Wie funktionieren Ansaugkrümmer mit variabler Länge?

Ich habe gehört, dass viele Fahrzeughersteller dies nutzen, um die Leistungs- und Drehmomentwerte zu verbessern.

Sie tun dies, indem sie die Länge des Verteilers verändern. Ich hoffe auf eine bessere diagrammatische Erklärung.

Die Länge der Ansaugkanäle hat bestimmte Auswirkungen auf den Motorbetrieb. Beispielsweise werden längere Einlasskanäle verwendet, um das Drehmoment am unteren Ende (Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen) zu verbessern, während kürzere Einlasskanäle die Leistung am oberen Ende (Leistung bei hohen Drehzahlen) verbessern. Die Längen variieren von Motor zu Motor sowie die Ziele jedes Fahrzeugs, das der Motor antreibt.

Sie müssen auch den Durchmesser jedes Läufers berücksichtigen. Alles korreliert mit Masse und Geschwindigkeit des Luftstroms. Durch den Drehzahlbereich erhöht sich die Geschwindigkeit des Luftstroms in den Läufern, aber irgendwann wird sie maximal und kann nicht schneller werden, was einschränkend sein wird. Wenn die Geschwindigkeit des Luftstroms zunimmt, nimmt auch seine Trägheit zu. Am unteren Ende des Ansaugtakts hilft die Trägheit des Luftstroms dabei, etwas mehr Luft in den Zylinder zu drücken, was die Leistung fördert. Aber wenn der Läufer nicht optimal ist, kann das nicht passieren.

Zum Beispiel hilft ein langer Läufer mit kleinerem Durchmesser dem Drehmoment am unteren Ende, da er früher an die Geschwindigkeitsgrenze stößt, aber die Leistung am oberen Ende leidet, weil er zu restriktiv ist. Ein kurzer Läufer mit großem Durchmesser trägt zur Leistung am oberen Ende bei, da er später die maximale Geschwindigkeit erreicht. Das Drehmoment am unteren Ende wird jedoch nicht unterstützt, da er nicht genügend Geschwindigkeit erhält, um Trägheit aufzubauen.

Jetzt, da Sie die Unterschiede zwischen den Laufradlängen kennen, können Sie sich vorstellen, warum ein Laufradverteiler mit variabler Länge eine gute Idee wäre. Sie bekommen das Beste aus beiden Welten. Mit einer normalen Mannigfaltigkeit müssen Sie die genaue Mannigfaltigkeit für was auch immer Ihre Ziele auswählen. Wenn Sie vorhaben, viel Drag Racing zu fahren, ist wahrscheinlich eine Vielzahl von Läufern zur Unterstützung der Spitzenleistung die beste Wahl, wenn Sie Autocross fahren und die meiste Zeit im unteren Drehzahlbereich sind Wählen Sie möglicherweise einen Verteiler, um das niedrige Drehmoment am besten zu verbessern. Es ist alles unterschiedlich und es gibt keine richtige oder falsche Antwort für alle Anwendungen. Aber es wird einen Kompromiss geben.

Für den normalen Alltagsfahrer wollen Sie jedoch keine Kompromisse eingehen, da Sie das niedrige Drehmoment für das Fahren um das Bremslicht benötigen, um das Bremslicht zu stoppen, aber Sie benötigen diese Leistung auch, um auf der Autobahn zusammenzufahren oder an jemandem vorbeizufahren.

Die Verteiler mit variabler Länge verwenden ein Ventil, um zwischen zwei Läufern hin und her zu schalten, je nachdem, was die Situation erfordert. Wenn die Motorlast hoch ist (niedrige Drehzahl), schaltet der Verteiler, um einen längeren, kleineren Läufer zu verwenden, um das niedrige Enddrehmoment zu erhalten. Wenn die Motorlast niedrig ist (hohe Drehzahl), schaltet der Krümmer auf einen kürzeren, größeren Läufer um, um das Einschalten zu erleichtern. Das Beste aus beiden Welten.

Haftungsausschluss : Dies ist eine vereinfachte Erklärung der Ansaugkrümmer und Läufer. Es gibt eine ganze Welt der Wissenschaft zwischen Ausgleichsbehältern, mehr Luftströmungsdynamik wie Turbulenzen, Verwirbelungen usw. Und natürlich ändern sich diese Regeln, wenn es um Asynchronmotoren (Turbolader, Superlader) geht.

Bearbeiten: Hier ist ein Bild

Sie können sehen, wie in einem der Kommentare beschrieben, gibt es eine Welle, die eine Reihe von Schmetterlingen steuert. Die Welle dreht sich, wodurch die Schmetterlinge neu positioniert werden und die Läufereigenschaften wirksam geändert werden. Die Welle ist in diesem Bild vakuummoduliert, wie Sie sehen können (das Gestänge starten und nach links arbeiten). Es gibt einen glockenförmigen Modulator mit einer daran angeschlossenen Vakuumleitung. Moderne verwenden möglicherweise elektronischere Methoden.

Einlässe mit variabler Länge erhöhen den Druck der Luft, die in den Ansaugkrümmer eintritt, dank eines physikalischen Phänomens, das als Helmholtz-Resonanz bezeichnet wird .

Es ist auch als dynamisches Aufladen bekannt, da die Verwendung einer mechanischen Vorrichtung (Kompressor / Gebläse) zur Erhöhung des Ansaugluftdrucks vermieden wird.

Wie erhöht der Helmholtz den Luftdruck?

Ohne zu technisch zu werden, ist mit jeder Luftansauggeometrie eine bestimmte Helmholtz-Frequenz verbunden, so wie das Blasen über den Hals einer offenen Flasche eine bestimmte Note oder Tonhöhe erzeugt.

Bei dieser Frequenz vibrieren die Luftmoleküle stärker, was zu einem höheren Druck führt.

Warum hilft es dann, die effektive Einlassgeometrie zu variieren?

Die Motordrehzahl bestimmt, wie oft sich die Einlassventile öffnen und schließen. Diese Ventile erzeugen Impulse, die in eine Frequenzsignatur umgesetzt werden.

Die Idee hinter dem Variieren der effektiven Geometrie besteht darin, die Helmholtz-Frequenz des Lufteinlasses über einen Drehzahlbereich mit der vom Motor geforderten Frequenz zu synchronisieren .

Dadurch gelangt Ansaugluft mit einem höheren Druck in die Zylinder. Unnötig zu erwähnen:

▲ Air Pressure → ▲ Bang → ▲ Torque → ▲ Power

Wie variieren Hersteller die Einlassgeometrie?

Es gibt viele Möglichkeiten, von denen jede ihre Vor- und Nachteile hat:

• Verlängerung / Verkürzung der Ansaugkanäle

  Der 1991 in Le Mans ausgezeichnete Mazda 787B ist ein frühes Beispiel dafür. Das verlinkte YouTube-Video zeigt die Ansaugläufer, die wie eine Posaune auf und ab rutschen.

  ▲ RPM → ▼ Length required
  

• Regelung zwischen zwei unterschiedlich langen Ansaugkanälen

  Dies ist, was DustinDavis Antwort beschreibt. Stellen Sie sich vor, die Luft strömt durch zwei Einlasskanäle, einen langen und einen kurzen.

  Am Ende des Läufers bestimmt eine Absperrklappe, wie viel Luft von jedem Läufer nacheinander angesaugt wird. Durch Ändern der Ventilposition wird die effektive Einlasslänge geändert

• Oszillatorische Ansaugsysteme

  Diese Konfigurationen verwenden das Öffnen und Schließen von Einlassventilen, um die effektive Geometrie des Einlasses zu steuern.

Warum ist dieses Setup nicht üblicher?

Oft überwiegen die Kosten die Vorteile. So sehr wir es wünschen, ist Macht nicht alles.

Außerdem bietet dieses Setup nur bescheidene Leistungs- / Drehmomentzuwächse. Typische Gewinne werden bei diesem Ansatz im Bereich von 3-5% liegen.