Коллектор для системы впрыска топлива
Общая компоновка коллектора для системы впрыска топлива будет определяться назначением двигателя. На спортивном двигателе, скорее всего, будет применяться компоновка с одной дроссельной заслонкой на цилиндр.
Двигатель Porsche V-8 для автомобилей Indy демонстрирует каким должен быть высокоэффективный впускной коллектор.
Как правило, коллектор для дорожного автомобиля будет иметь только одну дроссельную заслонку или один многопластинчатый корпус дроссельной заслонки с прогрессивной характеристикой, установленный на ресивере, соединяющем все цилиндры. Компоновка "одна заслонка на цилиндр" дает меньшие потери давления и таким образом больше подходит для максимальной мощности. Однако при наличии одной заслонки (или одного корпуса дроссельной заслонки с прогрессивной характеристикой), во впускном коллекторе создается более четкий сигнал разрежения. Это значительно увеличивает точность, с которой может быть настроено топливо и зажигание на низких оборотах и таким образом такая компоновка лучше подходит для дорожного автомобиля.
Сверху: впускной коллектор последовательного типа с одной дроссельной заслонкой. Внизу: впускной коллектор с индивидуальным и дроссельными заслонками.
Впускной коллектор от Jun для двигателя Toyota 2JZ-GTE. слонкой на цилиндр.
Синхронизация расхода воздуха между цилиндрами при наличии многодроссельного впускного коллектора - совершенно другая задача.
Два различных назначения, тем не менее, имеют много общих особенностей. Оба требуют идеальной формы отверстий для впуска воздуха в рабочие каналы к камерам сгорания. Оба требуют тщательной проработки деталей конструкции, таких как конусность рабочих каналов. Независимо от предназначения двигателя желательно разогнать воздух на пути к камере сгорания. Это делается путем постепенного уменьшения площади сечения рабочего канала по мере его приближения к камере сгорания. Увеличение скорости воздушного потока, в разумных пределах, выгодно, потому что высокая скорость обеспечивает высокую турбулентность топливовоздушной смеси, тем самым, улучшая процесс горения. Также улучшается наполнение камеры сгорания, которое обеспечивает большую мощность.
В симметричном впускном коллекторе (слева) вероятность равного распределения потока к каждому цилиндру выше чем в более компактном несимметричном коллекторе.
Длина воздушных каналов значительно влияет на количество воздуха, которое попадает в цилиндр во время цикла впуска, при работе двигателя на режимах без наддува. Из-за сложности этого процесса он лучше изучен отдельно от турбонагнетателя. Здесь достаточно сказать, что двигатели с более высокими рабочими оборотами требуют более коротких впускных патрубков, а двигатели с низкими рабочими оборотами и моментом в среднем диапазоне оборотов требуют более длинных впускных патрубков.
Двигатель Ferrari F430, прекрасный пример несимметричных впускных коллекторов, каждая дроссельная заслонка работает на 4 цилиндра из 8-ми.
Проекты двигателей с турбонагнетателем будут вообще иметь лучшие характеристики с длинными впускными патрубками, которые обеспечивают плоскую кривую момента на низких оборотах, в то время как турбонагнетатель обеспечивает высокий момент на высоких оборотах. В системах впрыска топлива, где внутри впускных патрубков проходит только воздух, конструкция патрубков может быть любой.
Индивидуальные впускные патрубки от ресивера -полезные деталь конструкции. Пример симметричной конструкции коллектора для Toyota MR2 с двигателем 3S-GTE.
Симметричная компоновка коллектора и патрубков желательна, как для спортивных моторов, так и для уличного использования, по скольку она облегчает равномерное распределение воздуха между цилиндрами.
На примере этого двигателя Toyota GT-one наглядно видны требования к размеру ресивера. Так же можно заметить индивидуальные дроссельные заслонки.
Ресивер
Любой коллектор для двигателя с системой впрыска топлива будет иметь ресивер. Объем ресивера должен быть функцией рабочего объема двигателя - в общем случае 50 -70 % от объема двигателя. Одно из важных мест конструкции коллектора - пересечение впускных патрубков и ресивера. Это пересечение должно быть выполнено в форме раструба.
Ориентироваться надо на лучшие образцы техники. Впускной коллектор для двигателя Audi V8 для гонок на выносливость Le Mans.
Возможно это - форма идеального отверстия для впуска воздуха
Расположение форсунок
К расположению форсунок предъявляются два основных требования. Во-первых, они должны быть сориентированы относительно оси воздушного канала, настолько близко к ней, насколько это возможно. Во-вторых, они должны впрыскивать топливо в точке, в которой скорость воздушного потока максимальна.
Форма пересечения между ресивером и впускным патрубком должна приблизиться к идеальной форме отверстия для впуска воздуха.
Некоторые системы могут иметь такой большой расход воздуха или такой широкий диапазон оборотов, что одна форсунка не сможет обеспечить достаточный расход топлива. В таких случаях потребуется, по крайней мере, вторая топливная форсунка, а иногда и третья. Направление второй форсунки не столь критично как основной, потому что вторая форсунка не используется, до тех пор, пока система не достигнет режима работы при относительно высоком расходе воздуха. В дорожных двигателях, все же желательно направить вторую форсунку вниз по ходу потока. В гоночных двигателях вторая форсунка иногда направляется против потока. Хотя имеющихся данных недостаточно, такая ориентация может обеспечить немного лучшее распыление, и такой вариант расположения форсунки достоин рассмотрения.
Ориентация форсунки. Угол направления форсунки относительно впускного отверстия должен быть насколько возможно меньшим, максимум 20°.
Противо-точная форсунка
Корпус дроссельной заслонки
Корпус дроссельной заслонки обычно является одним из узких мест для воздушного потока в системе турбонаддува. Простая установка дроссельной заслонки большего размера облегчит задачу, но результатом может стать ухудшение эластичности двигателя, резкая реакция на изменение положения дросселя. Открытие большой дроссельной заслонки на небольшой угол обеспечивает большой расход воздуха, но при этом приемистость будет низкой и вялой. При максимальной скорости потока приблизительно 100 м/с потери давления будут приемлемыми.
Скорость потока может быть рассчитана: Скорость =Расход\Площадь
Например: Допустим расход воздуха составляет 8,415 м3/мин и диаметр дроссельной заслонки 50 мм. Тогда
Если бы скорость была более 100 м/с, и дроссельная заслонка не имела бы прогрессивного управления, пришлось бы рассматривать корпус дросселя с двумя заслонками и прогрессивной характеристикой.
Для гоночных двигателей, на которых используется одна дроссельная заслонка на цилиндр, для расчета скорости воздуха можно суммировать площади дроссельных заслонок или просто использовать расход воздуха через один цилиндр и площадь одной дроссельной заслонки. Тем не менее, при этих расчетах также нужно ориентироваться на скорость воздуха около 100 м/с.
Сдвоенные дроссельные заслонки на двигателе Chevrolet V8.
Такого замечательного узла спортивных двигателей как шиберные дроссельные заслонки вообще следует избегать, потому что давление, умноженное на площадь, обычно создает значительную силу. Специальные подшипники и тяги помогут при реализации шиберных заслонок. Вообще, жизнь значительно проще со старой стандартной поворотной дроссельной заслонкой.
Дроссельные заслонки с прогрессивной характеристикой
Установка двух или многодроссельного корпуса дроссельной заслонки с прогрессивной характеристикой может быть заманчивой. Но применение таких узлов нуждается в осторожном подходе, так как они не всегда так хороши, как это может показаться. Лучшее место, для установки дроссельной заслонки с прогрессивной характеристикой - большие двигатели, которые хорошо разгоняются на низких оборотах при небольшом открытии дроссельной заслонки. Старайтесь избегать дросселей с прогрессивной характеристикой на небольших двигателях, которые требуют большого открытия дроссельной заслонки только для того, чтобы автомобиль мог передвигаться.
Коллектор для карбюраторного двигателя
Хотя такие конструкции и находятся в серьезном упадке, тем не менее, будет смонтирована еще не одна система турбонаддува с карбюраторами. Сегодня выпускается такое огромное число впускных коллекторов, что выбор лучшего варианта сводится к внимательному рассмотрению имеющихся на рынке конструкций. Коллекторы, имеющие один канал на цилиндр обеспечивают лучшие характеристики. Они, как правило, будут обеспечивать лучшую управляемость и реакцию двигателя на низких оборотах.
Впускной коллектор для двигателя Holden V8. Обратите внимание на корпус дроссельной заслонки. Для обеспечения требуемой пропускной способности применены две дроссельные заслоки.
Такие коллекторы, конечно, применяются в компоновке с продавливанием воздуха. Обсуждение коллекторов или ресиверов для компоновки с продавливанием воздуха через карбюратор было бы почти таким же, как обсуждение коллекторов и ресиверов для системы впрыска топлива. Следуйте тем же самым правилам, и Вы будете на правильном пути.
Итоги главы
Турбонагнетатель будет работать со штатным карбюратором или штатной системой впрыска топлива?
- со штатным карбюратором - нет
- со штатная система впрыска топлива - нет, не всегда
Никакая система впрыска топлива, используемая сегодня не обеспечит автоматически количество топлива, необходимое для возросшего расхода воздуха, созданного турбонагнетателем. Однако штатная система электронного впрыска топлива хорошо работает на режимах без наддува, поэтому желательно сохранить систему и оставить ее максимально штатной, для простоты ремонта.
Что представляет собой хороший впускной коллектор? Прежде всего - спрямленный путь для воздуха, плавные изгибы, и теплоизоляция. Также важны симметрия и длина каналов.
