Insugningssystemet på en fyrtakts bilmotor har ett huvudmål, att få in så mycket luft-bränsleblandning i cylindern som möjligt. Ett sätt att hjälpa intaget är att justera längden på rören.
När insugningsventilen är öppen på motorn sugs luft in i motorn, så luften i insugningsröret rör sig snabbt mot cylindern. När insugningsventilen plötsligt stänger, stannar denna luft och staplar på sig själv och bildar ett område med högt tryck. Denna högtrycksvåg tar sig upp genom insugningskanalen bort från cylindern. När den når slutet av insugningsskenan, där löparen ansluter till insugningsröret, studsar tryckvågen tillbaka ner i insugningsskenan.
Om insugningsskenan har precis rätt längd, kommer den tryckvågen att komma tillbaka till insugningsventilen precis när den öppnar för nästa cykel. Detta extra tryck hjälper till att pressa in mer luft-bränsleblandning i cylindern – fungerar effektivt som en turboladdare.
Problemet med denna teknik är att den bara ger en fördel i ett ganska snävt hastighetsområde. Tryckvågen färdas med ljudets hastighet (vilket beror på luftens densitet) nedför insugningskanalen. Hastigheten kommer att variera lite beroende på luftens temperatur och hastigheten den rör sig, men en bra gissning för ljudhastigheten skulle vara 1 300 fot per sekund (fps). Låt oss försöka få en uppfattning om hur lång intagslöparen skulle behöva vara för att dra fördel av denna effekt.
Låt oss säga att motorn går på 5 000 rpm. Insugningsventilen öppnar en gång vartannat varv (720 grader), men låt oss säga att de förblir öppna i 250 grader. Det betyder att det är 470 grader mellan när insugningsventilen stänger och när den öppnar igen. Vid 5 000 rpm kommer det att ta motorn 0,012 sekunder att svänga ett varv, och 470 grader är cirka 1,31 varv, så det tar 0,0156 sekunder mellan det att ventilen stänger och när den öppnar igen. Vid 1 300 fps multiplicerat med 0,0156 sekunder skulle tryckvågen färdas cirka 20 fot. Men eftersom man måste gå uppför insugningsskenan och sedan komma tillbaka, skulle insugningsskenan bara behöva vara hälften så lång eller ungefär 10 fot.
Två saker blir uppenbara efter att ha gjort den här beräkningen:
Det finns inte för mycket som kan göras åt det första problemet. Ett avstämt insug har sin främsta fördel i ett mycket smalt hastighetsområde. Men det finns ett sätt att förkorta intagslöparna och ändå få lite nytta av tryckvågen. Om vi förkortar inloppsrörets längd med en faktor fyra, vilket gör den till 2,5 fot, kommer tryckvågen att vandra upp och ner i röret fyra gånger innan insugningsventilen öppnar igen. Men den kommer ändå fram till ventilen i rätt tid.
Det finns många krångligheter och knep för intagssystem. Det är till exempel fördelaktigt att få insugningsluften att röra sig så snabbt som möjligt in i cylindrarna. Detta ökar turbulensen och blandar bränslet med luften bättre. Ett sätt att öka lufthastigheten är att använda en insugskanal med mindre diameter. Eftersom ungefär samma volym luft kommer in i cylindern varje cykel, om du pumpar den luften genom ett rör med mindre diameter måste det gå snabbare.
Nackdelen med att använda inloppsrör med mindre diameter är att vid höga motorvarvtal när mycket luft går genom rören, kan begränsningen från den mindre diametern hämma luftflödet. Så för de stora luftflödena vid högre hastigheter är det bättre att ha rör med stor diameter. Vissa biltillverkare försöker få det bästa av två världar genom att använda dubbla insugningsskenor för varje cylinder - en med liten diameter och en med stor diameter. De använder en vridspjäll för att stänga av löparen med stor diameter vid lägre motorvarvtal där den smala löparen kan hjälpa prestanda. Sedan öppnar ventilen upp vid högre motorvarvtal för att minska insugningsbegränsningen, vilket ökar den övre effekteffekten.
Här är några intressanta länkar:
