием специально настроенных впускных каналов (резонансный наддув)
При определенных оборотах двигателя возникает резонанс колебаний газа во впускном трубопроводе, вызванных возвратно поступательным движением поршня, что создает дополнительный эффект наддува.
При таком варианте наддува короткие трубопроводы соединяют группы цилиндров двигателя с резонансными ресиверами с такими же интервалами, как промежутки между вспышками в цилиндрах (рис. «Принцип наддува с использованием специально настроенных впускных каналов» ).
 |  |
Эти ресиверы сообщаются с атмосферой или общей камерой посредством специально отрегулированных трубок и резонаторов Гельмгольца. Длина и диаметр трубопроводов определяются диапазоном оборотов двигателя, в котором должен возникать эффект дополнительного резонансного наддува (рис. «Повышение коэффициента наполнения цилиндра зарядом при помощи динамического наддува» ).
Впускные трубопроводы с изменяемой геометрией
Поскольку эффект динамического наддува зависит от режима работы (величины оборотов) двигателя, изменяемая геометрия впускного трубопровода позволяет получить практически идеальную кривую крутящего момента. Регулируемые системы могут быть реализованы посредством изменения длины впускных каналов за счет переключения между системами каналов различной длины или диаметра, попеременного перекрытия отдельных каналов в системах с несколькими наборами впускных каналов или переключения между различными впускными объемами. Эти переключения могут осуществляться электрическими или электропневматическими клапанами или заслонками.
Механический наддув
В механических системах наддува привод нагнетателя осуществляется непосредственно от двигателя внутреннего сгорания (см. «Нагнетатели» ). При этом нагнетатель и двигатель внутреннего сгорания механически соединены друг с другом. Применяются механические объемные нагнетатели (компрессоры) различных конструкций (нагнетатели Roots, спиральные нагнетатели) и гидрокинетические компрессоры (например, радиальные компрессоры).
До настоящего времени коленчатый вал и вал нагнетателя соединяются с фиксированным передаточным отношением. Для привода нагнетателя могут использоваться механические или электромагнитные муфты. Давление наддува регулируется при помощи перепускного устройства с регулирующей заслонкой (регулятора давления наддува).
Преимущества механического наддува:
Недостатки механического наддува:
Турбонаддув с использованием отработавших газов
В системах турбонаддува с использованием отработавших газов некоторая часть энергии отработавших газов преобразуется в механическую энергию, необходимую для привода нагнетателя при помощи турбины (турбонагнетателя отработавших газов). Таким образом, этот процесс использует некоторую часть энтальпии, которая на безнаддувных двигателях остается неиспользованной. Однако эти системы вызывают увеличение противодавления отработавших газов. Для сжатия воздуха в таких системах используются исключительно гидрокинетические компрессоры.
Рис. «Сравнение кривых мощности и крутящего момента двигателей без наддува и с турбонаддувом»
 |  |
Турбонагнетатели отработавших газов обычно применяются для создания высокого давления наддува даже при низких частотах вращения коленчатого вала двигателя. Другими словами, турбина турбонагнетателя рассчитана на среднюю частоту вращения. При этом следует учитывать, что при высоких частотах вращения давление наддува может возрастать до уровней, которые вызовут чрезмерные нагрузки на двигатель. Поэтому турбина снабжается перепускным клапаном, который при определенной частоте вращения начинает пропускать часть потока отработавших газов мимо турбины. При этом энергия этих отработавших газов остается неиспользованной. Значительно более удовлетворительные результаты (т.е. высокое давление наддува в нижнем диапазоне оборотов и в то же время возможность избежать перегрузки в верхнем диапазоне) могут быть получены при использовании турбонагнетателя с изменяемой геометрией турбины (VTG). В этих системах за счет изменения положения направляющих лопаток осуществляется регулирование сечения потока и угла атаки рабочих лопаток (и, таким образом, давления отработавших газов, поступающих на турбину) (см. «Турбонагнетатели»).
Преимущества турбонаддува с использованием отработавших газов:
Недостатки турбонаддува с использованием отработавших газов:
Специальные виды турбонаддува
В электрифицированных системах турбонаддува используется дополнительный электродвигатель, приводящий во вращение турбонагнетатель при отсутствии потока отработавших газов. Преимущество такой системы заключается в обеспечении турбонаддува в переходных режимах работы двигателя и при низких частотах вращения. Эти системы пока что не нашли применения в серийном производстве автомобилей ввиду их большой сложности и высокой потребляемой электрической мощности. Применение электрифицированных систем турбонаддува позволит значительно уменьшить занимаемый системой объем.
Еще один специальный вид турбонаддува — системы турбонаддува с использованием энергии волн сжатия, которые пока что не нашли применения в серийном производстве. Принцип действия основан на отражении волн сжатия во вращающемся секционном роторе (см. «Нагнетатели и турбонагнетатели»). Основным преимуществом является очень высокое быстродействие, обеспечивающее быстрое нарастание крутящего момента в переходных режимах. Однако применение таких систем связано с высокими затратами, а необходимость в отдельном приводе создает проблему нахождения соответствующего свободного пространства.
Диаграмма объемного расхода
Картина зависимости работы нагнетателя от характеристик двигателя наглядно иллюстрируется диаграммой «давление-объемный расход» (рис. «Графики зависимости степени повышения давления в нагнетателе от объемного расхода для объемного нагнетателя с принудительным приводом и турбокомпрессора» ), на которой степень повышения давления в нагнетателе πс соотносится с объемным расходом V.
Особенно иллюстративны графики для недросселированных четырехтактных двигателей (дизельных), поскольку они содержат наклонные прямые линии (характеристики массового расхода двигателей), которые отражают возрастание объемного расхода воздуха по мере того, как степень повышения давления
р1 — давление наружного воздуха
р2 — давление наддува; возрастает при постоянной частоте вращения двигателя.
Диаграмма демонстрирует степень повышения давления при постоянных частотах вращения нагнетателя для нагнетателя с принудительным приводом и турбокомпрессора.
Только механические нагнетатели, у которых производительность пропорциональна их частоте вращения, пригодны для двигателей автомобилей. Это нагнетатели с принудительным приводом конструкции Roots. Турбокомпрессоры с механическим приводом непригодны.
Система рециркуляции отработавших газов
Система внешней рециркуляции отработавших газов (EGR) является эффективным средством снижения температуры в камере сгорания. Горячие отработавшие газы отводятся и охлаждаются в охладителе системы EGR до температуры ниже 150 °С. Затем они смешиваются со свежим воздухом и подаются в камеру сгорания. Уменьшение количества кислорода в свежей смеси и высокая теплоемкость рециркулирующих отработавших газов вследствие наличия в них составляющих Н2O и СO2 приводит к образованию зоны горения, температура в которой, в зависимости от скорости рециркуляции отработавших газов, снижена на несколько сотен градусов Цельсия. Благоприятными эффектами являются снижение содержания в выбросах оксидов азота NOх, а также снижение тепловых потерь и температуры компонентов цилиндра. Основной целью является снижение содержания в отработавших газах токсичных продуктов.
Проблема, которую необходимо решить, заключается в транспортировке отработавших газов к стороне впуска свежего воздуха. Системы рециркуляции отработавших газов обычно применяются на двигателях с турбонаддувом. При этом имеют место два различных подхода (рис. «Система рециркуляции отработавших газов (система EGR)» ). В случае системы рециркуляции отработавших газов низкого давления отработавшие газы отбираются после прохождения через турбину, охлаждаются и снова подаются в воздушный компрессор. В случае системы рециркуляции отработавших газов высокого давления, которая, в частности, предотвращает загрязнение компрессора и воздействие на него высоких тепловых нагрузок, рециркуляция отработавших газов осуществляется через сторону высокого давления. При этом между сторонами впуска и выпуска должен поддерживаться надлежащий перепад давления, иначе возникает ухудшение условий протекания цикла заряда. Иногда используются также флаттерные клапаны, т.е. клапаны, воспринимающие пульсации давления и открывающиеся только в случае превышения определенного порога давления на стороне выпуска отработавших газов.
Применение системы EGR
Системы EGR низкого давления уже нашли применение на легковых и коммерческих автомобилях и продолжают совершенствоваться. Их привлекательными особенностями являются меньший неблагоприятный перепад давления (разность давлений на выходе из турбины и на входе воздушного компрессора). Однако, во избежание загрязнения компрессора такие системы требуют установки впускного фильтра твердых частиц. Следует также отметить более высокие тепловые нагрузки, которым подвергается компрессор.
Инерционный наддув Часть 2
Еще несколько лет назад, услышав, что мы сами сможем проектировать некоторые узлы автомобиля и, не «отходя от кассы» производить их прямо в гараже, не используя при этом болгарко/сварочно/матюгальный метод… я бы поверил с трудом. Но современные технологии все глубже проникают в нашу жизнь и такие вещи становятся реальностью.
С возможностями нынешних ПО мы сами можем творить то, что буквально десятилетие назад могли себе позволить только конструкторские бюро или целые НИИ, благодаря умным машинам рассчитать профит от использования своего детища и даже поставить его на поток, за этим будущее и это прекрасно.
В прошлом посте я расписал, что сделал 3D модель забора воздуха для фальшфары, теперь настал момент ее протестировать, в чем нам тоже поможет уже вышеупомянутый SolidWorks, только сейчас мы открываем вкладку SolidFlow, для расчета гидро и аэро динамических свойств модели, «устанавливаем вентилятор» на впуск, задаем стандартные значения температуры воздуха, гравитации и номинального значения атмосферного давления, отображение турбулентности потоков и отправляем поток внутрь детали.
Благодаря обтекаемой форме детали потоки воздуха собираются к центральному отверстию воздухозаборника и их скорость при этом увеличивается почти в 2,5 раза, это мне и было нужно!
Получив эту схему начинаем засовывать модель в 3D принтер, вернее пытаемся это сделать, пришлось разделить ее на 3 разные части, которые в последствии будем склеивать воедино.
Запускаем печать, материал ABS пластик:
Поддержек пришлось сделать много, ровность внутренней части детали первостепенно важная штука. Едем дальше, заранее на каждой детали делаем крепление одной к другой, дабы потом не мучаться, это несложно, зато времени не придется тратить на подгонку.
ABS хорошо растворяется ацетоном, все готовые элемента располагаем в импровозированную ацетоновую баню и поверхность из шершавой и хрупкой становится гладкой, плюс весь верхний слой стал монолитным, что добавляет упругости и прочности изделию.
Итак, вы сами видите на примере ДО и ПОСЛЕ как изменилась деталь, теперь вооружаемся «шпатлевкой» из ABS пластика и ацетона, замазываем стыковочные швы, своего рода сваривая их.
И через некоторое время мы получаем уже фактически готовую деталь, чуток еще подшаманить и будет тебе победа!
Это только начало, всего-навсего первая часть системы инерционного наддува, но зачем все это? Может сток короб на самом деле лучше и пускай засасывает воздух через щель в капоте? Ее проходимости хватит? В этом и кроется самое интересное! Вооружаемся имеющимися данными, а именно:
1) Площадь пускного отверстия 157см квадаратных (0,0157 м2)
2) Плотность воздуха 1,2250 кг/м3
3) Скорость потока воздуха при 80км/ч составляет 22 м/с
В чем наша задача? Ну нас есть воздушный фильтр с пониженной социальной отвественностью пониженного сопротивления, который очень требователен к температуре и объему потока в него, ставить фильтр прямо в горячую подкапотку или засовывать его там же в короб- смысла особого нет, надо создать условия максимально приближенные к наружной среде. Значит нам принципиально важно то, сколько воздуха мы сможем подать в фильтру, свежего воздуха! Горячего там и так хватает.
Из этого мы делаем вывод, что нам важен имено Массовый расход воздуха через воздухозаборник!
Массовый расход — масса вещества, которая проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени.
Как мы видим, принципиальное значение имеет площадь сечения потока, в моем случае через воздухозаборник пройдет за одну секунду 0,42 кг, но, стоит нам уменьшить площадь, допустим вдвое, то и число станет 0,21 кг/с, но и таких значений щель в капоте не даст никогда.
Инерционные наддувы очень часто и повсеместно используются, самые простые примеры Kawasaki zzr 400 или же Yamaha R6 в мото среде, а в авто это Dodge Challenger HellCat, его отсутствие дальнего света известно многим.
Очень скоро будет продолжение, в нем мы будем создавать кастомный короб для воздушного фильтра и совмещать его с системой забора воздуха!
Воздухозаборник двигателя формулы один airbox
Для чего нужен воздухозаборник болиду формулы один
Впуск горячего воздуха в цилиндры двигателя является отличным способом, чтоб прилично уменьшить его мощность. В начале эры формулы один, на болиды не устанавливали отдельных воздухозаборников и впуск производился из подкапотного пространства. Хотя инженеры конструкторы болидов уже тогда знали, что чем воздух более холоден, тем выше его плотность и тем больше в нем кислорода. Больше кислорода, значит можно сжечь больше топлива и значит двигатель сможет выдать большую мощность, во всем диапазоне рабочих оборотов. Хотя непосредственных воздухозаборников не делали, все же старались расположить впускной тракт в наиболее холодном месте, подальше от выпускных коллекторов хотя и не всегда.
Воздухозаборник airbox современного болида формулы один, помимо функции забора холодного воздуха, помогает создать подпор давления, который создается на высоких скоростях движения, таким образом на скоростях свыше 200 км/час атмосферный двигатель получает своего рода наддув воздуха перед впускным трактом.
Использование воздухозаборника, плюс иннерционного эффекта наддува и продувки цилиндров двигателя, при использовании при этом очень высоких оборотов вращения коленчатого вала, использовавшихся до 2014 года, позволяло на 18000 об/мин и 250-300 км/час получать эквивалент наполнения цилиндров равным 175 % от имеющегося рабочего объема двигателя. Это говорит о том, что двигатель например 2012 года, с объемом цилиндров в 2.4 литра, имел наполнение эквивалентное 4.2 литра рабочего объема. Притом, что в дорожных автомобилях, продувка и инерционный наддув практически отсутствует и коэффициент наполнения редко дотягивает до 90 % на современных авто, не говоря уже о устаревших двигателях.
Воздухозаборник сам по себе может дать лишь 5 процентное повышение мощности, если его использовать на обычном двигателе и двигаться с 250-300 км/час что само по себе невозможно. В двигателе ф1 5 процентное повышение давления перед впускными патрубками мотора, повышает плотность воздуха поступающего во впускные патрубки, усиливая инерционный наддув при этом. Дополнительные пять процентов мощности для формулы один, это уже очень много, но не стоит забывать, что это не весь вклад в повышение наполнения, а лишь дополнительный подпор давления улучшаюший наполнение за счет инерционного наддува.
Инерционный наддув
В двигателе ф1 нет впускного коллектора, а есть только впускные трубы, на каждой из которых установлено по дросселю или золотнику и форсунке впрыска топлива. Вся эта система имеет минимально возможное сопротивление при движении воздуха с максимальными скоростями. Представте, что воздушно топливная смесь, движется по впускной трубе к открытому впускному клапану при полностью открытой дроссельной или золотниковой заслонке. Цилиндр постепенно наполнился и впускной клапан закрылся. Так как воздух имеет массу, он не может резко остановиться и продолжает двигаться по трубе, сжимаясь все больше возле тарелки клапана. При последующем открытии клапана топливовоздушная смесь устремляется в цилиндры не только за счет втягивания, а за счет существующего подпора волны избыточного давления. Таким нехитрым образом и происходит инерционный наддув в двигателях формулы один. Система волновых процессов во впускном коллекторе на самом деле немного сложнее но суть одна, масса воздуха движущаяся с высокими скоростями обладает большой инерцией и при грамотной настройке помогает затолкнуть больше топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя.
Так как воздухозаборник на больших скоростях, дополнительно сжимает воздух, перед впускными трубами, то масса топливовоздушной смеси внутри них будет тоже на 5 процентов выше. Если масса инерционной смеси выше на 5 процентов, а инерционный наддув добавляет 162 % к наполнению, то получаем дополнительные 8 % (5 % от 162%)
В итоге воздухозаборник добавляет 8% + 5% = 13% мощности двигателю болида Ф1 на высоких скоростях и практически ничего не добавляет на скоростях меньше 100-150 км/час.
Цифры в пояснении работы воздухозаборника (airbox) даны примерные, но отражают действительность его работы в связке с инерционным наддувом двигателя Ф1.