porównanie kolektora dolotowego dla silnika Volkswagena 1.8 T (Góra) do niestandardowego modelu stosowanego w konkurencji (dół)., W niestandardowym kolektorze prowadnice do portów dolotowych na głowicy cylindra są znacznie szersze i łagodniej zwężane. Różnica ta poprawia sprawność objętościową wlotu paliwa / powietrza w silniku.
konstrukcja i orientacja kolektora dolotowego jest głównym czynnikiem wydajności objętościowej silnika. Nagłe zmiany konturu powodują spadki ciśnienia, w wyniku czego do komory spalania dostaje się mniej powietrza (i/lub paliwa); wysokowydajne kolektory mają gładkie kontury i stopniowe przejścia między sąsiednimi segmentami.,
nowoczesne kolektory dolotowe zwykle wykorzystują prowadnice, pojedyncze rury rozciągające się do każdego portu dolotowego na głowicy cylindra, które emanują z centralnej objętości lub „plenum” pod gaźnikiem. Celem biegacza jest wykorzystanie właściwości rezonansu Helmholtza powietrza. Powietrze przepływa ze znaczną prędkością przez otwarty zawór. Gdy zawór się zamyka, powietrze, które jeszcze nie dostało się do zaworu, nadal ma duży pęd i ściska się o Zawór, tworząc kieszeń wysokiego ciśnienia. To wysokociśnieniowe powietrze zaczyna się równać z powietrzem o niższym ciśnieniu w kolektorze., Ze względu na bezwładność powietrza, wyrównanie będzie miało tendencję do oscylacji: początkowo powietrze w prowadnicy będzie pod niższym ciśnieniem niż kolektor. Powietrze w kolektorze następnie próbuje wyrównać z powrotem do prowadnicy, a oscylacja powtarza się. Proces ten zachodzi z prędkością dźwięku, a w większości kolektorów przemieszcza się w górę iw dół prowadnicy wiele razy, zanim zawór ponownie się otworzy.
im mniejsza powierzchnia przekroju bieżnika, tym większe zmiany ciśnienia w rezonansie dla danego przepływu powietrza. Ten aspekt rezonansu Helmholtza odtwarza jeden wynik efektu Venturiego., Gdy tłok przyspiesza w dół, ciśnienie na wyjściu prowadnicy wlotowej jest zmniejszone. Ten impuls niskiego ciśnienia biegnie do końca wejściowego, gdzie jest przekształcany w impuls nadciśnienia. Impuls ten przenosi się z powrotem przez biegacz i taranuje powietrze przez zawór. Następnie zawór zamyka się.
aby wykorzystać pełną moc efektu rezonansu Helmholtza, otwarcie zaworu wlotowego musi być prawidłowo ustawione, w przeciwnym razie impuls może mieć negatywny wpływ., Stanowi to bardzo trudny problem dla silników, ponieważ rozrząd zaworowy jest dynamiczny i opiera się na prędkości obrotowej silnika, podczas gdy rozrząd impulsowy jest statyczny i zależy od długości prowadnicy wlotowej i prędkości dźwięku. Tradycyjnym rozwiązaniem było dostosowanie długości prowadnicy dolotowej do określonej prędkości obrotowej silnika, w której wymagana jest maksymalna wydajność. Jednak nowoczesna technologia dała początek wielu rozwiązaniom polegającym na elektronicznym sterowaniu rozrządu zaworu (na przykład Valvetronic) oraz dynamicznej geometrii wlotu (patrz niżej).,
w wyniku „dostrajania rezonansowego” niektóre Naturalnie zasysane układy dolotowe pracują z objętościową wydajnością powyżej 100%: ciśnienie powietrza w komorze spalania przed skokiem sprężania jest większe niż ciśnienie atmosferyczne. W połączeniu z tą funkcją projektowania kolektora dolotowego, konstrukcja kolektora wydechowego, a także czas otwarcia zaworu wydechowego mogą być tak skalibrowane, aby osiągnąć większe opróżnienie cylindra. Kolektory wydechowe osiągają próżnię w cylindrze tuż przed osiągnięciem górnego martwego centrum tłoka., Otwierający zawór wlotowy może następnie—przy typowych współczynnikach sprężania-napełnić 10% cylindra przed rozpoczęciem jazdy w dół. Zamiast osiągnąć wyższe ciśnienie w cylindrze, zawór wlotowy może pozostać otwarty, gdy tłok osiągnie dolny martwy środek, podczas gdy powietrze nadal przepływa.
w niektórych silnikach prowadnice dolotowe są proste dla minimalnego oporu. W większości silników biegacze mają jednak zakręty, niektóre bardzo zawiłe, aby osiągnąć pożądaną długość biegacza. Te obroty pozwalają na bardziej kompaktowy kolektor, z gęstszym opakowaniem całego silnika, w rezultacie., Ponadto, te” snaked ” biegacze są potrzebne dla niektórych konstrukcji o zmiennej długości/ split runner i pozwalają na zmniejszenie rozmiaru plenum. W silniku z co najmniej sześcioma cylindrami średni przepływ wlotowy jest prawie stały, a objętość plenum może być mniejsza. Aby uniknąć fal stojących w plenum, jest on jak najbardziej zwarty. Każda z prowadnic dolotowych wykorzystuje mniejszą część powierzchni plenum niż wlot, który dostarcza powietrze do plenum, ze względów aerodynamicznych. Każda prowadnica jest umieszczona tak, aby miała prawie taką samą odległość do głównego wlotu., Biegacze, których cylindry strzelają blisko siebie, nie są umieszczani jako sąsiedzi.
W 180-stopniowych kolektorach dolotowych, pierwotnie zaprojektowanych dla silników gaźnikowych V8, dwóch płaszczyznach, rozdzielony kolektor dolotowy oddziela impulsy dolotowe, których doświadcza kolektor o 180 stopni w kolejności zapłonu. Minimalizuje to zakłócenia fal ciśnienia jednego cylindra z falami ciśnienia drugiego, zapewniając lepszy moment obrotowy dzięki płynnemu przepływowi w średnim zakresie., Takie kolektory mogły być pierwotnie zaprojektowane zarówno dla gaźników dwu-lub czterosuwowych, ale teraz są używane zarówno z korpusem przepustnicy, jak i wielopunktowym wtryskiem paliwa. Przykładem tego ostatniego jest silnik Honda J, który przekształca się w pojedynczy kolektor płaszczyzny około 3500 obr. / min dla większego przepływu szczytowego i mocy.
starsze kolektory rozgrzewające z „mokrymi prowadnicami” do silników gaźnikowych wykorzystywały odprowadzanie spalin przez kolektor dolotowy w celu zapewnienia ciepła parowania., Ilość przepływu spalin była kontrolowana przez zawór dopalacza ciepła w kolektorze wydechowym i wykorzystywała bimetaliczną sprężynę, która zmieniała napięcie w zależności od ciepła w kolektorze. Dzisiejsze silniki z wtryskiem paliwa nie wymagają takich urządzeń.