Comment fonctionnent les collecteurs d'admission à longueur variable?

J'ai entendu que de nombreux constructeurs automobiles l'utilisaient pour améliorer la puissance et le couple.

Ils le font en modifiant la longueur du collecteur, j'espère une meilleure explication schématique.

La longueur des glissières d'admission a certains effets sur le fonctionnement du moteur. Par exemple, des patins d'admission plus longs sont utilisés pour améliorer le couple à l'extrémité inférieure (couple à bas régime) tandis que des patins à admission plus courts améliorent la puissance à haut régime (puissance à haut régime). Les longueurs varient d'un moteur à l'autre ainsi que les objectifs de chaque véhicule que le moteur alimentera.

Vous devez également prendre en compte le diamètre de chaque coureur. Tout est en corrélation avec la masse et la vitesse du flux d'air. Grâce à la plage de régime, la vitesse du flux d'air dans les coureurs augmente, mais à un moment donné, elle atteint son maximum et ne peut pas aller plus vite, ce qui sera limitant. À mesure que la vitesse du flux d'air augmente, l'inertie augmente également. Au bas de la course d'admission, l'inertie du flux d'air aidera à pousser un peu plus d'air dans le cylindre, ce qui contribuera à la puissance. Mais si le coureur n'est pas optimal, cela ne peut pas arriver.

Par exemple, un patin long et de plus petit diamètre aidera le couple à bas régime car il atteindra la limite de vitesse plus tôt, mais il nuira à la puissance maximale car il est trop restrictif. Un patin court et de grand diamètre aidera à la puissance maximale car il atteindra la vitesse maximale plus tard, mais il n'aidera pas le couple à bas régime car il ne peut pas obtenir une vitesse suffisante pour créer l'inertie.

Maintenant que vous savez quelles sont les différences entre les longueurs de coureurs, vous pouvez imaginer pourquoi avoir un collecteur de coureurs de longueur variable serait une bonne idée. Tu reçois le meilleur des deux mondes. Avec un collecteur normal, vous devez choisir le collecteur exact pour quels que soient vos objectifs. Si vous prévoyez de faire beaucoup de courses de dragsters, alors probablement un collecteur avec des coureurs pour soutenir la puissance haut de gamme serait le meilleur endroit comme si vous faisiez de l'autocross là où vous êtes dans la plage de régime bas de gamme la plupart du temps , vous pouvez choisir un collecteur pour améliorer au mieux le couple à bas régime. Tout varie et il n'y a pas de bonne ou de mauvaise réponse pour toutes les applications. Mais il va y avoir un compromis.

Pour le conducteur quotidien normal, vous ne voulez pas faire de compromis car vous avez besoin du couple bas de gamme pour contourner le feu stop pour arrêter le feu, mais vous avez également besoin de cette puissance en plus pour fusionner sur l'autoroute ou dépasser quelqu'un.

Les collecteurs de coureurs de longueur variable utilisent une vanne pour basculer entre deux coureurs en fonction de ce que la situation appelle. Lorsque la charge du moteur est élevée (bas régime), le collecteur commute pour utiliser un patin plus long et plus petit pour obtenir le couple à bas régime. Lorsque la charge du moteur est faible (régime élevé), le collecteur commute pour utiliser un patin plus court et plus grand pour aider à la puissance au sommet. Le meilleur des deux mondes.

Avertissement : Ceci est une explication simplifiée des collecteurs d'admission et des coureurs. Il y a tout un monde de science entre les réservoirs de surtension, plus de dynamique de flux d'air comme la turbulence, le tourbillon, etc. Et bien sûr, en ce qui concerne les moteurs à induction forcée (turbo, super chargeurs), ces règles changent.

Edit: Voici une image

Vous pouvez voir comme décrit dans l'un des commentaires, il y a un arbre qui contrôle un ensemble de papillons. L'arbre tournera, ce qui repositionnera les papillons en modifiant efficacement les propriétés du patin. L'arbre est modulé sous vide dans cette image comme vous pouvez le voir (démarrez la liaison et travaillez à gauche). Il y a un modulateur en forme de cloche auquel est attachée une ligne de vide. Les modernes peuvent utiliser des méthodes plus électroniques.

Les prises à longueur variable augmentent la pression de l'air entrant dans le collecteur d'admission grâce à un phénomène physique appelé résonance de Helmholtz .

Il est également connu sous le nom de suralimentation dynamique car il évite l'utilisation d'un appareil mécanique (compresseur / ventilateur) pour augmenter la pression d'air d'admission.

Comment le Helmholtz augmente-t-il la pression atmosphérique?

Sans devenir trop technique, toute géométrie d'admission d'air a une certaine fréquence Helmholtz qui lui est associée, tout comme la façon dont souffler sur le col d'une bouteille ouverte produit une certaine note ou hauteur.

À cette fréquence, les molécules d'air vibrent davantage, entraînant une pression plus élevée.

Alors, pourquoi la variation de la géométrie d'admission efficace aide-t-elle?

Le régime moteur déterminera la fréquence d'ouverture et de fermeture des soupapes d'admission. Ces valves génèrent des impulsions qui se traduisent par une signature de fréquence.

L'idée derrière la variation de la géométrie efficace est de faire en sorte que la fréquence Helmholtz de l'admission d'air se synchronise avec la fréquence demandée par le moteur sur une plage de régimes .

Cela fait entrer de l'air d'admission dans les cylindres à une pression plus élevée. Il va sans dire:

▲ Air Pressure → ▲ Bang → ▲ Torque → ▲ Power

Alors, comment les fabricants varient-ils la géométrie d'admission?

Il existe de nombreuses façons, chacune avec ses propres avantages et inconvénients:

• Allonger / raccourcir les coureurs d'admission

  La Mazda 787B, vainqueur au Mans en 1991, en est un exemple précoce; la vidéo YouTube liée montre les coureurs d'admission glissant de haut en bas comme un trombone.

  ▲ RPM → ▼ Length required
  

• Régulation entre deux coureurs d'admission de longueurs différentes

  C'est ce que décrit la réponse de DustinDavis . Imaginez de l'air circulant à travers deux glissières d'admission, une longue et une courte.

  À la fin du coureur, une vanne papillon détermine la quantité d'air aspirée par chaque coureur à son tour. La modification de la position de la vanne modifie la longueur d'admission effective

• Systèmes d'admission oscillants

  Ces configurations utilisent l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission pour contrôler la géométrie efficace de l'admission.

Alors pourquoi cette configuration n'est-elle pas plus courante?

Souvent, les coûts l'emportent sur les avantages. Autant que nous le souhaitons, le pouvoir n'est pas tout.

De plus, cette configuration n'offre que des gains de puissance / couple modestes. Les gains typiques seront dans le 3-5% ballpark avec cette approche.