1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое воздухозаборник двигателя

Воздухозаборник на капот автомобиля

Инженеры проектирующие автомобили пришли к выводу, что нужно использовать специальные отверстия для направленной подачи воздушного потока довольно быстро. Двигатель внутреннего сгорания требует значительного количества воздуха, и чем выше коэффициент полезного действия, тем больше воздуха ему нужно. Чтобы понять причину этого явления следует вспомнить, что двигатель работает не просто на заливаемом в бак топливе, а на топливно-воздушной смеси.

Источником энергии является химическая реакция, воспроизводимая в цилиндрах двигателя при сгорании топливно-воздушной смеси. При порождении этой реакции разрушаются молекулярные связи, и сопровождается это выделением тепловой энергии в огромном количестве. Двигатель использует эту энергию — он преобразует ее в механическую энергию в виде вращения коленчатого вала. Из этого можно сделать следующий вывод:

  • Для работы автомобилю требуются постоянные воздушные поступления в очень больших количествах.
  • При работе двигатель нагревается до очень высоких температур, тем самым нагревая подкапотное пространство вокруг себя.
  1. Основное назначение
  2. Охлаждение мотора
  3. Воздухозаборник на моторе с турбиной

Подача охлажденного воздуха

Для сжигания топлива требуется кислород. Если двигатель не имеет собственного источника кислорода, этот кислород должен поступать из окружающего воздуха. Количество кислорода, доступного для сжигания и, следовательно, максимальная выходная мощность двигателя, зависит от температуры окружающей среды и местного статического атмосферного давления. Как правило, более холодный и плотный воздух дает больше энергии, а более теплый, более тонкий воздух (например, в жаркий день или на больших высотах) дает меньше. Моторный отсек автомобиля действительно очень теплый. Нормальная рабочая температура типичного двигателя легкового автомобиля с водяным охлаждением значительно выше 70 C, а двигатель с воздушным охлаждением может быть значительно горячее. Тепло, излучаемое работающим двигателем, быстро нагревает воздух вокруг него. Поскольку большинство автомобильных моторных отсеков закрыты и довольно тесны, и у них мало возможностей для отвода тепла, воздух в моторном отсеке обычно значительно теплее, чем наружный воздух. Если двигатель забирает воздух из-под капота, высокие температуры уменьшат плотность впускного заряда и, следовательно, уменьшат полезную мощность двигателя. Очевидным решением этой проблемы является добавление канала для впуска холодного воздуха, который позволяет двигателю забирать воздух из охладителя, а более плотный воздух выходит из моторного отсека. Эффективная система холодного воздуха может нейтрализовать большую часть потерь мощности, вызванных высокими температурами под капотом, потенциально повышая мощность двигателя на 5% и более.

Воздухозаборник для двигателей с наддувом

Существует несколько способов достижения наддува, включая использование механического компрессора (нагнетателя или турбокомпрессора). Другой подход заключается в использовании движения транспортного средства для нагнетания воздуха в двигатель под давлением через поршневой ковш.

В любом теле движущегося воздуха (или другой сжимаемой жидкости) статическое давление воздуха обратно пропорционально его скорости. Чтобы воспользоваться этим принципом, площадь поперечного сечения впускной камеры поршневого ковша обычно начинается с малого и постепенно увеличивается. В результате воздух поступает в камеру с высокой скоростью и затем замедляется по мере расширения камеры. Когда быстро движущийся воздух продолжает поступать в камеру, воздух начинает накапливаться, и его давление увеличивается. Если этот воздух под высоким давлением поступает во впускные клапаны двигателя (при условии, что до этого давление не рассеивалось), его можно использовать для обеспечения мягкого эффекта наддува. Функциональный поршневой ковш, как правило, также служит для забора холодного воздуха, хотя обратное не всегда верно.

Читать еще:  Что такое двигатель dst

Зачем вам нужен холодный воздух

Как вы знаете, моторное топливо не горит само по себе. Для сгорания требуется присутствие кислорода. В старые времена (и на большинстве автомобилей, выпущенных до 1980 года) карбюратор выполнял эту функцию, распыляя топливо в микроскопические капельки, которые в воздухе смешивались с кислородом, создавая тонкий горючий туман.

Сегодня топливные инжекторы заменили старый карбюратор, но воздухозаборник все еще является необходимой частью уравнения. К сожалению, хотя современные двигатели все еще технологически намного превосходят те, что были изготовлены 30 лет назад, они имеют много компонентов, которые создают очень переполненный моторный отсек, что означает небольшую циркуляцию воздуха. В результате воздух, попадающий в топливную смесь, на несколько градусов теплее, чем наружный воздух.

Типы, конструкция и применяемость воздухозаборников

Конструктивно все заборники воздуха одинаковы — это труба круглого, прямоугольного или более сложного сечения, которая одной стороной устанавливается на корпусе воздушного фильтра, а другой выходит в наиболее удобное место внутри кузова или снаружи автомобиля. Под действием разряжения, возникающего во впускном тракте системы питания двигателя, воздух всасывается через наружную часть заборника, поступает к фильтру и далее в систему.

Воздухозаборники можно разделить на две группы по месту установки на транспортном средстве:

  • Наружные;
  • Внутренние.

Наружные заборники устанавливаются за пределами кузова автомобиля — над капотом, над крышей, за задней поверхностью кабины и т.д. Для установки выбирается такое место, где наблюдается нормальное или повышенное давление воздуха во время движения транспортного средства, избегая зон турбулентности (завихрений) с пониженным давлением.

Внутренние заборники располагаются в подкапотном пространстве в непосредственной близости от двигателя. Для подачи воздуха в моторный отсек служат отверстия в капоте, крыльях или в иных деталях кузова. Данные воздухозаборники делятся на два типа по назначению:

  • Для забора холодного воздуха;
  • Для забора теплого воздуха.

Заборники первого типа располагаются на некотором удалении от двигателя, обеспечивая подачу к фильтру воздуха с температурой окружающей среды. Заборники второго типа располагаются у наиболее нагретых частей двигателя (обычно монтируется непосредственно на выпускной коллектор), обеспечивая подач к фильтру теплого воздуха. Система из двух заборников воздуха облегчает зимнюю эксплуатацию двигателя, ускоряя его прогрев. Как правило, такая система содержит терморегулятор с заслонкой, изменяя положение которой можно смешивать теплый и холодный воздух для достижения оптимальной температуры поступающей в цилиндры топливно-воздушной смеси.

Воздухозаборники наружные и холодного воздуха делятся на две группы по способу подачи воздуха:

  • Пассивные;
  • Активные.

Пассивные заборники воздуха — это простые устройства в виде пластиковых или металлических труб различной конфигурации, которые обеспечивают лишь подвод воздуха к фильтру. Такую конструкцию имеет большинство воздухозаборников легковых автомобилей и очень многих грузовиков. На наружной стороне данных устройств могут располагаться различные вспомогательные устройства — «грибки» для защиты от пыли и грязи, резонаторы для формирования потока воздуха определенной структуры, сетки, жалюзи и т.д.

Читать еще:  Гетц звук работы двигателя

Активные заборники воздуха — это более сложные устройства, которые не просто доставляют воздух к фильтру, но и решают одну или несколько вспомогательных задач. Наибольшее распространение имеют два вида активных воздухозаборников:

  • Моноциклоны — заборники с завихрителями (неподвижными лопастями, расположенными поперек оси потока воздуха), которые придают потоку воздуха вращение для дополнительной очистки от пыли (за счет центробежных сил) и лучшей наполняемости системы питания. Примером моноциклона служит типичный воздухозаборник тракторов МТЗ в виде грибка, также несколькими циклонами оснащаются современные заборники грузовых автомобилей, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенной запыленности;
  • Вращающиеся заборники — устройства, на наружной стороне которых установлен вращающийся сетчатый барабан с крыльчаткой и завихрителем. Барабан приходит во вращение под действием набегающего потока воздуха, благодаря этому происходит отсеивание крупного мусора и формирование завихренного потока воздуха в системе питания. Также вращение обеспечивает самоочистку наружной поверхности барабана от застревающих частиц загрязнений, поэтому данные устройства используются на автомобилях и различной технике (тракторы, комбайны), эксплуатируемой в условиях повышенной запыленности.

Оба этих воздухозаборника, а также и все заборники с сетками на входе, считаются фильтрами грубой очистки воздуха, которые устраняют проникновение в систему питания крупных частиц (камней, травы и т.д.) и значительно продлевают ресурс воздушного фильтра.

В отдельную группу выделяются воздухозаборники специального назначения — шноркели (шнорхели). Эти устройства используются на внедорожниках и другой технике, которой в процессе эксплуатации приходится преодолевать глубокие водные преграды и двигаться по бездорожью (военная техника, раллийные автомобили). Шноркель представляет собой герметичную трубу, вынесенную на уровень крыши автомобиля — расположение в самой высокой точке автомобиля обеспечивает защиту от воды и грязи. Обычно шноркели оборудуются поворотным заборником, который можно развернуть по ходу или против хода движения автомобиля, он имеет сетку и может оснащаться вспомогательными деталями (для отвода воды, для завихрения воздуха и т.д.).

Наконец, существует большая группа капотных воздухозаборников легковых автомобилей, которые выполняют две функции — формирование направленного потока воздуха и украшение. Эти устройства имеют разнообразный дизайн и привносят во внешний вид автомобиля новые ноты, и, в то же время, обеспечивают интенсивную подачу воздуха в подкапотное пространство или непосредственно к внутреннему заборнику воздуха. Но сегодня распространение получили и чисто декоративные воздухозаборники, которые помогают придать автомобилю более агрессивный, спортивный вид, но практически не оказывают никакого влияния на работу воздушного тракта его системы питания.

Эстетические преимущества воздухозаборника

Конечно, у каждого человека свой вкус, но все же большинство высказывается за привлекательность такого элемента, как воздухозаборник. Он придает автомобилю спортивный, более дорогой вид.

Читать еще:  10w40 заливать в двигатель

Существует огромное количество моделей воздухозаборников, поэтому каждый сможет выбрать наиболее подходящий вариант для своего автомобиля. Однако встречаются и те, кто так и не смог найти стоящий вариант и прибегает к созданию воздухозаборника на капот своими руками. Изготавливается элемент из твердого, прочного пластика, либо же имеет основу из стекловолокна.

Создав воздухозаборник своими руками, можно придать автомобилю еще большую индивидуальность.

Турбонаддув

Наиболее распространенный на данный момент способ поднятия мощности двигателя автомобиля.
1 — улитка компрессора; 2 — корпус; 3 — стопорные кольца; 4 — стяжной хомут; 5 — улитка турбины; 6 — уплотнительное кольцо со стороны турбины (аналогичное есть со стороны компрессора, на рис. его не видно); 7 — колесо турбины; 8 — промежуточные втулки подшипников скольжения; 9 — упорный подшипник скольжения; 10 — колесо компрессора; 11 — гайка

Принцип работы турбонаддува достаточно прост. После того как заведен двигатель, выхлопные газы начинают крутить турбину, которая, в свою очередь связана с компрессором, расположенном во впускном трубопроводе. В результате, давление воздуха во впускных коллекторах подымается. Соответственно, в цилиндры подается больший объем воздуха, что обогащает воздушно топливную смесь кислородом — мощность двигателя возрастает.
При этом стоит заметить, что система обладает определенной энертностью, то есть когда мы нажали на педаль газа турбина только потом стала вращаться быстрее и соответственно компрессор стал больше затягивать, нагнетать воздуха на впуск.
Решением этой проблемы являются конструкции с изменением геометрии впуска TDI от Volkswagen. Система изменяя сопротивления впуска в зависимости от потока поддерживает рабочую величину поступления воздуха.
Системы комбинированного наддува. Когда применяется турбина работающая от коленчатого вала двигателя и классическая турбина работающая от потока выхлопных газов, фактически «подхватывающая» обеспечение возхдухом двигателя на высоких оборотах — TSI от Volkswagen

Читайте также

Для подвода необходимого количества воздуха и поддержания устойчивости работы газотурбинного двигателя на всех режимах полета служат воздухозаборники. Воздухозаборники обеспечивают торможение потока воздуха, повышая его давление перед входом в компрессор. На. [читать подробенее]

На рис. 5 приведена схема электрогидравлической системы типа ЭСУВ, реализующей программное управление конусом и створка­ми воздухозаборника в зависимости от величины &. [читать подробенее]

Выбор типа воздухозаборника и сопла Особую проблему при формировании схемы силовой установки проектируемого самолета представляет собой выбор типа используемых воздухозаборника и сопла. Воздухозаборник и сопло как неотъемлемые части силовой установки требуют. [читать подробенее]

Методы модульного конструирования На рис. 1.12 показан способ разделения двигателя на несколько модулей. Рис. 1.12. Элементы модульной конструкции Применение самолетов все больших и больших размеров означает удешевление воздушных перевозок. Данная концепция. [читать подробенее]

Внешнее светотехническое оборудование Светотехническое оборудование воздушных судов На воздушных судах гражданской авиации различают внешнее и внутреннее светотехническое оборудование.К внешнему светотехническому оборудованию относятся: -. [читать подробенее]

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector