Fördelarvakuum

Ej att förväxla med Vakuumgrenrör .

Grenrörsvakuum , eller motorvakuum i en förbränningsmotor är skillnaden i lufttryck mellan motorns insugningsrör och jordens atmosfär .

Grenrörsvakuum är en effekt av en kolvs rörelse på induktionsslaget och det strypta flödet genom ett gasreglage i en motors insugningsrör. Det är ett mått på mängden begränsning av luftflödet genom motorn, och därmed på den oanvända kraftkapaciteten i motorn. I vissa motorer används grenrörsvakuumet också som en hjälpkraftkälla för att driva motortillbehör och för vevhusventilationssystemet .

Fördelningsdammsugare ska inte förväxlas med Venturi-dammsugare , som är en effekt som utnyttjas i förgasare för att skapa en tryckskillnad som är ungefär proportionell mot massluftflödet och för att bibehålla ett något konstant luft/bränsleförhållande . Den används också i lätta flygplan för att ge luftflöde för pneumatiska gyroskopiska instrument.

Översikt

Luftflödet genom en förbränningsmotor är en viktig faktor som bestämmer hur mycket kraft motorn genererar. De flesta bensinmotorer styrs genom att begränsa det flödet med en gasreglage som begränsar insugningsluftflödet, medan en dieselmotor styrs av mängden bränsle som tillförs cylindern och har alltså ingen "gas" som sådan. Samlingsvakuum finns i alla naturligt aspirerade motorer som använder gasreglage (inklusive förgasade och bränsleinsprutade bensinmotorer som använder Otto-cykeln eller tvåtaktscykeln ; dieselmotorer har inga gasspjäll).

Massflödet genom motorn är produkten av motorns rotationshastighet, motorns deplacement och tätheten av insugningsströmmen i insugningsröret. I de flesta applikationer bestäms rotationshastigheten av applikationen (motorhastighet i ett fordon eller maskinhastighet i andra applikationer). Volymen är beroende av motorgeometrin, som i allmänhet inte är justerbar medan motorn är i bruk (även om en handfull modeller har denna funktion, se variabel cylindervolym ). Begränsning av inflödet minskar densiteten (och därmed trycket) i insugningsgrenröret, vilket minskar mängden energi som produceras. Det är också en stor källa till motormotstånd (se motorbromsning ), eftersom lågtrycksluften i insugningsröret ger mindre tryck på kolven under insugningsslaget.

När gasreglaget öppnas (i en bil trycks gaspedalen ned) är omgivande luft fri att fylla insugningsröret, vilket ökar trycket (fyller vakuumet). En förgasare eller bränsleinsprutningssystem tillför bränsle till luftflödet i rätt proportion, vilket ger energi till motorn. När gasen öppnas hela vägen utsätts motorns luftinsugningssystem för fullt atmosfärstryck, och maximalt luftflöde genom motorn uppnås. I en naturligt aspirerad motor begränsas uteffekten av det omgivande barometertrycket . Kompressorer och turboladdare ökar grenrörstrycket över atmosfärstrycket.

Modern utveckling

Moderna motorer använder en sensor för absolut tryck i grenröret (förkortat MAP ) för att mäta lufttrycket i insugningsröret. Fördelarens absoluta tryck är en av en mängd parametrar som används av motorstyrenheten ( ECU ) för att optimera motorns drift. Det är viktigt att skilja mellan absolut och övertryck när man hanterar vissa applikationer, särskilt de som upplever förändringar i höjd under normal drift.

Motiverade av myndighetsföreskrifter som kräver minskning av bränsleförbrukningen (i USA) eller minskning av koldioxidutsläppen (i Europa), har personbilar och lätta lastbilar utrustats med en mängd olika tekniker (minskada motorer; låsning, multi-utväxling och överväxellåda) variabel ventiltid , forcerad induktion, dieselmotorer, et al.) som gör grenrörsvakuum otillräckligt eller otillgängligt. Elektriska vakuumpumpar används nu ofta för att driva pneumatiska tillbehör.

Fördelarvakuum vs venturivakuum

Samlingsvakuum orsakas av ett annat fenomen än venturi-vakuum , som finns inuti förgasare . Venturivakuum orsakas av venturieffekten som, för fasta omgivningsförhållanden (luftdensitet och temperatur), beror på det totala massflödet genom förgasaren. I motorer som använder förgasare är venturivakuumet ungefär proportionellt mot det totala massflödet genom motorn (och därmed den totala uteffekten). Eftersom omgivande tryck (höjd, väder) eller temperatur förändras kan förgasaren behöva justeras för att bibehålla detta förhållande.

Grenrörstryck kan också "porteras". Portering är att välja en plats för tryckkranen inom gasspjällets rörelseområde. Beroende på gasreglagets läge kan en portad tryckkran vara antingen uppströms eller nedströms om gasreglaget. När gasreglaget ändras kopplas en "portad" tryckkran selektivt till antingen grenrörstryck eller omgivande tryck. Antika (pre- OBD II ) motorer använde ofta portade grenrörstryckkranar för tändningsfördelare och avgasreningskomponenter .

Fördelarvakuum i bilar

De flesta bilar använder fyrtaktsmotorer med Otto-cykel med flera cylindrar anslutna till ett enda inloppsgrenrör . Under induktionsslaget sjunker kolven i cylindern och insugningsventilen är öppen. När kolven sjunker ökar den effektivt volymen i cylindern ovanför den, vilket skapar lågt tryck. Atmosfäriskt tryck driver luft genom grenröret och förgasaren eller bränsleinsprutningssystemet, där den blandas med bränsle. Eftersom flera cylindrar arbetar vid olika tidpunkter i motorcykeln, är det nästan konstant tryckskillnad genom inloppsgrenröret från förgasare till motor.

För att kontrollera mängden bränsle/luftblandning som kommer in i motorn, är en enkel spjällventil (gasspjäll) vanligtvis monterad i början av insugningsröret (strax under förgasaren i förgasade motorer). Fjärilsventilen är helt enkelt en cirkulär skiva monterad på en spindel, som passar inuti rörsystemet. Den är ansluten till bilens gaspedal och är inställd på att vara helt öppen när pedalen är helt nedtryckt och helt stängd när pedalen släpps. Vridspjällsventilen innehåller ofta en liten "tomgångsutskärning", ett hål som släpper in små mängder bränsle/luftblandning i motorn även när ventilen är helt stängd, eller så har förgasaren en separat luftbypass med egen tomgångsstråle.

Om motorn körs under lätt eller obelastad belastning och låg eller stängd gas, finns det ett högt grenrörsvakuum. När gasen öppnas ökar motorvarvtalet snabbt. Motorvarvtalet begränsas endast av mängden bränsle/luftblandning som finns tillgänglig i grenröret. Vid full gas och lätt belastning begränsar andra effekter (som ventilflottör , turbulens i cylindrarna eller tändning ) motorvarvtalet så att grenrörstrycket kan öka - men i praktiken parasitmotstånd på grenrörets inre väggar, plus den restriktiva karaktären hos venturin i hjärtat av förgasaren, gör att ett lågt tryck alltid kommer att ställas in eftersom motorns inre volym överstiger mängden luft som grenröret kan leverera.

Om motorn körs under tung belastning vid breda gasöppningar (som att accelerera från ett stopp eller att dra bilen uppför en backe) begränsas motorvarvtalet av belastningen och minimalt vakuum skapas. Motorvarvtalet är lågt men vridspjällsventilen är helt öppen. Eftersom kolvarna sjunker långsammare än utan belastning är tryckskillnaderna mindre markanta och det parasitiska motståndet i induktionssystemet är försumbart. Motorn drar in luft i cylindrarna vid fullt omgivningstryck.

Mer vakuum skapas i vissa situationer. Vid inbromsning eller vid nedförsbacke kommer gasreglaget att stängas och en låg växel väljas för att styra hastigheten. Motorn kommer att rotera snabbt eftersom väghjulen och transmissionen rör sig snabbt, men fjärilsventilen kommer att vara helt stängd. Luftflödet genom motorn begränsas kraftigt av gasreglaget, vilket skapar ett starkt vakuum på motorsidan av vridspjällsventilen som tenderar att begränsa motorns hastighet. Detta fenomen, känt som motorbromsning , används för att förhindra acceleration eller till och med för att sakta ner med minimal eller ingen bromsanvändning (som när du kör nedför en lång eller brant backe). Denna vakuumbromsning ska inte förväxlas med kompressionsbromsning (alias " Jake-broms ") eller med avgasbromsning , som ofta används på stora dieselbilar. Sådana anordningar är nödvändiga för motorbromsning med en diesel eftersom de saknar en gasreglage för att begränsa luftflödet tillräckligt för att skapa tillräckligt med vakuum för att bromsa ett fordon.

Användning av grenrörsvakuum

Autovac bränslelyftare. På båda bussarna syns den röda Autovac-tanken ovanför och bakom vänster framhjul.

Detta låga (eller negativa) tryck kan användas. En tryckmätare som mäter grenrörstrycket kan monteras för att ge föraren en indikation på hur hårt motorn arbetar och den kan användas för att uppnå maximal momentan bränsleeffektivitet genom att justera körvanor: minimering av grenrörsvakuum ökar momentan effektivitet [ citat behövs ] . Ett svagt grenrörsvakuum under stängda gasspjäll visar att vridspjällsventilen eller interna komponenter i motorn ( ventiler eller kolvringar ) är slitna, vilket förhindrar god pumpverkan av motorn och minskar den totala effektiviteten.

Vakuum var förr ett vanligt sätt att driva hjälpsystem på fordonet. Vakuumsystem tenderar att vara opålitliga med åldern eftersom vakuumslangen blir spröd och känslig för läckor.

Före 1960

  • Vindrutetorkarmotorer - Innan införandet av Federal Motor Vehicle Safety Standards i USA av National Traffic and Motor Vehicle Safety Act från 1966 var det vanligt att använda grenrörsvakuum för att driva vindrutetorkare med en pneumatisk motor. Detta system var billigt och enkelt men resulterade i den komiska men osäkra effekten av vindrutetorkare som går på full hastighet medan motorn går på tomgång, går runt halvfart under cruising och stannar helt när föraren trycker ner pedalen helt.
  • Kraftlåsmotorer
  • "Autovac" bränslelyftare, som använder vakuum för att lyfta bränsle från huvudtanken till en liten hjälptank, från vilken det strömmar genom gravitationen till förgasaren. Detta eliminerade bränslepumpen som i tidiga bilar var en opålitlig artikel.

1960–1990

Vakuumsystem för fordon nådde sin användningshöjd mellan 1960- och 1980-talen. Under denna tid skapades ett stort utbud av vakuumbrytare , fördröjningsventiler och tillbehörsenheter. Som ett exempel, en 1967 Ford Thunderbird använde vakuum för:

  • Vakuumhjälpbromsservon (motorbromsar) använder atmosfärstryck som pressar mot motorns grenrörsvakuum för att öka trycket på bromsarna. Eftersom bromsning nästan alltid åtföljs av stängning av gasreglaget och tillhörande högt grenrörsvakuum, är detta system enkelt och nästan idiotsäkert . Vakuumtankar installerades på släpvagnar för att styra deras integrerade bromssystem.
  • Transmissionsväxlingskontroll _
  • Dörrar för de dolda strålkastarna
  • Fjärrlåsning av bagagerumsspärren
  • Elektriska dörrlås
  • HVAC-luftdirigering - VVS -system för fordon använde grenrörsvakuum för att driva ställdon som styr luftflöde och temperatur.
  • Styrning av värmarens kärnventil
  • Ventilationskontroll bak i kupén
  • Lutbar rattfrigöring

Andra föremål som kan drivas med vakuum inkluderar:

Modernt bruk

Moderna bilar har en minimal mängd tillbehör som använder vakuum. Många tillbehör som tidigare drivits av vakuum har ersatts av elektroniska tillbehör. Några moderna tillbehör som ibland använder vakuum inkluderar:

Fördelarvakuum i dieselmotorer

Många dieselmotorer har inte spjällspjäll. Förgreningsröret är anslutet direkt till luftintaget och det enda sug som skapas är det som orsakas av den nedåtgående kolven utan venturi för att öka den, och motoreffekten styrs genom att variera mängden bränsle som sprutas in i cylindern med en bränsleinsprutning systemet. Detta hjälper till att göra dieslar mycket effektivare än bensinmotorer.

Om vakuum krävs (fordon som kan förses med både bensin- och dieselmotorer har ofta system som kräver det), kan en vridspjällsventil kopplad till gasreglaget monteras på grenröret. Detta minskar effektiviteten och är fortfarande inte lika effektivt eftersom det inte är kopplat till en venturi. Eftersom lågtryck endast skapas vid påkörning (som vid nedförsbackar med stängt gasreglage), inte över ett brett spektrum av situationer som i en bensinmotor, monteras en vakuumtank.

De flesta dieselmotorer har nu en separat vakuumpump ("exhauster") monterad för att ge vakuum hela tiden, vid alla motorvarvtal.

Många nya BMW bensinmotorer använder inte gasreglage vid normal drift, utan använder istället " Valvetronic " insugsventiler med variabelt lyft för att kontrollera mängden luft som kommer in i motorn. Liksom en dieselmotor är grenrörsvakuum praktiskt taget obefintligt i dessa motorer och en annan källa måste användas för att driva bromsservot.

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Manifold_vacuum&oldid=1137271740 "