Εισαγωγή αέρα | Μελέτη και σχεδιασμός
Το άρθρο αυτό πολύ πιθανόν να βοηθήσει προπτυχιακούς φοιτητές/φοιτήτριες. Εμβαθύνει στο σχεδιασμό και τους παράγοντες που κάνουν μια πολλαπλή εισαγωγής πιο αποδοτική.
Οι θεμελιώδης διαφορές των εισαγωγών αέρα για καλύτερη απόδοση είναι ο σχεδιασμός και η τοποθεσία τους.
Σχεδιασμός αγωνιστικής προσέγγισης
Εκμεταλευόμενος την πιο πρόσφατη τεχνολογία για την υπολογιστική μελέτη της ροής στην εισαγωγή, μας μιλάει για όλα όσα πρέπει να γνωρίζουμε, ο σχεδιαστής και κατασκευαστής κυλινδροκεφαλών Τζόν Κωνσταντίνου : “όταν προσπαθείς να δημιουργήσεις ιπποδύναμη, ο σχεδιασμός είναι το Α και το Ω. Στον αέρα δεν αρέσει να κάνει απότομες στροφές. Είναι τόσο απλό.”
Αν μελετήσουμε τη ροή του αέρα σε μία πολλαπλή εισαγωγής που κοιτάζει μπροστά, θα δούμε ότι ο αέρας κάνει στροφή 90°. Δεν είναι ότι καλύτερο. Όμως σε εισαγωγές τύπου αράχνης ,ναι μεν ο αέρας παίρνει απότομη στροφή, αλλά αυτή τη φορά πριν εισαχθεί στους κυλίνδρους έχει ευθεία πορεία και αυτό κάνει τη διαφορά.
Σκοπός των εισαγωγών τύπου γάμα ή κάθετων (πάνω από το καπάκι) είναι να εφαρμοστεί μία πεταλούδα γκαζιού ώστε ο αέρας να φτάνει στους αυλούς της πολλαπλής εισαγωγής με μια ισορροπημένη ροή, με την ελάχιστη τύρβη. Το σημαντικότερο σχεδιαστικό στοιχείο για να γίνει αυτό είναι η ακτίνα της εισαγωγής, δηλαδή πόσο ανοιχτά ή κλειστά θα στρίβει ο αέρας. Όσο πιο μικρή η ακτίνα της στροφής, τόσο πιο απότομα στρίβει ο αέρας (μεγαλύτερη οπισθέλκουσα “drag”).
Με λίγα λόγια η μικρότερη ακτίνα στροφής πριν το πλένουμ (είναι το οβάλ ενιαίο σημείο της εισαγωγής, όπου δημιουργούνται συνθήκες πίεσης) της πολλαπλής, έχει καλύτερη ροή αέρα. Μιλάμε για ακτίνες από 1,5 Χ διάμετρο του αυλού και πάνω.
Επίσης μια πολύ σημαντική παρατήρηση είναι ότι η ακτίνα πρέπει να είναι τουλάχιστον 1,5 φορές η διάμετρος του αυλού. Έτσι έχουμε πιο αποδοτικά αποτελέσματα. Αυτό επειδή η εσωτερική ακτίνα της στροφής είναι ίδια με τη διάμετρο του αυλού.
Παράδειγμα
Αν έχουμε μια πεταλούδα γκαζιού με διάμετρο 100 mm ,τότε η ακτίνα της στροφής θα είναι 150mm (1,5Χδιάμετρος αυλού). Όμως η εσωτερική της διάμετρος θα παραμείνει 100mm, όσο δηλαδή η διάμετρος της πεταλούδας.
Στην εικόνα βλέπουμε τη ροή του αέρα στους αυλούς μιας εισαγωγής στην οποία εισέρχεται μετά από στροφή και ίσως μεγάλη ακτίνα στροφής. Στον πρώτο και τέταρτο αυλό βλέπουμε αρκετή τύρβη. Αυτό σημαίνει ότι για να προγραμματίσουμε το αυτοκίνητο και να βρούμε το καλύτερο δυνατό μίγμα του, θα πρέπει να προσθέσουμε αρκετά περισσότερο καύσιμο στους κυλίνδρους αυτούς για να γίνει η καύση.
Όμως αν η εισαγωγή του αέρα γινόταν με ευθύ αυλό (αποστάτη), τότε αυτός θα μοιράζονταν σωστά με την ελάχιστη δυνατή τύρβη. Οπότε καλύτερη λειτουργία του κινητήρα και πιο σωστός διαμοιρασμός καυσίμου στους κυλίνδρους (ισόποσα). Αυτό συμβαίνει γιατί ο αέρας θα έχει περισσότερο χρόνο να συγκεντρωθεί σε ποσότητα πριν τους αυλούς, οπότε διαμοιράζεται πιο σωστά. Σε αντίθετη περίπτωση (χωρίς αποστάτη) δεν έχει χρόνο. Γι’αυτό προσπαθεί να στρίψει όπως μπορεί και να διαμοιραστεί στους αυλούς, δημιουργώντας όμως τύρβη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να κλέψει από τον κινητήρα ιπποδύναμη.
Βέβαια τα πράγματα και οι μετρήσεις αλλάζουν πολύ όταν υπάρχει βοήθεια από κάποιο υπερσυμπιεστή (supercharger) ή αεροσυμπιεστή (turbocharger).
Οι εικόνες είναι ενδεικτικές για διαφόρους σχέδια πολλαπλών εισαγωγής για ατμοσφαιρικούς κινητήρες. Μπορείτε να δείτε και να καταλάβετε τις διαφορές.
One Comment