Вопрос

Что такое инжекция набегающего потока воздуха?

Насколько я могу судить, комплект для впуска набегающего потока воздуха выполняет ту же функцию, что и турбокомпрессор или нагнетатель, то есть предназначен для подачи большего количества воздуха в двигатель, что повышает его мощность. Расход топлива также увеличивается, поскольку соотношение воздух-топливо практически не меняется.



В чём разница между системой впуска набегающего потока воздуха и нагнетателем или турбонаддувом?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/25433/what-exactly-is-ram-air-induction

9 Комментариев

  1. Нагнетание воздуха увеличивает объёмный КПД и, следовательно, выходную мощность. Это происходит за счёт устранения разрежения при полностью открытой дроссельной заслонке, когда давление воздуха во впускном коллекторе повышается до 0 бар или выше. При давлении 0 бар можно достичь 100 % объёмного КПД в благоприятных условиях
    Ответ Джордана крайне ошибочен, будь то по незнанию или намеренно....даже подробные и качественные ответы не дают полной картины. Один из комментаторов показал диаграмму, на которой видно, что при скорости 200 миль в час вы получаете 0,7 фунта на квадратный дюйм давления... это наихудший сценарий, потому что эффект сильно зависит от конструкции воздухозаборника и не так однозначен, как в человеческом калькуляторе... кроме того, если без набегающего потока воздуха ваш двигатель не работает с 100-процентным объёмным КПД, то вакуум никогда не будет ниже 2 дюймов ртутного столба, если только двигатель не выключен. Таким образом, на скорости 200 миль в час вы получаете 3 фунта на квадратный дюйм, или около 30 лошадиных сил. Поверьте, даже на обычном автомобиле хорошо спроектированная и герметичная система набегающего потока воздуха даёт огромную прибавку в мощности, а на скорости 60 миль в час разница заметна, когда вы обгоняете какой-нибудь пикап. Чтобы система набегающего потока воздуха была эффективной, воздухозаборник должен быть большим, а входное отверстие — маленьким, и он должен быть напрямую соединён с дроссельной заслонкой. Никаких длинных труб или изгибов. Система Pontiac находится в наихудшем положении и, скорее всего, не окажет никакого влияния. Kawasaki ZXRR находится ближе к благоприятному сценарию.


  1. Система наддува не может сжимать воздух при скорости ниже 370 км/ч. Однако преимущество системы наддува заключается в том, что, когда вы стоите на светофоре в жаркий день, она работает в течение минуты или двух. (Только для современных автомобилей) Тепло из моторного отсека проникает в воздушный короб и воздуховоды.
    Датчик массового расхода воздуха регистрирует более высокую температуру, из-за чего ЭБУ задерживает синхронизацию, чтобы избежать нерегулярных детонаций. Вот почему в жаркие дни после нескольких минут работы на холостом ходу дроссельная заслонка кажется вялой. Набегающий поток воздуха — это, по сути, устройство мгновенного или почти мгновенного охлаждения, которое позволяет маф быстрее считывать показания с более низких температур.


  1. По сути, есть несколько способов увеличить количество горючей смеси в камере сгорания. Самый простой способ — это набегающий поток воздуха или забор холодного воздуха. При этом не используется активное устройство для нагнетания воздуха, а просто используется движение автомобиля и создаваемая им волна давления для нагнетания большего количества воздуха, что заставляет компьютер подавать больше топлива для поддержания правильного соотношения воздуха и топлива.



    Следующим шагом стали турбокомпрессоры и нагнетатели — насосы, которые подают в камеру сгорания больше воздуха и топлива.



    Основное отличие заключается в том, что в набегающем потоке воздуха нет насоса, а есть только воздухоочиститель большего размера, в то время как турбины и нагнетатели — это насосы.



    Надеюсь, это поможет!


  1. Как это выглядит сейчас
  1. Вы действительно хотели сказать 230 миль в час?
  1. Если вам нужен настоящий «воздушный поток», вам нужен J58 от SR-71 Blackbird. «Оптимальное число Маха для перехода на J58 составляло около 2 Махов».
  1. В обычных транспортных средствах, по сути, не используется набегающий поток воздуха. Набегающий поток воздуха — это принудительная подача воздуха за счёт его сжатия (повышения давления) на входе в результате преобразования кинетической энергии (скорости). Воздух считается несжимаемым при скорости ниже 0,3 Маха или 230 миль в час.



    И нагнетатель, и турбокомпрессор выполняют одну и ту же функцию — нагнетают воздух в цилиндр под давлением, превышающим давление окружающей среды. Больше воздуха + больше топлива = больше мощности. Разница в том, что нагнетатель приводится в действие механически, а турбокомпрессор использует энергию отработанных выхлопных газов.



    Вопреки тому, на что может указывать ваша интуиция, воздухозаборник, направленный вперёд, для «захвата» воздуха двигателем не создаёт значительного давления на входе при скорости ниже 0,3 Маха.



    Таким образом, разница заключается в том, что один из них очень эффективен для увеличения мощности (нагнетатели/турбокомпрессоры), а другой — для опустошения вашего кошелька (так называемое «змеиное масло»).



    Погрешность по скорости




    На изображении выше видно, что при скорости 0,3 Маха, если бы вы измерили давление воздуха из-за набегающего потока, оно было бы в пределах 7 % от стандартного давления воздуха. При скорости 0,1 Маха погрешность составляет менее 1 %.




    Коэффициент усиления в фунтах стерлингов за счет скорости




    На этом графике видно, что при скорости 320 км/ч вы получаете 0,7 фунта на квадратный дюйм за счёт эффекта набегающего потока воздуха.




    Для сравнения: нагнетатель с низким давлением наддува обеспечивает давление в 7 фунтов на квадратный дюйм. А турбокомпрессор с высоким давлением наддува может обеспечивать давление до 25 фунтов на квадратный дюйм.


  1. Ram Air — это тип двигателя/впускного коллектора, который компания Pontiac использовала в конце 60-х годов для своих автомобилей GTO. Компания Pontiac назвала его Ram Air. Это была серия двигателей (в основном обозначаемых как I, II, III, IV и V). Самой узнаваемой частью этой комбинации были воздухозаборники на капоте. Вы можете увидеть их на следующих изображениях:



    введите описание изображения здесь



    введите описание изображения здесь



    Вот как на самом деле выглядела установка под капотом:



    введите описание изображения здесь



    Не знаю, видно вам или нет, но на изображении есть две дверцы с вакуумным приводом, которые впускают воздух. Они открываются, когда уровень вакуума в двигателе достаточный, и пропускают холодный воздух прямо через воздушный фильтр.



    Большая часть воздухозаборников Ram Air должна быть открыта на скорости. Предполагалось, что свежий воздух будет поступать в двигатель не только сверху, но и под давлением на скорости, что даст двигателю дополнительный импульс. Насколько это было эффективно на самом деле — дело каждого.



    Позже эта идея была реализована в моделях Pontiac 90-х годов, таких как Trans Am и Grand Am. Однако в этих автомобилях не было вакуумных заслонок, поэтому (так называемый) эффект возникал на любой скорости и при любом положении дроссельной заслонки. Это был не специальный двигатель, а только капот и воздухозаборник. Полагаю, Pontiac оценивал мощность этих автомобилей примерно на 5–15 лошадиных сил выше, чем у стандартных версий. Я уверен, что это наблюдалось только при максимальной мощности.



    Вот изображение новой системы Ram Air, установленной под капотом Grand Am:



    введите описание изображения здесь



    Основное различие между этими автомобилями и автомобилями с супер- или турбонаддувом заключается в том, что в случае с Ram Air вам придётся положиться на законы физики. Воздух всасывается перед автомобилем. Капот и передняя часть автомобиля создают перед собой небольшую волну давления (основание лобового стекла — ещё одно место, где воздух находится под более высоким давлением... именно поэтому компания Chevrolet создала капот Cowl Induction для Chevelle), которая создаёт небольшое положительное давление внутри воздухозаборника. Это и есть эффект Ram Air.



    Турбокомпрессор/нагнетатель (принудительная подача воздуха или ПВА) использует энергию выхлопных газов (турбокомпрессор) или непосредственно энергию коленчатого вала для создания положительного дисбаланса давления во впускном коллекторе. Это позволяет подавать больше воздуха, а значит, и больше топлива, что увеличивает мощность. Разница в увеличении мощности между системами с поддувом воздуха и ПВА составляет примерно 10:1 (или больше) в пользу ПВА.


  1. Набегающий поток — это просто воздух, который принудительно поступает в движущееся отверстие. Набегающий поток при скорости 0 миль в час фактически отсутствует и, как и аэродинамическое сопротивление, увеличивается в геометрической прогрессии с ростом скорости. Чем быстрее вы движетесь, тем больше воздуха поступает в воздухозаборник.


Вы уже ответили на этот вопрос