что такое инерционный наддув в мотоцикле

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!

Источник

Как появился СИН (система инерционного наддува)?

Довольно длинная история, выхваченная из нескольких этапов жизни, и если я об этом начинаю вспоминать, значит меня уже несколько меньше тянет к конструированию.

Лето 93 года.

У меня еже работало собственное КБ (КБМТС), и что сейчас удивительно что были и заказы. Вот один из них. Делал я двигатель на воздушную подушку для своего приятеля. Проект был технически провокационным, а коммерчески- авантюрным. Вообще время было романтическое для меня как конструктора, заказчики были тоже полны и романтизма, и уверенности. Привлекало меня в этом проекте две вещи:- техническая оригинальность и организация команды. Техническая- это много новизны на грани водного и авиационного, а вот организационная мне казалась уникальна. Заказчик собрал спецов со всей страны, человек семь, что бы построить самый дешевый аппарат на воздушной подушке для 3-4х человек. Мы собирались раз в две недели, и то не все. Мне были поставлены финансовые рамки, и двигатель делал я естественно из «Ураловского 650». За основу был взят кроссовый вариант, которым я еще занимался в отделе главного конструктора на ирбитском мотозаводе. План был такой: довести «650» до 50сил, а потом для надежности перейти на «750».

Ну вот, везли меня как то пассажиром после очередных относительно неудачных испытаний с озера Шарташ. На душе было очень паршиво. Чтобы СВП тронуться от плотика пилот выворачивал мой движок на изнанку. У меня уже сердце «заходилось» при оборотах свыше пяти тысяч и это без пассажиров и груза. Потом на скорости вроде и нормально: три – четыре тысячи, но трогание меня убивало. Проблемой была система питания, правда еще много чего, которое пришлось пройти потом. Я не мог дать мощность на малых оборотах. Карбюраторы были только «наши». И вот в машине, я же не за рулем, пришла мысль поставить по два карбюратора. Да!, мысль была глупая, но другой у меня не было. Хотя… я вспомнил про одну систему, которую мы мучили на заводе в ОГК.

85 год, примерно.

Но автор был чрезвычайно настойчив, если не сказать больше. Предлагал мне стать соавтором и подработать его рацуху, мотивируя тем, что у него уже все знакомые на таких штуках ездят. Да, действительно, зачем же в Англии такую штуку ставили на моторы в 20х года? Поразбирался, оказывается такая штука неплохо работала у англичан, но карбюраторы были ближе, и поток управлялся; короче «вещь» не совсем для Урала. Но что-то меня заинтересовало. Соавтором мне быть «западло», однако образец был разработан с поиском оптимального сечения и закручивания смеси. Когда я его принес в лабораторию двигателей, испытатели встретили меня с раздражением. А потом мне казалось и испытывали с раздражением. Резюме: заводится хорошо, но малых оборотов не держит; мощность на малых заметно выросла, но на 2500 возвращается к старой характеристике. И еще, ЛенКарЗ – поставщик карбюраторов категорически отказался согласовывать это предложение. Короче – конец рацухе.

Лето 93 года.

И вот я надумал установить такую систему на двигатель для СВП. Начитался про системы инерционного наддува больше чем надо, но решил сделать пока самую примитивную с ориентиром на обороты до 3000. Внутренний диаметр трубы 19мм, посредине перекрываемый буферный объем, поток в коллекторе закручивал. Особо на результат не надеялся, но СВП пошла, на двух тысячах отходила от плота и далее набирала скорость. Максимальные обороты были еще слабые, но это мы с зажиганием перестарались с сторону малых. От сердца отлегло, чуть не загубил проект. Для меня это было решение. Я рисовал различные доработки, готовил уже партию в семь двигателей, но грянул гром. Контору заказчика кто-то перекупил, или отобрал, в то время это было часто. Я даже на какие-то разборки попал, видал парней с автоматами. В общем ВСЕ куда-то растворилось, пропало, хотя и заказы пришли из Израиля. Куча вопросов и ничего. Да. а все так хорошо начиналось… К осени у меня еще накрывается проект по кроссовым двигателям для системы ДОСААФ. Я начинаю увольнять конструкторов и технологов – нечем платить. В долгах как в шелках.

Зима 93-94года.

КБМТС остается только с парой новых неустойчивых проектов. Тогда я решился на работу с индивидуальным покупателем. И первым предложением был СИН. Он был упрощен для серийного производства и понятия потребителя. К удивлению его стали брать, сначала торгаши, стоящие у авто мото магазинов, затем магазины, а потом оптовики. Суждений по его эффективности было много, во первых «умников» еще было много, во вторых «практиков» было много. Практически СИН выпускался до 2002года, пока его не задавили подделки. Я не смог конкурировать с подделкой, у которой и шланг не бензостойкий, и коллекторы без механообработки и т.д. и т.д., в общем у них СИН стоил дешевле чем у меня шланг к нему.

В 1994 году в КБМТС пошло производство фильтров, панелей и других аксессуаров для мотоцикла Урал, но первым массовым изделием был СИН.

Источник

Дышите глубже! Система впуска

Часть 2. Система подачи воздуха. Инерционный наддув и турбонаддув воздуха.

Стрелками обозначен путь воздуха во впускной системе Suzuki GSX-R600 2006

В прошлый раз мы с вами остановились на том, как топливо попадает в камеры сгорания двигателя. Однако нашим байкам нужно не только вкусно кушать, но и глубоко дышать. Вот мы сейчас и разберемся с тем, какие существуют способы доставки воздуха к двигателю.

Воздушный фильтр из гофрированной бумаги, Yamaha R1 2001

Фильтрующие элементы любого типа требуют регулярной очистки или замены. При использовании бумажных элементов поры в бумаге все больше забиваются, сопротивление поступающему воздуху возрастает, и смесь переобогащается. Промасленная поверхность поролонового фильтра покрывается частицами пыли, и фильтр утратит способность улавливать «воздушный мусор». Образно говоря, «промыть-намылить-повторить», пока фильтр не станет чистым, а затем пропитать маслом.

Есть один тонкий момент. Большинство производителей устанавливают одноразовые бумажные воздушные фильтры. В то же время, множество тюнинговых фирм (наиболее известные – BMC и K&N) предлагают фильтры, которые подлежат регулярному обслуживанию. Перед райдером встает вопрос – покупать каждый раз оригинальные заводские фильтры, или купить какой-либо aftermarket-продукт, и вовремя проводить простое и не затратное обслуживание. Главное в этом вопросе – купить тот «воздушник», который предназначен именно для стоковой связки «система питания – выпускная система».

Россыпь воздушных фильтров от K&N

Думаю, не стоит упоминать о том, что езда на байке с грязным или давно отслужившим свой срок фильтром существенно укорачивает жизнь двигателю. Кроме того, для достижения необходимого соотношения топливовоздушной смеси пропускная способность фильтра рассчитывается в совокупности с системой питания. А это означает, что забитый или неправильно выбранный фильтр приведет к нарушениям состава топливовоздушной смеси – потеря мощности и рывки при разгоне неизбежны, так что заведите себе хорошую привычку вовремя обслуживать «дышалку» мотоцикла.

Углеволоконный корпус воздушного фильтра в сборе с воздуховодами от EVR. Ducati 848

Системы забора воздуха

Подавляющее большинство современных серийных мотоциклов не оснащается системами принудительного нагнетания воздуха, из-за больших габаритов и веса таких систем. Это на автомобиль можно поставить турбонагнетатель без каких-либо потерь – ведь пара лишних килограмм теряется на фоне колоссального притока мощности, который обеспечивает нагнетатель. Однако у конструкторов мотоциклов нет роскоши огромного пространства под капотом и относительной свободы на весах. Все, что могут сделать мотоинженеры – это максимально использовать законы физики, касающиеся динамики воздуха.

Воздухозаборники размещают в зоне максимального лобового давления воздуха

Прототип системы Ram-Air в 70-х годах представила компания Suzuki. В основе этой технологии лежала теория о подаче максимально возможного количества воздуха в систему впуска, с использованием скорости мотоцикла, для забора, направления и сжатия поступающего воздуха. Причем, в силу естественных причин, система работает все лучше и лучше при увеличении скорости – давление воздуха на лобовую часть байка возрастает, и охлажденный воздух через фронтальные заборники под давлением попадает в ресивер (то есть корпус воздушного фильтра). В дальнейшем Ram-Air стал применяться на спортбайках Suzuki GSX-R, под названием SRAD (Suzuki Ram Air Direct). Сейчас все системы этого типа называют Ram-Air, или системами инерционного наддува.

Дела будущие

Последние разработки в области «дыхания» мотоциклов касаются систем с изменяемой геометрией впускного тракта. Пока нельзя утверждать, что такая система есть в каждом дорожном мотоцикле, однако это дело времени. Так было всегда – сначала инновации применяют на топовых моделях, и если они проявят себя как жизнеспособные – удешевляют и устанавливают повсеместно. Причем, у каждого производителя свое видение развития данного направления.

Suzuki использует заслонку в корпусе воздушного фильтра, которая регулирует расход воздуха на входе в фильтр согласно частоте вращения двигателя. В диапазоне от низких до средних оборотов заслонка закрыта. В диапазоне от средних до высоких она открывается. Привод заслонки осуществляется тягой, присоединенной к диафрагме, которая работает от разрежения во впускном коллекторе. Разрежением на диафрагме управляет электромагнитный клапан, а им, в свою очередь, «рулит» электронный блок управления. Такая система регулирует параметры скорости и давления воздуха для их наилучшего соответствия всем диапазонам частот вращения двигателя.

Подход Yamaha еще более технологичен. Система под названием YCC-I (Yamaha Chip-Controlled Intake) дебютировала на YZF-R1 2007 года. Трубки впускного тракта состоят из двух частей. Сервомотор управляет верхней частью, уменьшая или увеличивая длину тракта. Роль ECU состоит в том, чтобы посылать сервомотору соответствующие инструкции, в зависимости от оборотов двигателя и степени открытия дроссельной заслонки. На низких оборотах больше времени между открытием/закрытием клапанов, поэтому верхняя и нижняя части тракта соединяются. Из-за этого волна высокого давления успевает пройти весь путь и отразиться как раз вовремя, чтобы на такте впуска воздух стремительно «всосался» в цилиндры. На высоких оборотах тракт разъединяется, и за счет этого становится короче (работает только его нижняя часть). За счет укорачивания тракта волна высокого давления успевает отразиться и «впихнуть» максимальное количество воздуха в цилиндры, несмотря на меньшее время между открытием/закрытием клапанов. Как результат – эффективное наполнение цилиндров воздухом и плавная реакция на ручку газа. В 2008 году YCC-I установили также на YZF-R6, где она еще раз доказала свою высокую эффективность.

2009 R1, низкие обороты

Эти технологии – пример остроумного мышления мотоинженеров, которое позволило мотоциклам дышать максимально эффективно, с толком используя «стихию ветра». Однако есть и более прямолинейный путь увеличения мощности.

Don’t mess with Mr. T

Если инерционный наддув (или, в случае с YCC-I – резонансный) – это разумное и эффективное решение для байка, то принудительная подача воздуха – это культ излишества. И сейчас мы с вами разберемся, почему.

Наддув и турбонаддув – два типа принудительного наполнения. Применяется для увеличения индикаторного КПД за счет нагнетания максимального количества воздуха в двигатель. Есть два способа осуществления нагнетания:

• Нагнетатель – это компрессор с непосредственным механическим приводом от двигателя.
• Турбонагнетатель – компрессор, привод которого осуществляется за счет энергии отработавших газов.

В 80-х годах наблюдалось обострение интереса производителей к турбонаддуву, как к методу получения большей мощности от двигателя заданного объема. Японцы поспешили представить несколько моделей с турбонагнетателями объемом от 500 до 750 кубиков, однако они не смогли утвердить прочное направление, и за ними не последовало никаких разработок в этой области.

Турбо-восьмидесятые, Yamaha XJ650T 1980

Разрез турбонагнетателя

А работает турбонаддув так. Турбонагнетатель состоит из компактной турбины, которая приводится в действие отработавшими газами. Она вращается с очень высокой скоростью (порядка 180 000 оборотов в минуту!). На другом конце вала расположен центробежный компрессор, применяющийся для нагнетания воздуха в двигатель под давлением, намного превышающем атмосферное. При увеличении объемов воздуха, попадающего в камеры сгорания на каждом такте впуска, пропорционально увеличивается количество топлива, которое может быть подано и сожжено. Таким образом, повышается мощность. Также турбина содержит клапан с датчиком давления, предназначение которого – не допустить рост давления во впускном коллекторе выше заданного предела. В большинстве конструкций с турбонаддувом используется система впрыска топлива. ECU контролирует частоту вращения двигателя, температуру и давление наддува для обеспечения постоянной корректировки количества подаваемого топлива. Вы, наверное, уже догадались, что карбюратор не подойдет по причине необходимости соблюдения высокой точности состава смеси. Да и высокое давление будет создавать для карбов кучу технических проблем, что окончательно определяет выбор в пользу впрыска.

Мотоциклетный турбонагнетатель производства E&E

Прирост мощности, который обеспечивает установка турбины – гигантский. Он настолько огромен, что его практически нереально реализовать на обычных дорогах. Впрочем, небезызвестный Ghostrider доказал, что на шоссе можно уживаться и с 500-сильной Хаябусой, было бы желание. А главное – большая и незамутненная вера в то, что с тобой-то ничего никогда не случится, а как же…

Suzuki Hayabusa. 500 лошадиных сил и большая вера в чудо

Поэтому нормальные люди ограничивают использование турбо-байков такими местами, где они действительно приходятся к месту. Например, спринт или драг-рейсинг.

Надеюсь, вы получили представление о том, что происходит «на вдохе» вашего мотоцикла. В следующих раз разговор пойдет о «выдохе», то есть о выхлопной системе. До скорого!

Комментарии

Ваще «пятерочки» за все статьи.
И большое спасибо!

Помню начинал увлекаться мотоциклами где-то в 2002 году. В журналах часто употребляли «умные» термины, а разъяснений никто не давал.
Приходилось долго самому разъяснять.

Почитал бы такие статьи раньше, может уже другим человеком бы стал!

Источник

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.

Источник