Как настроенные впускные каналы работают на вашем автомобиле?

Система впуска на четырехтактном автомобильном двигателе имеет одну главную цель, чтобы в цилиндр попало как можно больше топливно-воздушной смеси. Один из способов помочь воздухозаборнику — настроить длину труб.

Когда впускной клапан на двигателе открыт, воздух всасывается в двигатель, поэтому воздух во впускном канале быстро движется к цилиндру. Когда впускной клапан внезапно закрывается, этот воздух останавливается и скапливается сам по себе, образуя область высокого давления. Эта волна высокого давления проходит вверх по впускному каналу от цилиндра. Достигнув конца впускного патрубка, где патрубок соединяется с впускным коллектором, волна давления отражается обратно во впускной патрубок.

Если впускной канал имеет правильную длину, эта волна давления вернется к впускному клапану, как только он откроется для следующего цикла. Это дополнительное давление помогает наполнить цилиндр топливно-воздушной смесью, эффективно работая как турбонагнетатель.

Проблема с этим методом заключается в том, что он дает преимущество только в довольно узком диапазоне скоростей. Волна давления распространяется со скоростью звука (которая зависит от плотности воздуха) по впускному каналу. Скорость будет немного варьироваться в зависимости от температуры воздуха и скорости, с которой он движется, но хорошим предположением для скорости звука будет 1300 футов в секунду (fps). Давайте попробуем понять, какой длины должен быть впускной канал, чтобы воспользоваться этим эффектом.

Допустим, двигатель работает со скоростью 5000 об/мин. Впускной клапан открывается раз в два оборота (720 градусов), но допустим они остаются открытыми на 250 градусов. Это означает, что между закрытием впускного клапана и его открытием проходит 470 градусов. При 5000 об/мин двигателю потребуется 0,012 секунды, чтобы сделать один оборот, а 470 градусов — это около 1,31 оборота, поэтому между закрытием клапана и его повторным открытием проходит 0,0156 секунды. При скорости 1300 кадров в секунду, умноженной на 0,0156 секунды, волна давления пройдет около 20 футов. Но, поскольку он должен подниматься по впускному желобу, а затем возвращаться, впускной желоб должен быть только вдвое меньше или около 10 футов.

После выполнения этого расчета становятся очевидными две вещи:

1. Настройка впускного патрубка будет иметь эффект только в довольно узком диапазоне оборотов. Если мы повторим расчет при 3000 об/мин, вычисленная длина будет совершенно другой.
2. Десять футов — это слишком много. Трубы такой длины не так-то просто разместить под капотом автомобиля.

С первой проблемой мало что можно сделать. Настроенный впуск имеет свое основное преимущество в очень узком диапазоне скоростей. Но есть способ укоротить впускные каналы и при этом получить некоторую выгоду от волны давления. Если мы сократим длину впускного патрубка в четыре раза, сделав ее равной 2,5 фута, волна давления пройдет вверх и вниз по трубе четыре раза, прежде чем впускной клапан снова откроется. Но он все равно приходит к клапану в нужное время.

В системах впуска много тонкостей и хитростей. Например, полезно, чтобы всасываемый воздух поступал в цилиндры как можно быстрее. Это увеличивает турбулентность и лучше смешивает топливо с воздухом. Одним из способов увеличения скорости воздуха является использование воздухозаборника меньшего диаметра. Поскольку каждый цикл в цилиндр поступает примерно одинаковый объем воздуха, если вы прокачиваете этот воздух через трубу меньшего диаметра, ему придется двигаться быстрее.

Недостатком использования впускных каналов меньшего диаметра является то, что при высоких оборотах двигателя, когда через трубы проходит много воздуха, ограничение меньшего диаметра может препятствовать потоку воздуха. Поэтому для больших потоков воздуха на более высоких скоростях лучше иметь трубы большого диаметра. Некоторые автопроизводители пытаются получить лучшее из обоих миров, используя двойные впускные каналы для каждого цилиндра - один с малым диаметром и один с большим диаметром. В них используется дроссельная заслонка для перекрытия рабочего колеса большого диаметра при более низких оборотах двигателя, когда узкий рабочий орган может повысить производительность. Затем клапан открывается при более высоких оборотах двигателя, чтобы уменьшить ограничение впуска, увеличивая максимальную выходную мощность.

Вот несколько интересных ссылок:

• Как работают автомобильные двигатели
• Как работает карбюратор?
• В чем разница между турбокомпрессором и нагнетателем в автомобиле?
• Как лучше всего увеличить мощность двигателя моей машины?