Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Впуск и выпуск (как повысить мощность малой кровью)

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Сразу хочу сказать, что это не инструкция по повышению мощности, а лишь мои мысли откуда по крошкам можно получить дополнительную мощность. Сами понимаете – чудес не бывает.
Общий смысл в том, чтобы повысить наполняемость цилиндров воздухом. Наполняемость современных двигателей порядка 80-85%, т.е. получается на Спектре двигатель работает на 80% от теоретической мощности. Равносильно тому, что у нас стоял бы двигатель 1,3л со 100% наполняемостью.

Потери в воздухозаборнике составляют до 0,07bar. Это равно примерно 7% мощности. Т.е. если убрать воздухозаборник, то можно получить до +7% к мощности.

2) Далее идет воздушный фильтр.

Но на нем потери минимальны. При стандартных характеристиках установка “нулевика” не даст ничего.

Тут я имею ввиду не то, что все привыкли понимать под ресивером (объем между дроссельной заслонкой и впускным коллектором). Тут ресивер это объем над фильтром (между фильтром и дроссельной заслонкой). Возможно обращали внимание при замене фильтра, что он имеет определенный объем. Этот объем сделали не просто так. Он оказывает влияние в переходных режимах на средних и высоких оборотах.
Например, двигаетесь вы на 5й передаче и 3000 об/мин, и резко нажимаете «газ». Тут двигатель начинает реветь, а ускорение начинает ощущаться только через пару секунд (наверное, обращали внимание). Или каждый раз при переходе на повышенную передачу двигатель как бы подтупливает.
Для сведения время этой тупки к минимуму, необходимо чтобы этот объем был в идеале в 10раз больше рабочего объема двигателя. На Спектре получается 16л, а у нас от силы литра 3.
В общем мощности это не прибавит, но отзывчивости добавит.

4) Впускной патрубок.

Мало того, что он гофрированный, так еще имеет изгибы 90гр. Каждый изгиб 90гр – это потеря 1% воздушного заряда. Выход тут в использовании прямых труб и более плавных изгибов, например, замена 90гр изгиба на 2 по 45гр.

5) Дроссельная заслонка.

Здесь потери составляют до 0,03bar (т.е. 3% к мощности). Эти потери, собственно, из-за самой конструкции заслонки. От них не избавиться. Но могу сказать, что диаметра 55мм хватит до 150лс, 60 мм до 200лс. У Спектры где-то в этом интервале (как выяснил позже всего 50мм).

6) Впускной ресивер.

Его я касаться здесь не буду, т.к. это уже более серьезная доработка. Но тут хочу отметить такой момент:
Если объем равен 60% рабочего объема – моментальная реакция на «газ», меньше мощность;
Если 150% – хуже реакция, больше мощность.
Это 2 наилучших соотношения объемов ресиверов по отношению к рабочему объему. Получены опытным путем.

Следующие пункты не относятся к конструкции впуска.

Если понизить температуру на впуске на 20грС, то это даст до 5% к мощности. Например, температура впуска стандартного двигателя порядка 65грС. (все, я думаю, слышали про холодный впуск – cold air intake).
Замечали, как херово тянет движок в жару? Плюс с меньшей температурой на впуске, меньше возможность детонации.

Это хоть и не относится к впуску/выпуску, но имеет значение при повышении мощности. Их установка даст до 2% к мощности. Плюс обладают рядом преимуществ: им необходим меньший ток для искры, больше срок службы и меньше температура свечи, опять же меньше возможность детонации.

9) Выпускной коллектор.

Тут сказать в 2х словах очень сложно. Но общий смысл в том, что паук и прямоток имеют значение, если они правильно рассчитаны. Это не просто понты или звук. Противодавление на выпуске стандартной выпускной системы составляет до 0,07bar. Можно, конечно, его снизить до 0bar, путем выпуска газов после паука сразу в атмосферу. Но можно сойти с ума, если ездить на таком авто, да и люди вас не поймут.
Наиболее гуманный будет установка прямоточной системы, в ней противодавление ниже в 1,5-2 раза.
При конструировании паук нужно учитывать ряд параметров. Но мы учтем лишь часть моментов:

#схема 4-1 всегда лучше 4-2-1
#если не знаете диаметр трубы, то лучше выбрать меньший
#объем первичной трубы каждого цилиндра должен быть равен 1,8-2,5 рабочего объема цилиндра (на спектре около 400см2, при d=38мм, L должна быть 63-88см)
#чем короче труба, тем на более высоких оборотах она даст эффект.

Паук улучшает продувку цилиндров в момент перекрытия клапанов. А, следовательно, чем больше он вытянет отработавших газов, тем больше войдет свежего заряда и тем выше будет мощность.

Воздухозаборник, т.е. его отсутствие (до 7%)+холодный впуск (до 5%) + иридиевые свечи (до 2%) + другие патрубки (до 1%) = до 15% и это не считая выпуска.

Еще хотел бы затронуть пару интересных фактов:

1)Двигатель убивают 2 вещи: высокие обороты и детонация
2)Давление наддува в 1bar (это до 100% к мощности) дает нагрузку на двигатель всего 20%
Зато увеличение оборотов в 2 раза, увеличивает нагрузку в 4 раза. Т.е. если мы увеличим обороты максимальной мощности с 6000 об/мин до 7000 об/мин, то нагрузка увеличится на 36%.
Это я к тому, что атмо не надежнее турбо. Лучше(безопаснее) увеличить мощность наддувом при тех же оборотах, чем увеличение оборотов за счет широких распредвалов с большим подъемом.
Но это чисто мое мнение.
Так то еще много чего хотел сказать, но не хочу загружать никого:)
Часть этих пунктов я хочу попробовать воплотить – посмотрим, что получится 🙂

Мой же пост, но с активными обсуждениями в группах:

Источник

5. Подача влажного воздуха в ДВС или пусть машина всегда работает ровно как в туман.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

В далекие далекие времена, когда люди ездили на печках, Вообщем рассказывал мне Папа что один кулибин придумал подавать влажный воздух в ДВС(двигатель внутреного сгорания), шланг шел из сапуна подогревал воду и т.д. и т.п.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Сейчас технологии далеко впереди, есть ультразвуковые парагенераторы работающие от 12в. подключить парогенератор не проблема, я думаю где то после ДМРВ, но вот вопрос, какие пропорции?

плюсы: ровная работа двигателя
меньший износ
увеличение мощности
экономия топлива
меньшая детонации смеси

минусы: глушитель быстрее сгниет.

Если кто знает, скиньте пропорции: воздух/влажность

Комментарии 8

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Ультразвуковой парогенератор чисто на 12 вольт существует (сам ультразвуковой элемент)? Тоже давно эта идея маячит ))).
Все ультразвуковые элементы, что я видел на Ютубе, из которых делают самодельные парогенераторы — 24 вольт, почему-то.
Идея совсем простая — банка с поплавком, в поплавке закреплён элемент. Вентилятор не нужен, т.к. пар будет под разряжением поступать в коллектор, а вся эта система без сообщения с атмосферой (получается, что парогенератор в чистом виде использовать не получится, думаю карбюратор или дроссельная заслонка, у кого что, заржавеет )))
Покупать автоувлажнитель, чтобы потом его разломать ради элемента?
Если кто знает, где его (элемент на 12 вольт) приобрести, откликнитесь.
Есть ещё какие мысли?
Автор, 4 года прошло, чего придумал?

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Есть уже и от 5 вольт, накручивают на бутылку. Просто неактуальная идея.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Делают просто впрыск воды еще. С паром интересная идея!

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

все никак руки не дойдут, уже и парогенератор купил.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Но вода либо пар занимает тоже часть места в камере сгорания из этого выводы одно лечим другое калечим

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

в туман же не калечим, так что все нормально.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

В туман выбора нет. А так меньше места для топливовоздушной смеси

Источник

Холодный впуск — теория и практика

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Всем привет!
Решил немного написать о холодном впуске — надеюсь кому-нибудь будет полезно.

Холодный впуск или Cold Air Intake (CAI) — система подачи холодного воздуха во впускной коллектор двигателя.

Состоит из :
1. Фильтра нулевого сопротивления
2. Воздушного тракта.

Используется как на атмосферных, так и на турбо моторах.

Стандартная впускная система чаще всего обладает большим сопротивлением потоку воздуха. Это обусловлено бумажным фильтром и желанием завода изготовителя уменьшить шум. К тому же забор воздуха обычно делают из горячего двигательного отсека. Причем воздух горячий как и из-за забора из подкапотного пространства, так и из-за нагрева пластиковых элементов впускного тракта, расположенных вплотную к двигателю. Все это уменьшает мощность двигателя.

Отличие системы холодного впуска:
1. Фильтр нулевого сопротивления не душит двигатель, пропуская большее количество воздуха.
2. В двигатель поступает более холодный воздух (по отношению к воздуху, нагретому в подкапотном пространстве двигателем).
2. Большее количество кислорода в воздухе, т.к. воздух более холодный.

Основные принципы построения холодного впуска:
1. Забор воздуха из наиболее холодных мест.
2. Удаление фильтра на максимальное расстояние от двигателя.
3. Гладкий впускной тракт — не гофра, чтобы не создавать сопротивление потоку воздуха.
4. По возможности наиболее короткий и удаленный от горячих деталей подкапотного тракт от фильтра до впускного коллектора.
5. Использование жароустойчивых материалов.

Преимущества системы холодного впуска:
1. Увеличение мощности двигателя — немного лошадей и побольше момента. Для амто прирост поменьше, для турбо — существенно больше.
2. Уменьшение шанса получить детонацию.
3. В жаркую погоду двигатель не тупит.
4. Иногда отмечается улучшение реакции двигателя на нажатие педали газа и уменьшение расхода топлива.

Недостатки системы холодного впуска:
1. Характерный шум от фильтра нулевого сопротивления — надо отметить, что некоторым наоборот нравится =)
2. При экстремальных вариантах установки и эксплуатации автомобиля — вероятность гидроудара.

Способы практической реализации системы холодного впуска
Картинки взяты из гугла и фотографий наших работ.
Если кто-то найдет свою систему — прошу не обижаться =).

По способу и месту расположения фильтра
1. Открытый фильтр на штатном месте с/без термоэкраном.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

+ Простота конструкции и установки

— Не сильно то и холодный воздух — система греется как и стоковая
— Фильтр довольно быстро засоряется

2. Закрытый фильтр с на штатном месте.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

+ Система греется меньше из-за закрытого фильтра
+ Фильтр довольно долго остается чистым

— Более сложная конструкция и установка

3. Закрытый фильтр, максимально удаленный от двигателя.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

+ Система греется гораздо меньше из-за закрытого фильтра и его удаления от двигателя
+ Фильтр довольно долго остается чистым

— Сложная конструкция и установка — обычно полный кастом, иногда требующий изменения компоновки подкапотного, например переноса аккумулятора или бачков технических жидкостей

4. Фильтр, максимально близкий к улице
— под крылом у колеса
— вместо фары
— в бампере

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

+ Очень холодный воздух

— Большой риск гидроудара
— Сложная конструкция и установка — надо протащить тракт через половину подкапотного и покромсать родную машину
— Фильтр очень быстро засоряется

По месту расположения забора воздуха
Рассматриваются места забора воздуха при расположении самого фильтра в подкапотном.
Варианты забора воздуха из подкапотного пространства не рассматриваются из-за высокой температуры воздуха в нем.

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

+ Очень холодный воздух

— Надо кромсать фару
— Довольно сложная конструкция
— Фильтр быстро засоряется
— Небольшой шанс гидроудара

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

+ Очень холодный воздух

— Часто надо кромсать бампер
— Довольно сложная конструкция
— Фильтр быстро засоряется
— Шанс гидроудара

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

+ Очень холодный воздух
+ Фильтр довольно долго остается чистым

— Довольно сложная конструкция
— Минимальный шанс гидроудара

Надеюсь эта запись будет интересна и полезна моим читателям!
Всем удачи!

PS Ставить себе на машину холодный впуск или нет, есть в нем смысл или нет — решайте сами. Эта статья всего-лишь небольшое исследование таких систем, не более.

Источник

Физика камеры сгорания. Часть 9. Питание ДВС, или организация подачи топливо-воздушной смеси

Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Смотреть картинку Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Картинка про Как поступает воздух в двигатель автомобиля. Фото Как поступает воздух в двигатель автомобиля

Надеюсь, не я один ждал продолжения своего цикла статей «ФКС», поэтому сегодня мы будем с вами не просто крутить механику, как было в предыдущей серии статей, а уже попробуем запитать ДВС смесью и заставим его работать.

Многим может показаться, что после рассмотрения поведения ШПГ и КШМ целесообразно было бы повращать распредвал и поподнимать клапана, но уверяю вас, что без попытки виртуально завести мотор с неизвестной нам пока конфигурацией газораспределения сразу окунуться в процессы наполнения было бы крайне неудобно. Поэтому мы сегодня представим некоторый бензиновый двигатель внутреннего сгорания и приступим к его оживлению.

Что необходимо, чтобы собранный мотор начал работать? Правильно! Воздух, топливо и зажигание.

Сегодня мы рассмотрим только воздух и топливо.

Согласитесь, бессмысленно лить топливо в цилиндры, когда мы понятия не имеем, сколько же воздуха поступает туда. То же самое можно сказать и про зажигание. Поэтому всё всегда начинается с воздуха.

На самом деле конструктивные особенности атмосферного мотора определяют потребление воздуха. Ни электроникой, ни чем бы то ни было другим эти законы изменить нельзя. Но под мотором я подразумеваю не только столб, а в том числе впуск и выпуск.

Теперь мы начнем вращать (пока принудительно, ибо мы ещё не умеем его питать) коленчатый вал двигателя. Двигатель начинает работать аналогично компрессору. Мы чувствуем разрежение во впускном коллекторе, чувствуем пульсации давления в выпускном коллекторе. Но нужно не забывать, что задача у ДВС не нагнетать куда-либо давление, поэтому выхлоп должен быть открыт в атмосферу.

Как мы раньше заметили, во впуске имеется некоторое разрежение воздуха. Даже при снятой дроссельной заслонке. Это нормально. Воздух принудительно закачивается поршнями из коллектора, но обратно не отдает, а выкидывает в выхлопную систему. Вот с разрежением то мы сейчас и поработаем.

Во-первых, давайте определимся, что такое разрежение? Это некоторое давление ниже значения атмосферного, т.е. 1 бара, или 100 кПа. Многие путаются в понятиях разрежение растёт и давление растёт, особенно, когда сталкиваются с различного рода литературой.

Давайте четко для себя уясним, что нулевое разрежение равно атмосферному давлению. А разрежение в 1 бар (где-то можно встретить понятие отрицательного давления, т.е. — 1 бар) — это нулевое давление, т.е. фактически вакуум. Важно понимать, что как такового отрицательного давления в природе существовать не может, это просто термин для удобства, когда работают с разреженными системами. Разность давлений может быть хоть минус 100 бар, но давление даже в минус 0,0000001 бар существовать не может.

Так вот, когда мы будем говорить «давление» — это абсолютное давление. Когда мы будем говорить «разрежение», то мы будем говорить о разнице атмосферного давления и абсолютного давления системы (отступления ради скажу, что когда говорят, что настройка турбины производится на 0,5 бара, то подразумевается избыточное давление, т.е. по факту имеется ввиду 1,5 бара абсолютного давления).

Итак, вернемся к нашему двигателю. Когда двигатель не вращается, то давление во впускном коллекторе у него равно атмосферному. Когда мы начинаем вращать его, то с повышением оборотов начинает расти разряжение в коллекторе, иными словами — падать абсолютное давление. И чем меньше сечение для проникновения воздуха в коллектор (т.е. щель открытия дроссельной заслонки или открытие клапана холостого хода, или же это жиклер), тем больше будет разрежение на том же моторе при тех же оборотах.

Практика показывает, что в режиме поддержания оборотов оборотов, т.е. для компенсации только внутренних сил, как правило требуется разряжение в 0,6…0,8 бар (или же 0,2…0,4 бара абсолютного давления). О чем это говорит? О том, что не важно, какое количество оборотов вы развиваете мотором, разряжение остается почти одинаковым (изменение не столь значительное, не более 0,1 бара), если не происходит увеличения оборотов. Тут у многих возникает резонный вопрос: как же так? А как же разные объемы двигателей, и как же двигатель может вращаться больше раз в секунду, если давление почти то же самое? Заранее отвечу: для больших объемов двигателей потому и ставят большие дроссельные заслонки и клапана холостого хода открываются на большее значение, а что же касается увеличенных оборотов, то тут ответ в самом вопросе: да, разрежение то же, но количество воздуха, поступающее в цилиндр за единицу времени больше на более высоких оборотах, нежели на низких. Т.е. двигатель всегда стремится выйти на это значение разрежения во впускном коллекторе с небольшими поправками на преодоление возрастающих сил.

Как же меняются обороты двигателя? Мы открываем дроссельную заслонку, увеличивая сечение поступления воздуха, разрежение падает (т.е. давление становится больше и ближе к атмосферному), поэтому происходит увеличение оборотов до тех пор, пока разрежение в коллекторе опять не достигнет требуемого нам значения.

Как же узнать, сколько воздуха в попугаях попадает в цилиндры? Тут на помощь приходит закон Менделеева-Клапейрона. Он, правда, для идеального газа, но поможет нам понять суть для абсолютно неидеального воздуха:

p — абсолютное давление (в Па),
V — объем воздуха (в кубических метрах),
m — масса воздуха (в г),
R — универсальная газовая постоянная ( R = 8,314 ДЖ/(моль*К) ),
T — температура воздуха (в Кельвинах),
М — молярная масса воздуха (28,98 г/моль)

Для знатоков системы Си поясню, что умышленно ввел граммы, а не килограммы, ибо они сокращаются для массы и молярной массы.

Итак, хорошо, что немного освежили курс физики, но пока это нам абсолютно ничего не дает. Едем дальше:

выразим массу через давление:

А вот это нам уже что-то да даёт. Используя эту формулу, мы можем посчитать, сколько воздуха поступает в двигатель за полный цикл, т.е. 2 оборота (помним, что сейчас мы ведём речь о четырехтактном моторе).

Таким образом, подставив вместо V рабочий объём двигателя, мы сможем высчитать массу воздуха, потребляемую двигателем за два оборота. Должен отметить, что на практике за объем принимается не совсем объем двигателя, а вводится понятие коэффициент наполнения, который может быть как меньше, так и больше 1-цы, причем его значение может меняться от оборотов. Но этим как раз и занимается наука о газораспределении, и именно поэтому мы пока отложили данный вопрос. Пока же будем считать, что коэффициент наполнения у нас всегда равен единицы.

Итак, приходим у некоторому примеру:

Давление во впуске — 30 к Па (как писали выше),
Объем двигателя — 2 литра, или же 0,002 кубических метра,
Температура воздуха — 27 градусов по Цельсию (Или же 300 К).

m = p*V*M/ (R*T) = 30 000 Па * 0,002 м3 * 28,98 г/моль / (8,314 ДЖ/(моль*К) * 300 К) = 0,697 г

Особо внимательные, наверное, заметили, что если вписывать значения не в Си, а заменить Па на кПа, при этом кубические метры на литры, то результат будет тот же.

Итак, мы получили, что 4-хтактный 2-хлитровый двигатель в режиме поддержания оборотов у нас потребляет 0,697 г воздуха за 2 оборота.
Если этот мотор имеет 4 цилиндра, то один цилиндр за такт впуска потребляет четверть, т.е. 0,174 грамма воздуха.
Если же мотор 6-тицилиндровый, то один цилиндр потребляет в полтора раза меньше четырехцилиндрового, т.е. 0,116 грамм.

При открывании дроссельной заслонки давление в коллекторе растет (а разрежение падает — не забываем). Если мы с холостого хода открыли дроссель на полную, то разрежение достигает порядка 0,1 бара, или же абсолютное давление достигает значения 0,9 бара.

Тогда в этот же мотор за два оборота начинает поступать воздух массой:

m = p*V*M/ (R*T) = 90 кПа * 2 л * 28,98 г/моль / (8,314 ДЖ/(моль*К) * 300 К) = 2 г

Если заметили, то я как раз произвел подмену размерностей для удобства.

С увеличением оборотов разряжение будет расти, так как при том же сечении открытой дроссельной заслонки количество оборотов в минуту будет увеличиваться, до тех пор пока опять мы не выйдем на низкое давление в коллекторе порядка 0,2…0,3 атмосфер.

Чтобы не было недомолвок, поясню один момент: когда разрежение увеличится и обороты стабилизируются, это ни в коем разе не говорит, что двигатель начнет потреблять столько же воздуха, как и потреблял до этого. Более того, он будет потреблять даже больше, чем при раскрытии дросселя, если обороты значительно увеличатся. Поясню:

Мы открыли дроссель на 1000 об/мин. Давление в коллекторе поднялось до 0,9 бара. Начали потреблять 2 грамма воздуха за 2 оборота. Т.е. 1000 г/мин.
Теперь двигатель развил 6000 об/мин. Давление в коллекторе упало до 0,3 бара. Начали потреблять 0,697 грамм за 2 оборота. Но при этом уже 2091 г/мин.

Вдаваясь в детали, можно сказать, что значения разрежения и давления, о которых мы говорили, берутся средние. На деле же во впускном коллекторе постоянно пульсируют воздушные потоки, при этом пульсирует и давление. Но это задача более серьезного уровня, и на эти тонкости обращают опять же при расчетах механизмов газораспределения и при расчетах впускных коллекторов. Я неоднократно в беседах говорю, что правильно рассчитанный впускной коллектор, как и выпускной, — ключ к хорошей работе ДВС. Но это уже совсем другая тема=)

Буквально только что мы повращали двигатель и понаблюдали, сколько же воздуха он потребляет. Но мы же не хотим тратить собственные силы и энергию на перекачку воздуха из впуска в выпуск, а хотим, чтобы наоборот, двигатель сам крутился, да ещё и нас возил. Причем как возил!

Ну, а законы физики гласят: «За всё надо платить». Энергия не берётся ниоткуда и не уходит в никуда. А в ДВС энергия берется из топлива. В нашем случае — из бензина.

Чтобы знать, сколько топлива подавать, надо знать, сколько кислорода поступает в цилиндры. Совсем недавно мы научились считать, сколько воздуха попадает, а значит, можем понять и сколько кислорода с ним.

Считается, что массовая доля кислорода в воздухе составляет примерно 23,1…23,2 процента. Следовательно, рассмотренный ранее двухлитровый двигатель потребляет при той же температуре за два оборота:

При давлении в коллекторе 0,3 бара — 0,697 г * 0,231 = 0,161 г кислорода
При давлении в коллекторе 0,9 бар — 2 г * 0,231 = 0,462 г кислорода

Считается, что оптимальное соотношение воздух-топливо составляет 14,7, или же кислород-топливо 3,4. На деле же обычно максимальная мощность достигается примерно при 12,6…13,6 воздуха к топливу, а минимальный расход при 15.

Пусть мы решили пойти по сохранению стехиометрии и пишем свои топливные карты по AFR = 14,7.
Тогда за два оборота мы должны подать:
При давлении в коллекторе 0,3 бара — 0,161 г кислорода / 3,4 = 0,047 г топлива
При давлении в коллекторе 0,9 бар — 0,462 г кислорода / 3,4 = 0,135 г топлива.

Если наш двигатель четырехцилиндровый, то мы должны подавать одной форсункой при последовательном впрыске в 4 раза меньше:
При давлении в коллекторе 0,3 бара — 0,047 г /4 = 0,0117 г топлива
При давлении в коллекторе 0,9 бар — 0,135 г / 4 = 0,0337 г топлива

Если двигатель вращается с максимальной частотой 6000 оборотов/мин, то один оборот происходит за 0,00016 минуты. Такт впуска ещё меньше в два раза, т.е. 0,00008 минуты. За этот период мы должны успеть подать 0,0117 грамм топлива (считаем, что отстроена система впуска так, что разрежение уже 0,3 бара и больше крутить нет смысла). Тогда нам потребуется форсунка с производительностью:

0,0117 г / 0,00008 минуты = 146,25 г/мин при номинальном давлении топливной рейки.

Зная, какая производительность у нашего инжектора, можно заполнять таблицу зависимости времени открытия форсунок от двух параметров: оборотов и нагрузки. Получается такая трехмерная картинка, которую интересующиеся люди видели не раз.

На деле же не все таблицы рассчитываются так, как нам тут могло тут показаться. Дело в том, что чаще всего вот эту разницу между значениями 0,3 и 0,9 бар обеспечивает вакуумный регулятор давления в топливной рейке, а таблицы строятся с пониманием того, какую коррекцию по давлению, а значит и производительности, вносит регулятор давления топливной рейки. Условно говоря, если регулятор обеспечивает изменение производительности форсунки линейно изменению давления, то тогда в самом простом случае можно составить таблицу только зависимости от оборотов, сохраняя в каждом случае соотношение воздух-топливо 14,7. Опять же, даже в случае с таким идеальным регулятором давления на практике строится трехмерная таблица, потому что форсунки имеют некоторые задержки от начала открытия до подачи топлива (лаг форсунки) и при возрастании нагрузки (уменьшении разрежения) обычно всё-таки отходят от базовых 14,7 и начинают активнее лить, чтобы повысить мощность, тем самым улучшив динамические показатели.

Буду заканчивать на сегодня, ибо устал уже писать. Постарался передать информацию максимально доступно. Да, мы, конечно, ещё так и не запустили двигатель, а просто смыли масляную плёнку с поршней, при этом разбавив масло бензином, ибо искру мы так и не подали, а льём и льём в цилиндры, но и этот объем информации потребует некоторого времени у вас на осмысление.

В заключение скажу, что алгоритм оценки поступления воздуха не всегда основывается на разрежении, как в карбюраторных системах и системах с MAP-сенсором, очень неплохо используются датчики массового (MAF) и реже объемного расхода воздуха (VAF, в простонародии — лопата). Кому интересно, может прочитать про них и, если желает, поделиться ссылкой здесь для остальных.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *