Collettore di aspirazione.
Nei motori a iniezione di benzina con carburatore o corpo farfallato, il collettore di aspirazione si riferisce al condotto di aspirazione che va da dietro il carburatore o il corpo farfallato fino a prima della luce di aspirazione della testata del cilindro. La sua funzione è quella di distribuire la miscela aria-carburante a ciascuna luce di aspirazione del cilindro tramite il carburatore o il corpo farfallato.
Nei motori a iniezione indiretta o diesel, il collettore di aspirazione distribuisce semplicemente aria pulita alle prese d'aria dei cilindri. Il collettore di aspirazione deve distribuire l'aria, la miscela di carburante o l'aria pulita nel modo più uniforme possibile a ciascun cilindro, in modo che la lunghezza del canale del gas nel collettore di aspirazione sia la più possibile uguale. Per ridurre la resistenza al flusso del gas e migliorare la capacità di aspirazione, la parete interna del collettore di aspirazione dovrebbe essere liscia.
Prima di parlare del collettore di aspirazione, pensiamo a come l'aria entra nel motore. Nell'introduzione al motore, abbiamo accennato al funzionamento del pistone nel cilindro: durante la fase di aspirazione, il pistone si muove verso il basso creando un vuoto nel cilindro (ovvero, la pressione diminuisce), in modo da generare una differenza di pressione con l'aria esterna, permettendo così all'aria di entrare nel cilindro. Ad esempio, tutti avranno visto come l'infermiera aspira il farmaco nel contenitore per l'iniezione durante un'iniezione! Se il contenitore per l'iniezione rappresenta il motore, quando il pistone si muove verso l'esterno, il liquido viene aspirato nel contenitore, ed è così che il motore aspira l'aria nel cilindro.
Grazie alla bassa temperatura della parte terminale di aspirazione, i materiali compositi sono diventati un materiale molto diffuso per i collettori di aspirazione: essendo leggeri e lisci all'interno, possono ridurre efficacemente la resistenza e aumentare l'efficienza dell'aspirazione.
Motivo del nome
Il collettore di aspirazione si trova tra la valvola a farfalla e la valvola di aspirazione del motore. Il nome "collettore" deriva dal fatto che, dopo che l'aria entra nella valvola a farfalla, dopo il sistema di smorzamento del flusso d'aria, il condotto si divide in base al numero di cilindri del motore. Ad esempio, un motore a quattro cilindri ha quattro condotti, mentre un motore a cinque cilindri ne ha cinque, e l'aria viene immessa nei rispettivi cilindri. Nei motori ad aspirazione naturale, poiché il collettore di aspirazione si trova dopo la valvola a farfalla, quando quest'ultima è aperta, i cilindri non riescono ad aspirare aria a sufficienza, con conseguente elevata depressione nel collettore. Quando la valvola a farfalla viene aperta, la depressione nel collettore di aspirazione diminuisce. Pertanto, nei motori a iniezione di carburante, viene installato un manometro sul collettore di aspirazione per fornire alla centralina elettronica (ECU) i dati relativi al carico del motore e all'iniezione della giusta quantità di carburante.
Diversi usi
La depressione nel collettore di aspirazione non viene utilizzata solo per fornire segnali di pressione per determinare il carico del motore, ma ha molteplici applicazioni! Anche i freni, ad esempio, necessitano della depressione del motore come assistenza; pertanto, all'avvio del motore, il pedale del freno risulterà molto più leggero grazie a questo effetto. Alcuni meccanismi di controllo della velocità costante utilizzano anch'essi la depressione nel collettore di aspirazione. Se questi tubi del vuoto presentano perdite o sono stati modificati in modo improprio, si possono verificare disturbi al sistema di controllo del motore e problemi al funzionamento dei freni. Si consiglia pertanto ai lettori di non apportare modifiche improprie ai tubi del vuoto per garantire la sicurezza alla guida.
Design intelligente
Anche la progettazione del collettore di aspirazione richiede una notevole conoscenza. Affinché le condizioni di combustione siano uniformi in ogni cilindro del motore, la lunghezza e la curvatura del collettore di aspirazione dovrebbero essere il più possibile simili. Poiché il motore funziona a quattro tempi, ogni cilindro viene aspirato in modo pulsato e, in linea di massima, un collettore più lungo è più adatto al funzionamento a bassi regimi, mentre un collettore più corto è più adatto al funzionamento ad alti regimi. Pertanto, alcuni modelli utilizzano collettori di aspirazione a lunghezza variabile o a lunghezza variabile continua, in modo che il motore possa esprimere prestazioni migliori in tutte le gamme di velocità.
superiorità
Il principale vantaggio di un collettore di aspirazione in plastica è il suo costo inferiore e il peso ridotto. Inoltre, poiché la conduttività termica del PA è inferiore a quella dell'alluminio, la temperatura dell'iniettore del carburante e dell'aria in ingresso è più bassa. Ciò non solo migliora le prestazioni di avviamento a caldo, aumentando la potenza e la coppia del motore, ma riduce anche, in una certa misura, la dispersione di calore nel condotto durante l'avviamento a freddo, accelerando l'aumento della temperatura dei gas. Inoltre, la superficie liscia delle pareti del collettore di aspirazione in plastica riduce la resistenza al flusso d'aria, migliorando così le prestazioni del motore.
In termini di costi, il costo del materiale del collettore di aspirazione in plastica è sostanzialmente lo stesso di quello del collettore di aspirazione in alluminio, e il collettore di aspirazione in plastica viene formato in un unico pezzo, con un'elevata percentuale di successo; la resa della fusione del grezzo del collettore di aspirazione in alluminio è bassa, i costi di lavorazione sono relativamente elevati, quindi il costo di produzione del collettore di aspirazione in plastica è inferiore del 20%-35% rispetto a quello del collettore di aspirazione in alluminio.
Requisiti dei materiali
1) Resistenza alle alte temperature: il collettore di aspirazione in plastica è collegato direttamente alla testata del motore, la cui temperatura può raggiungere i 130-150 °C. Pertanto, il materiale del collettore di aspirazione in plastica deve essere in grado di resistere a una temperatura elevata di 180 °C.
2) Elevata resistenza: il collettore in plastica è installato sul motore per resistere alle vibrazioni del motore automobilistico, al carico di forza inerziale dell'acceleratore e del sensore, al carico di pulsazione della pressione di aspirazione, ecc., ma anche per garantire che il motore non esploda a causa dell'alta pressione pulsante in caso di temperatura anomala.
3) Stabilità dimensionale: i requisiti di tolleranza dimensionale del collegamento tra il collettore di aspirazione e il motore sono molto rigorosi e anche l'installazione dei sensori e degli attuatori sul collettore deve essere molto precisa.
4) Stabilità chimica: il collettore di aspirazione in plastica è a diretto contatto con benzina e liquido antigelo durante il funzionamento. La benzina è un solvente forte e il glicole presente nel liquido di raffreddamento influisce sulle prestazioni della plastica; pertanto, la stabilità chimica del materiale del collettore di aspirazione in plastica è molto elevata e deve essere rigorosamente testata.
5) Stabilità all'invecchiamento termico; il motore dell'auto funziona a temperature ambiente molto estreme, con variazioni di temperatura di esercizio comprese tra 30 e 130 °C, e il materiale plastico deve essere in grado di garantire l'affidabilità a lungo termine del collettore.
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