Кіріспе

Ішкі жанатын қозғалтқыштардағы қысым айырмашылығы
Көптүрлі коллектордағы вакуум, немесе ішкі жанатын қозғалтқыштағы қозғалтқыш вакуумы – қозғалтқыштың сіңіру коллекторы мен Жер атмосферасы арасындағы ауа қысымының айырмашылығы. Көптүрлі коллектордағы вакуум – поршеньнің индукциялық соққы кезіндегі қозғалысының және сіңіру коллекторындағы дроссель арқылы шектеулі ағынның салдары болып табылады. Бұл қозғалтқыш арқылы ауа ағынының қаншалықты шектелгенін көрсететін өлшем, демек, қозғалтқыштың қолданылмаған қуаттық резерві. Кейбір қозғалтқыштарда көптүрлі коллектордағы вакуум қозғалтқыш аксессуарларын және картерлік желдету жүйесін басқару үшін қосымша қуат көзі ретінде де пайдаланылады. Көптүрлі коллектордағы вакуумды карбюраторларда массалық ауа ағынына пропорционалды қысым айырмасын жасау және ауа-отын қатынасын тұрақты деңгейде ұстау үшін қолданылатын Вентури вакуумымен шатастыруға болмайды. Сондай-ақ, ол жеңіл ұшақтарда пневматикалық гироскоптық құралдарға ауа ағынын жеткізу үшін қолданылады.

Шолу

Ішкі жанатын қозғалтқыш арқылы ауа ағынының жылдамдығы қозғалтқыш генерирлейтін қуат мөлшерін анықтайтын маңызды фактор болып табылады. Көптеген бензиндік қозғалтқыштар осы ағынды ауа ағынын шектейтін дроссельмен (газбен) бақылайды, ал дизельдік қозғалтқыш цилиндрге берілетін отын мөлшерімен басқарылады, сондықтан оларда мұндай "дроссель" болмайды. Табиғи түрде атмосфералық ауамен жұмыс істейтін және дроссельді пайдаланатын барлық қозғалтқыштарда (оның ішінде карбюраторлық және отын инжекторлы бензиндік қозғалтқыштарда, Otto циклі немесе екі тактілі циклды пайдаланатындарда; дизельдік қозғалтқыштарда дроссельдік пластиналар жоқ) коллекторлық вакуум болады. Қозғалтқыш арқылы өтетін массалық ағын – қозғалтқыштың айналу жиілігі, қозғалтқыштың көлемі және сорғы коллекторындағы ауа ағынының тығыздығының көбейтіндісі болып табылады. Көптеген жағдайларда айналу жиілігі қолданылуымен анықталады (көліктегі қозғалтқыш жылдамдығы немесе басқа қолданулардағы механизм жылдамдығы). Көлем қозғалтқыштың геометриясына байланысты, ол әдетте пайдалану кезінде реттелмейді (бірақ кейбір модельдерде мұндай мүмкіндік бар, өзгермелі көлемді қараңыз). Кіріс ағынын шектеу сорғы коллекторындағы тығыздықты (соның салдарынан қысымды) төмендетеді, бұл өндірілетін қуат мөлшерін азайтады. Бұл сонымен қатар қозғалтқыштың кедергісінің маңызды көзі болып табылады (қозғалтқыш тежегішін қараңыз), өйткені сорғы коллекторындағы төмен қысымды ауа индукциялық тактіде поршеньге азырақ қысым түсіреді. Дроссель ашылғанда (көлікте газ педалі басылғанда) қоршаған ауа сорғы коллекторын толтырады, қысымды арттырады (вакуумды жояды). Карбюратор немесе отын инжекторлық жүйе ауа ағынына отынды дұрыс пропорцияда қосып, қозғалтқышты энергиямен қамтамасыз етеді. Дроссель толық ашылғанда, қозғалтқыштың ауа индукциясы жүйесі толық атмосфералық қысымға ұшырайды және қозғалтқыш арқылы ауа ағынының максималды деңгейіне жетеді. Табиғи түрде атмосфералық қозғалтқышта шығыс қуаты қоршаған ауа қысымымен шектеледі. Суперчарджерлер және турбочарджерлер коллекторлық қысымды атмосфералық қысымнан жоғары көтереді.

Қазіргі заманғы даму

Қазіргі заманғы қозғалтқыштар сорғыдағы ауа қысымын өлшеу үшін сорғы абсолюттік қысым (қысқаша MAP) сенсорын пайдаланады. Сорғы абсолюттік қысымы – қозғалтқышты басқару блогы (ЭКБ) қозғалтқыштың жұмысын оңтайландыру үшін қолданатын көптеген параметрлердің бірі. Белгілі бір қолданбаларды, әсіресе қалыпты жұмыс кезінде биіктігі өзгеретін жағдайларда абсолюттік және салыстырмалы қысымды ажырату маңызды. Отын тұтынуды азайту (АҚШ-та) немесе көмірқышқыл газы шығарындыларын азайту (Еуропада) талап ететін мемлекеттік реттеулердің нәтижесінде жолаушылар автомобильдері мен жеңіл жүк көліктері түрлі технологиялармен жабдықталды (қозғалтқыштың көлемін кішіреу, бұғаттағыш, көп қатынасты және үдемелі беріліс қоробкалары, өзгермелі клапан уақыты, күштемелі индукция, дизельді қозғалтқыштар және т.б.), бұл сорғыдағы вакуумды жеткіліксіз немесе қолжетімсіз етеді. Пневматикалық жабдықтарды қуаттандыру үшін электрлік вакуумдық сорғылар енді жиі қолданылады.

Манифолдтық вакуум мен вентурилік вакуум

Көптүрлі вакуум карбюратор ішіндегі вентури вакуумынан өзгеше құбылыс салдарынан туындайды. Вентури вакуумы – бұл Вентури эффектісі, ол тұрақты сыртқы жағдайларда (ауа тығыздығы және температурасы) карбюратор арқылы өтетін жалпы массалық ағынға байланысты. Карбюратор қолданылатын қозғалтқыштарда вентури вакуумы қозғалтқыш арқылы өтетін жалпы массалық ағынға (демек, жалпы қуаттылығына) пропорционалды болады. Сыртқы қысым (биіктік, ауа райы) немесе температура өзгерген кезде, осы қатынасты сақтау үшін карбюраторды реттеу қажет болуы мүмкін. Көптүрлі қысым да "портталған" болуы мүмкін. Порттау – дроссельдік клапанның қозғалыс диапазонындағы қысымды алу нүктесін таңдау. Дроссельдік клапанның орнына байланысты, қысымды алу нүктесі дроссельдік клапанның алдында немесе артында орналасуы мүмкін. Дроссельдік клапанның орны өзгергенде, "портталған" қысымды алу нүктесі таңдамалы түрде көптүрлі қысымға немесе сыртқы қысымға қосылады. Ескі (OBD II-ге дейінгі) қозғалтқыштар көбінесе тұтандыру таратушылары мен шығарындыстарды бақылау компоненттері үшін портталған көптүрлі қысымды алу нүктесін пайдаланған.

Көліктегі көпқабатты сыйымдылық

Көбінесе автомобильдер төрт тактілі Отто циклінде жұмыс істейтін, бір кіріс коллекторына жалғанған көп цилиндрлі қозғалтқыштарды қолданады. Сору тактысы кезінде поршень цилиндрде төмен түседі және сору клапаны ашық болады. Поршень төмен түскенде цилиндрдегі көлем артып, төмен қысым пайда болады. Атмосфералық қысым ауаны коллектор мен карбюратор немесе жанармай шашырату жүйесі арқылы итеріп, жанармаймен араластырады. Бірнеше цилиндрлер қозғалтқыш циклының әртүрлі кезеңдерінде жұмыс істейтіндіктен, карбюратордан қозғалтқышқа дейінгі кіріс коллекторындағы қысым айырмашылығы тұрақты болады. Қозғалтқышқа кіретін жанармай-ауа қоспасының мөлшерін реттеу үшін, әдетте сору коллекторының басында (карбюраторлы қозғалтқыштарда карбюратордың астында) қарапайым көбелек клапаны (дроссельді табақша) орнатылады. Көбелек клапаны – құбырдың ішінде орналасқан шпиндельге бекітілген дөңгелек дискі. Ол автомобильдің газ педаліне қосылған, педаль толық басылғанда толық ашылады және педаль босатылғанда толық жабылады. Көбелек клапаны көбінесе кішкентай "бос жүріс кесігін" қамтиды – клапан толық жабылғанда да немесе карбюраторда жеке бос жүріс форсункасы болғанда да қозғалтқышқа аз мөлшерде жанармай-ауа қоспасының өтуіне мүмкіндік беретін тесік. Егер қозғалтқыш аз жүктемемен немесе жүктемесіз жұмыс істеп, газ педалі аздап немесе толық жабылған болса, коллекторда жоғары вакуум пайда болады. Газ педалін ашқанда қозғалтқыштың айналу жылдамдығы тез өседі. Қозғалтқыштың айналу жылдамдығы коллектордағы жанармай-ауа қоспасының мөлшерімен ғана шектеледі. Толық газбен және аз жүктемемен басқа да факторлар (мысалы, клапанның қалқып кетуі, цилиндрлерде турбуленттілік немесе тұтандыру уақыты) қозғалтқыштың айналу жылдамдығын шектейді, сондықтан коллектордағы қысым артады. Бірақ практикалық тұрғыда коллектордың ішкі қабырғаларындағы кедергі, сондай-ақ карбюратордың вентурисінің шектеулігі, қозғалтқыштың ішкі көлемі коллектор жеткізе алатын ауа мөлшерінен асып кеткендіктен, әрқашан төмен қысым орнатылады. Егер қозғалтқыш үлкен жүктемемен және толық ашылған газ педалімен жұмыс істесе (мысалы, тұрақтан жылдамдық алу немесе көлікті төбеге көтеру), онда қозғалтқыштың айналу жылдамдығы жүктемемен шектеледі және минималды вакуум пайда болады. Қозғалтқыштың айналу жылдамдығы төмен, бірақ көбелек клапаны толық ашық. Поршеньдер жүктемесіз қарағанда баяу төмендегендіктен, қысым айырмашылығы айқын байқалмайды және сору жүйесіндегі кедергі шамалы. Қозғалтқыш цилиндрлерге толық атмосфералық қысыммен ауа тартады. Кейбір жағдайларда көбірек вакуум пайда болады. Айналу кезінде немесе төбеден түсетінде газ педалі жабылады және жылдамдықты басқару үшін төменгі беріліс қосылады. Қозғалтқыш жол дөңгелектері мен беріліс механизмінің жылдам қозғалуына байланысты жылдам айналады, бірақ көбелек клапаны толығымен жабық болады. Ауа ағыны газ педалімен күшті шектеледі, бұл көбелек клапанының қозғалтқыш жағында күшті вакуумды тудырады, ол қозғалтқыштың айналу жылдамдығын шектеуге бейім. Бұл құбылыс қозғалтқыш тежелуі деп аталады және жылдамдықты азайту үшін немесе тіпті тежегішті аз немесе мүлдем қолданбай тежеу үшін қолданылады (ұзақ немесе тік төбеден түсетінде). Бұл вакуумдық тежелуді үлкен дизельді жүк көліктерінде қолданылатын қысымды тежеумен (яғни "Джейк тежегішімен") немесе тұнбалы тежеумен шатастыруға болмайды. Мұндай құрылғылар дизельді қозғалтқышты тежеу үшін қажет, өйткені оларда көлікті тежеу үшін жеткілікті вакуум жасау үшін ауа ағынын шектейтін газ педалі жоқ.

Манифолды вакуумның қолданылуы

Бұл төмен (немесе теріс) қысымды қолдануға болады. Манифольд қысымын өлшейтін қысым датчикiн орнатуға болады, ол жүргізушіге қозғалтқыш қаншалықты күшпен жұмыс істейтінін көрсетеді және жүргізу әдеттерін өзгерту арқылы жанармайдың максималды сәтке дейінгі тиімділігіне қол жеткізуге көмектеседі: манифольд вакуумын азайту сәтке дейінгі тиімділікті арттырады. Газ педалі жабық болғандағы манифольдтың нашар вакуумы, көбелек клапанының немесе қозғалтқыштың ішкі компоненттерінің (клапандар немесе поршень сақиналарының) тозуын көрсетеді, бұл қозғалтқыштың тиімді жұмыс істеуіне кедерілтіңіз және жалпы тиімділікті төмендетеді. Бұрын көліктегі қосалқы жүйелерді іске қосу үшін вакуум кеңінен қолданылатын еді. Вакуум жүйелері уақыт өте келе сенімділігін жоғалтады, себебі вакуумдық түтіктер қатайып, жарылуы мүмкін.

Дизельді қозғалтқыштардағы көпқабатты вакуум

Көптеген дизельдік қозғалтқыштарда көбелек клапаны болмайды. Коллектор тікелей ауа түсіруге қосылған, ал сору тек төмен қозғалған поршень арқылы жасалады, оны күшейту үшін вентури жоқ. Қозғалтқыш қуаты отын инжекциясы жүйесі арқылы цилиндрге шашыратылатын отын мөлшерін өзгерту арқылы басқарылады. Бұл дизельдік қозғалтқыштардың бензиндік қозғалтқыштардан гөрі тиімді болуына көмектеседі. Егер вакуум қажет болса (бензин және дизель қозғалтқыштарымен жабдықталуы мүмкін көліктерде мұндай қажеттілік жиі болады), коллекторға газбен байланыстырылған көбелек клапанын орнатуға болады. Бұл тиімділікті төмендетеді және ол вентуриге қосылмағандықтан, тиімділігі төмен болады. Төмен қысым тек асып кету кезінде ғана (мысалы, газ жабық күйде төбеден түскенде) пайда болады, бензиндік қозғалтқыштағыдай көп жағдайда емес, сондықтан вакуумдік резервуар орнатылады. Қазіргі дизельдік қозғалтқыштардың көпшілігіне вакуумды әрқашан, қозғалтқыш жылдамдығына қарамастан қамтамасыз ету үшін жеке вакуум сорғысы ("экзостер") орнатылған. BMW-нің көптеген жаңа бензиндік қозғалтқыштары қалыпты жұмыс кезінде газды пайдаланбайды, керісінше, қозғалтқышқа кіретін ауа мөлшерін басқару үшін "Valvetronic" айнымалы көтеру клапандарын қолданады. Дизельдік қозғалтқыш сияқты, оларда коллекторлық вакуум дерлік болмайды және тежегіш күшейткішін қуаттандыру үшін басқа көз қолданылуы керек.