Система впуска воздуха

Система впуска воздуха

Многие любители и даже некоторые механики считают, что основой для оптимизации технических характеристик в двигателях с наддувом служит увеличение давления наддува или подача большего количества закиси азота. Однако это утверждение далеко от истины. Давайте вспомним автомобили серии гонок CART Champ в США. Специально сконструированные восьмицилиндровые двигатели гоночных автомобилей, объем которых был ограничен до 2,65 л, были оснащены одним турбокомпрессором с давлением наддува до 0,24 бар и обладали мощностью 900 л.с. Вдругих случаях простые двухклапанные двигатели V8 с толкателями объемом 5,7 л обладают мощностью 1100 л.с. при установке двух турбокомпрессоров и максимальном давлении наддува 1,03 бар. Как удается получить такую мощность на выходе? Конечно же, это не результат высокого давления наддува, а скорее эффективная работа системы впуска и выпуска отработанных газов, что позволяет обеспечить интенсивный поток в цилиндры и из них. Поэтому я считаю, что прежде всего модификации должна подвергнуться система впуска двигателя. В данной главе мы проанализируем все факторы, влияющие на интенсивность потока, начиная с момента попадания воздуха в воздуховод до точки, в которой выпускной канал заканчивается на поверхности головки блока цилиндров. Поэтому мы рассмотрим всю систему впуска, сосредоточившись на оптимизации технических характеристик, а также головку блока цилиндров и распредвал. Проследив путь потока воздуха, мы учтем тот факт, что все препятствия, которые мешают прохождению потока воздуха в атмосферном двигателе, будут еще больше осложнять положение в двигателях снаддувом, так как объемы газов будут намного больше. Даже не думайте, что вам удастся справиться со всеми препятствиями, просто увеличив давление наддува. Также не стоит рассчитывать, что увеличенное давление наддува поможет оптимизировать технические характеристики. Чтобы убедиться в этом, посмотрите на садовый шланг. Открыв вентиль и закрыв сопло на шланге, вы увидите, что давление в шланге будет высоким, однако поток воды через сопло будет незначительным, или его не будет вообще. Если же вы откроете сопло, давление упадет, но поток будет сильнее. Устранив все препятствия, мы получим подобный положительный эффект в двигателе, значительно увеличив плотность заряда вцилиндрах.

Проверка пропускной способности воздушного фильтра и воздушной камеры

Многие считают воздушный фильтр основным препятствием на пути воздушного потока, но в легковых автомобилях, предназначенных для использования в условиях городского движения, прежде чем избавиться от фильтрующего элемента и заменить его элементом, который будет обладать большей пропускной способностью, лучше провести небольшое расследование. Если заводской фильтрующий элемент не засорен, не забит насекомыми и другими посторонними частицами, переход на более «эффективный» элемент, скорее всего, не слишком изменит ситуацию. Часто обнаруживается, что воздушная камера или другие ресиверы во впускном воздуховоде являются настоящими препятствиями на пути потока воздуха.

Этот воздухозаборник автомобиля Subaru Liberty B4 выглядит эффектно, но только тщательная проверка поможет установить, так ли это.

Простым способом проверки системы впуска является поточный стенд, но в качестве недорогой и эффективной альтернативы можно использовать манометр (рис. 14.1). Хотя такая проверка может казаться ненадежной, она поможет вам понять принципы работы системы впуска, и вам действительно захочется обнаружить и устранить все препятствия на пути потока воздуха. Причем они могут находиться не только в воздушном фильтре!

Рис. 14.1. Водяной манометр можно использовать для определения препятствий на пути воздушного потока.

Участки, которые необходимо проверить, показаны на рис. 14.2. В атмосферных двигателях и двигателях с впрыском закиси азота мы можем использовать манометр для проверки всего пути до впускного коллектора. Однако, если установлен нагнетатель или турбокомпрессор, мы не можем проверить сторону высокого давления впускного канала при помощи данного метода.

Рис. 14.2. Двигатели с впрыском закиси азота необходимо проверять, не включая систему впрыска закиси азота, при помощи водяного манометра во всех пяти проверочных точках, чтобы определить, какие именно компоненты системы впуска ограничивают интенсивность потока воздуха. В двигателях, оснащенных нагнетателями или турбокомпрессорами, проверку со стороны высокого давления в системе впуска выполнить при помощи манометра невозможно.

Проверочная точка 1 – перед воздушным фильтром, но после шумоизолятора.

Проверочная точка 2 – после воздушного фильтра, но перед датчиком интенсивности потока воздуха.

Проверочная точка 3 – после датчика интенсивности потока воздуха, но перед резонатором.

Проверочная точка 4 – после резонатора, но перед дроссельной заслонкой.

Проверочная точка 5 – после дроссельной заслонки.

В таблице 14.1 показаны результаты тестирования, проведенного на турбированном двигателе автомобиля Subaru Liberty RS во время испытаний на динамометрическом стенде. Падение давления, которое также можно назвать разрежением, в системе впуска было измерено при помощи водяного манометра длиной 72 дюйма. При выполнении данной проверки в автомобиле высота столбца будет ограничена 24 дюймами, поэтому, как только частота вращения достигнет 5000 об/мин, вы не сможете продолжать проверки.

При использовании водяного манометра посадите ассистента вместе с прибором на заднее сиденье. Полностью открыв дроссельную заслонку, увеличьте частоту вращения с 4000 до 7000 об/мин на третьей передаче, а лучше на четвертой, при движении вверх по склону. Когда стрелка тахометра будет приближаться к каждой 1000, подавайте сигнал ассистенту на заднем сиденье. Он должен регистрировать показания манометра. Вданном случае точность крайне важна. Например, если уровень воды находился между отметками «20» и «30дюймов», запишите точный показатель – 23 дюйма. Выполните проверку трижды, чтобы избежать ошибок. Вы также можете использовать видеокамеру, чтобы записать всю проверку.

Таблица 14.1. Падение давления в системе впуска автомобиля Subaru

Проверочная точка 1 – в воздушной камере перед фильтрующим элементом.

Проверочная точка 2 – в воздушной камере после фильтрующего элемента.

Проверочная точка 3 – в воздуховоде после датчика интенсивности потока воздуха.

Проверочная точка 4 – в воздуховоде после корпуса резонатора.

Корпус резонатора, расположенный за датчиком интенсивности потока воздуха, может легко сократить интенсивность потока воздуха в два раза при использовании заводского фильтрующего элемента.

Теперь давайте разберемся во всех этих цифрах. Стандартное давление воздуха на уровне моря – 1,014 бар, что составляет 29,02 дюйма ртутного столба и 406,9 дюйма водяного столба. Поэтому 1дюйм ртутного столба соответствует примерно 0,03 бар, а 1 дюйм водяного столба– 0,002 бар. Конечно же, у автомобиля Subaru есть проблема, которую нельзя решить, просто заменив воздушный фильтр. При частоте вращения 7000 об/мин сопротивление потоку, вызванное воздушным ресивером перед воздушным фильтром, становится достаточно серьезным, при этом разрежение увеличивается до 36 дюймов водяного столба. И это препятствие возникает еще до попадания воздуха в воздушный фильтр! Опять же при частоте вращения 7000 об/мин препятствие потоку воздуха в фильтр составляет всего 8 мм водяного столба (44 – 36 = 8). Другим серьезным препятствием становится небольшой корпус резонатора, установленный в воздуховоде после датчика интенсивности потока воздуха. Он вызывает разрежение в 12 дюймов водяного столба (60 – 48 = 12). В общем падение давление в системе составит 60 дюймов водяного столба, прежде чем воздух попадет к дроссельной заслонке (а это уже другая история). Это практически 0,15 бар, поэтому давление вместо 1,014 бар составит 0,86 бар. Влияет ли это на мощность двигателя? Что же, давайте разберемся в этом. Устранив препятствия на пути воздушного потока, мы можем увеличить давление наддува на 0,15 бар, при этом температура впускного заряда не увеличится! Это означает, что двигатель мощностью 200 л.с. при наличии подобных препятствий на пути воздушного потока будет обладать реальной мощностью 175–180 л.с.