Принцип работы впускного коллектора: Впускной коллектор двигателя

00000 п. 00000 00000 п. 00000

00000 н. 00001

00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 29 0 obj> поток x ڴ T] UδlJw4d% Bd, K0 @ LHlBrkf # XeD] (P 5JkxAEyCI`b6y)] (VW7t} MY? 73 *} FU? _O ٝ Kt ~> _y’x! 7, OdmUDʊQpS} 1 * gϾMIP42; ^ 2 ~ YḒ k } o ОК | cQcr \ ʥ [t6s1v

Впускной коллектор, принцип работы, проблемы, стоимость замены

Обновлено: 1 августа 2021 г.

Всасываемый воздух проходит через воздушный фильтр, воздухозаборник (шноркель), затем через корпус дроссельной заслонки во впускной коллектор, затем через направляющие в цилиндры (см. Схему).

Дроссельная заслонка (корпус) регулирует частоту вращения двигателя, регулируя количество воздушного потока.

Мощность двигателя можно регулировать, изменяя размер впускной камеры и длину или размер отверстия направляющих. По этой причине современные автомобили имеют регулируемых впускных коллектора , в которых специальные регулирующие клапаны изменяют поток воздуха через коллектор в зависимости от частоты вращения двигателя и требуемой мощности.

Проблемы с впускным коллектором

Утечки охлаждающей жидкости: В некоторых автомобилях внутри впускного коллектора есть каналы для охлаждающей жидкости, которые могут протекать, часто из-за плохих прокладок или других повреждений. Например, эта проблема была довольно частой в старых двигателях GM V6. Если коллектор не поврежден и сопрягаемые поверхности в хорошем состоянии, для решения проблемы обычно достаточно замены прокладок или повторного уплотнения коллектора.Если коллектор поврежден, его необходимо заменить.

Часто источником утечки вакуума может быть треснувший вакуумный шланг или трубопровод, который подсоединяется к впускному коллектору. В этом случае необходимо заменить сломанный вакуумный шланг или трубопровод. Иногда впускной коллектор может деформироваться, из-за чего прокладки не закрываются должным образом. Покоробленный впускной коллектор необходимо заменить. В некоторых автомобилях утечку вакуума можно определить по шипящему звуку из-под капота. Подробнее: Утечки вакуума: общие источники, симптомы, ремонт.

В некоторых двигателях, например, Volkswagen TDI Diesel, накопление углерода во впускном коллекторе может вызвать недостаточную мощность, пропуски зажигания, задымление и низкую экономию топлива. Проблемы с накоплением углерода чаще встречаются в двигателях с турбонаддувом. Один из основных симптомов — отсутствие питания. Засоренный впускной коллектор, возможно, придется снять и очистить вручную. В некоторых случаях замена впускного коллектора может быть более разумным решением, чем его чистка. Внутри коллектора есть много скрытых областей, которые нельзя очистить.

Проблемы с регулирующими клапанами впускного коллектора

Как проверить вакуумные приводы для настройки клапанов.

Бортовой компьютер (PCM) включает в себя вакуумные исполнительные механизмы, включая и выключая небольшие соленоиды контроля вакуума. Эти соленоиды тоже часто выходят из строя. Соленоиды также легко проверить с помощью ручного вакуумного насоса.

Другой распространенной проблемой является заедание регулирующего клапана рабочего колеса или переключающего клапана из-за отложений нагара или когда клапан деформирован. В этом случае коллектор необходимо заменить.
Например, проблемы с впускным коллектором (регулирующим клапаном рабочего колеса) обычны для некоторых двигателей VW / Audi.Volkswagen продлил гарантию на впускной коллектор на некоторые автомобили Audi / Volkswagen 2008-2011 модельного года с двигателем 2.0 TFSI, коды двигателей CBFA и CCTA. Подробнее читайте на этом форуме.
Во многих автомобилях BMW неисправный клапан DISA, установленный во впускном коллекторе, также является распространенной проблемой. Посмотрите эти видео о ремонте клапана DISA в BMW.

Замена впускного коллектора

При каждой замене впускного коллектора важно очистить монтажную поверхность, заменить прокладки и затянуть болты коллектора в рекомендованном порядке согласно спецификациям.Это особенно важно для двигателя V6 / V8. Если вы хотите найти инструкции по обслуживанию, мы разместили несколько ссылок, по которым вы можете получить доступ к заводскому руководству по ремонту за абонентскую плату в этой статье.

Performance Exhaust Основные принципы и конструкция — CarTechBooks

В этой главе описаны компоненты, участвующие в процессах впуска, сгорания и выпуска воздуха и топлива в двигатель.Чтобы лучше понять функцию выхлопной системы, это помогает сначала понять, как воздух и заряд топлива попадают в двигатель и как на них влияет цепочка событий, которая включает всасываемый воздух, карбюратор или корпус дроссельной заслонки, впускной коллектор, топливо. дозирования, головок цилиндров, распредвала, выпускного коллектора или трубчатых коллекторов, а также тактов впуска, сжатия, мощности и выпуска двигателя.

Почти во всех случаях глушители необходимы для соблюдения законов об уровне шума, особенно для любого уличного транспортного средства.Кроме того, каталитические нейтрализаторы требуются для автомобилей, которые изначально были так оборудованы. Здесь я обсуждаю роль, которую играют глушители и преобразователи, и предлагаю советы по улучшению обоих компонентов с точки зрения производительности. Я обсуждаю различные стили глушителей, а также доступные каталитические нейтрализаторы, специально разработанные для высокопроизводительных приложений.

Практическое правило состоит в том, чтобы определить объем впуска двигателя, а затем приблизительно сопоставить этот объем для выхлопных газов. Это начинается с выбора подходящего впускного коллектора и размера карбюратора, а также других переменных, таких как объем впускного отверстия головки блока цилиндров, профиль распределительного вала и степень сжатия.Подобные факторы могут повлиять на ваш выбор диаметра первичной трубы коллектора и диаметра выхлопной трубы. Проще говоря, по мере того, как вы создаете большее давление в цилиндре и мощность, вероятно, потребуется увеличить дополнительный объем выхлопных газов, чтобы обеспечить способность двигателя дышать.

Впускной воздух

Холодный всасываемый воздух плотнее теплого. Более высокая плотность воздуха означает больше молекул кислорода, что обеспечивает больший заряд всасываемого воздуха и большую мощность. Очевидно, что чем больше воздуха вы можете втянуть в двигатель, тем больше мощности он вырабатывает.Под впуском холодного воздуха понимается система впуска воздуха, которая поступает из воздуха, более холодного, чем воздух внутри моторного отсека. Чем дальше от тепла двигателя или чем более изолирован воздух от тепла двигателя, тем холоднее воздух, который может питать двигатель.

Фильтр холодного воздуха соединяется с воздухозаборником двигателя с помощью воздуховода, перемещая фильтрующий элемент дальше от источника тепла двигателя, помещая фильтр ближе к более холодному источнику свежего воздуха.Для конкретных транспортных средств предлагаются системы холодного воздуха с кожухом холодного воздуха, который помогает захватывать больше воздуха непосредственно в фильтр. (Фото любезно предоставлено K&N Engineering)

Система впуска воздуха на двигателе LS7 этого гоночного болида, построенном компанией Hutter Engineering в Шардоне, штат Огайо, одновременно эффективна и великолепна. Воздуховод, по которому воздух поступает к корпусу дроссельной заслонки, изготовлен из углеродного волокна. Холодный воздух направляется от носовой части автомобиля непосредственно к двигателю, при этом горячий воздух из моторного отсека не попадает во всасываемый воздушный поток.

Воздушный фильтр конической или цилиндрической формы также может позволить создать воздухозаборник для универсального применения, например, в отсеках двигателей гоночных автомобилей. Хотя этот фильтр все еще находился в пределах моторного отсека, он был расположен дальше от двигателя.

Элементы воздушного фильтра в идеале должны быть как можно большего размера (с точки зрения площади поверхности), ограничиваясь, прежде всего, пределами моторного отсека.Дорогие воздушные фильтры иногда слишком ограничивают. Даже если они обеспечивают приемлемую текучесть, дешевые бумажные элементы могут не обеспечивать большой срок службы. Лучше покупать фильтры высшего качества, когда позволяет бюджет. Некоторые фильтры предназначены для многоразового использования; они требуют мытья и сушки перед повторным вводом в эксплуатацию. (Фото любезно предоставлено K&N Engineering)

Один аспект, о котором часто забывают, — это использование забора холодного воздуха. Это воздушный фильтр с открытым элементом, расположенный близко к земле, но он может создать гидрозатвор в двигателе.Это может произойти, если воздушный фильтр подвергается чрезмерному воздействию воды (например, при движении по водным поверхностям с высоким стояком, когда вода может попадать непосредственно в систему впуска). Если вода попадает в двигатель и попадает в камеры сгорания, вода может накапливаться до точки, в которой она препятствует достижению поршнями верхней мертвой точки (ВМТ), создавая гидравлическую блокировку. Помните, что, хотя вы можете сжимать воздух, вы не можете сжимать жидкость. Если произойдет гидроблокировка, это может серьезно вывести двигатель из строя, включая погнутые шатуны, разрушенные подшипники штока, сломанные поршни и многое другое.Если транспортное средство не предназначено для движения по улице только в сухую погоду или только на скользящей полосе, размещение воздушного фильтра (-ов) низко и близко к земле не является проблемой. Помните об этом, если вы планируете работать во влажных условиях.

Система впуска, включая воздухозаборник и карбюратор (или систему впрыска топлива), оказывает прямое влияние на воздушный поток, проходящий через двигатель, и, следовательно, на пропускную способность выхлопной системы. Всегда помните, что то, что попадает в двигатель, также должно покидать двигатель.Программные средства анализа двигателя, такие как Ricardo и другие, помогают в разработке системы для определения поперечных сечений и объемов от входа воздушного фильтра до выхода выхлопного коллектора.

Карбюраторы

Работа карбюратора заключается в доставке воздушно-топливной смеси, необходимой двигателю для любого заданного состояния работы двигателя. Карбюратор смешивает топливо и воздух в правильном соотношении или пропорции. Чтобы вызвать сгорание, необходимо смешать заправку топлива с воздухом для распыления смеси.

Впускная система карбюратора имеет топливный бак, в котором хранится определенное количество жидкого топлива. Поплавок внутри чаши имеет коническую иглу, которая входит в отверстие седла. Регулировка уровня поплавка вместе с давлением топлива поддерживает правильный уровень топлива в бачке. Когда уровень топлива падает, поплавок опускается; это отодвигает иглу от гнезда, позволяя топливу попасть в емкость. Когда уровень топлива поднимается до установленного значения, поплавок поднимается, перемещая иглу к своему седлу.Эта простая система иглы и седла с поплавковым приводом поддерживает необходимый уровень топлива в барабане, обеспечивая подачу достаточного количества топлива в систему дозирования карбюратора.

Давление на входе топлива, давление, создаваемое топливным насосом, напрямую влияет на уровень поплавка. Если давление топлива слишком велико, поплавок поднимается, что приводит к тому, что двигатель работает слишком богато, а излишки топлива выливаются / выходят во впускное отверстие карбюратора. Если давление топлива слишком низкое, поплавок опускается и понижает уровень топлива в барабане, что приводит к уменьшению подачи топлива к основным жиклерам, что способствует обеднению.

Система с впрыском топлива требует высокого давления топлива, часто в диапазоне от 30 до 40 фунтов на квадратный дюйм, чтобы обеспечить мгновенную подачу топлива при открытии форсунок. С другой стороны, карбюраторная топливная система требует относительно низкого давления топлива, обычно в диапазоне от 4 до 6 фунтов на квадратный дюйм. В карбюраторной системе слишком высокое давление топлива подавляет поплавок, в результате чего поплавок поднимается слишком далеко. При использовании электрического топливного насоса необходимо обращать внимание на его номинальное выходное давление. Если насос рассчитан на производство более 6 фунтов на квадратный дюйм, в топливопроводе должен быть установлен регулятор давления топлива.Лучше всего использовать регулируемый регулятор давления вместе с манометром, чтобы вы могли регулировать и проверять давление топлива.

Из зоны барабана топливо проходит через главные жиклеры, которые регулируют подачу топлива в систему дозирования карбюратора. Размеры основного жиклера зависят от размера трубки Вентури, атмосферного давления и рабочих температур окружающей среды. Вентури образует точку сужения для поступающего воздуха, на которую воздействует движение поршней вниз, создающее сигнал вакуума.Когда воздух проходит через трубку Вентури, он увеличивает скорость, а затем создает перепад давления на выходе из трубки Вентури. Это падение давления продвигает топливо из резервуара в этот вакуум, вытягивая топливо через выпускное сопло в наддувной трубке Вентури. Смесь топлива с воздухом распыляет топливо.

Карбюратор с 4 цилиндрами или вторичным типом карбюратора предлагает больше топлива, чем 2-х цилиндровый карбюратор, когда вторичные клапаны открыты. Первичная сторона используется для легких требований к дроссельной заслонке, а вторичная сторона обеспечивает максимальную подачу воздуха / топлива для резкого ускорения.

Канал в карбюраторе создает разрежение в силовом клапане, расположенном между резервуаром и дозирующей системой. На холостом ходу двигателя разрежение самое высокое. На холостом ходу из-за высокого вакуума диафрагма силового клапана остается закрытой. Когда дроссельная заслонка открывается во время повышенного спроса, вакуум падает, что позволяет пружине внутри силового клапана преодолевать вакуум и открывает диафрагму. Это позволяет добавленному топливу течь через клапан, обогащая топливную смесь, чтобы приспособиться к увеличению потребности в воздухе для открытия дроссельной заслонки.Другими словами, когда вы открываете дроссельную заслонку, силовой клапан подает топливо.

Ускорительный насос, расположенный на дне бачка, служит топливной форсункой с механическим приводом, которая подает дополнительную порцию топлива при резком / быстром открытии дроссельной заслонки. Эта добавленная порция топлива снижает или устраняет вероятность споткнуться или запаздывать при внезапном открытии дроссельной заслонки. Ускорительный насос оснащен рычагом, который приводится в действие дроссельной заслонкой.

4-цилиндровый карбюратор или карбюратор вторичного типа расширяет потенциальную выходную мощность за счет увеличения подачи воздуха и топлива, когда двигатель требует большей подачи.Карбюратор вторичного типа — это, по сути, два карбюратора в одном корпусе. И на первичной, и на вторичной стороне предусмотрены собственные системы учета. Первичная сторона используется для легких требований дроссельной заслонки; вторичная сторона предназначена для работы, когда требуется дополнительная или максимальная подача воздуха / топлива. Вторичная сторона активируется либо механически, через дроссельную заслонку карбюратора, либо за счет вакуума, используя диафрагму, которая размыкает дозирующий контур на основе вакуума в двигателе. Карбюратор вторичного типа с вакуумным приводом более щадящий, потому что вторичные редукторы открываются только по мере необходимости в соответствии с вакуумным сигналом двигателя.Следовательно, этот тип карбюратора обеспечивает большую свободу действий, позволяя использовать немного больший номинал CFM в отличие от вторичного механизма с механическим приводом, который управляется рычагом управления дроссельной заслонкой водителя.

Выбор размера карбюратора

Многие испытывают искушение запустить большой карбюратор с точки зрения номинальной мощности двигателя, полагая, что это автоматически приводит к дополнительной мощности. Некоторые даже выбирают карбюратор большего размера, просто чтобы похвастаться. Как и многие другие компоненты двигателя, больше не обязательно лучше.Объем карбюратора должен соответствовать потребностям двигателя. Карбюратор необходимо подобрать в соответствии с требованиями к объему двигателя.

Объемный КПД (VE) означает способность двигателя дышать. VE представляет собой отношение веса поступающего окружающего воздуха к теоретическому объему воздуха, который двигатель может потреблять при ожидаемых оборотах двигателя, при которых он развивает максимальный крутящий момент. VE выражается как отношение этих двух факторов. Стандартный двигатель с низкой производительностью, вероятно, имеет около 80 процентов VE в своем максимальном диапазоне крутящего момента, в то время как модифицированный двигатель с улучшенными характеристиками дыхания может иметь VE в диапазоне от 85 до 90 процентов.Если вы ссылаетесь на размер карбюратора CFM для данного рабочего объема двигателя и максимального крутящего момента RPM, вы можете определить, какой размер карбюратора подходит, на основе теоретического 100-процентного VE. Затем вы умножаете пиковые обороты на VE двигателя, чтобы определить фактический размер карбюратора.

Эта таблица помогает выбрать размер карбюратора для ожидаемого широко открытого дросселя (WOT) при самых низких оборотах двигателя. (Фото любезно предоставлено Holley Performance Products)

Эта таблица помогает при выборе карбюратора в зависимости от частоты вращения двигателя.Например, двигателю 400 куб. См теоретически требуется около 800 кубических футов в минуту при работе со скоростью около 6800 об / мин. Такие факторы, как характеристики головки блока цилиндров, впускного коллектора и кулачка, являются переменными, которые имеют значение. Таблица представляет собой хорошую отправную точку для выбора карбюратора. (Фото любезно предоставлено Holley Performance Products)

Чем выше VE двигателя, тем больший карбюратор он может использовать. VE может быть увеличен за счет увеличения «дыхания» двигателя, что может повлечь за собой использование распределительного вала с большей продолжительностью работы, выбор более эффективного и более свободного впускного коллектора, улучшение потока в выхлопной системе, расположение отверстий в головке блока цилиндров и снижение паразитных потерь двигателя за счет учета всего. зазоры, обеспечение надлежащей отделки поверхностей отверстий цилиндров, улучшенная балансировка вращающегося узла, а также использование специальных антифрикционных покрытий и покрытий для обратного слива масла и т. д.

Проще говоря, чем больше рабочий объем двигателя и чем выше частота вращения двигателя, тем больше воздуха он может потреблять; следовательно, чем больше может быть карбюратор.

Формула простых углеводов

Для приблизительного определения размера карбюратора на основе рабочего объема и максимальной частоты вращения двигателя можно использовать следующую формулу:

Максимальный карбюратор CFM = (CI ÷ 2) x (максимальная частота вращения ÷ 1,728)

Где:

CFM = кубических футов в минуту

CI = кубический дюйм рабочего объема RPM = число оборотов в минуту

(частота вращения двигателя) 1728 = математическая постоянная

Например, двигатель 403 куб.По формуле:

[(403 ÷ 2) x (6,500 ÷ 1,728)]

201,5 x 3,76 = 757,64

Здесь подходит размер карбюратора от 700 до 750 кубических футов в минуту.

Вакуумный вторичный карбюратор несколько снисходителен, позволяя использовать карбюратор немного большего размера. Карбюратор с механическими вторичными частями не так прост. Если вы сомневаетесь при выборе между двумя размерами в требуемом диапазоне, часто лучше выбрать карбюратор меньшего размера. Выбор механического вторичного карбюратора, который имеет конструкцию с двойным насосом, который слишком велик для применения, может привести к провисанию или заболачиванию при ускорении, если двигатель израсходует дозу насоса до подачи основного впрыска топлива.

Двигатели с принудительной индукцией, использующие либо наддув, либо турбонаддув, могут использовать преимущества более крупных карбюраторов, поскольку принудительная индукция обычно может увеличить VE до точки, намного превышающей 100 процентов.

Блоки дроссельной заслонки EFI

EFI — это активная система, которая регулирует подачу топлива в соответствии с условиями работы двигателя, в то время как карбюратор — это пассивная система, контролирующая подачу как воздуха, так и топлива.Блок управления двигателем (ЭБУ) управляет подачей топлива электронной системой впрыска топлива и точно контролирует время и продолжительность подачи топлива через форсунки. Я мог бы назвать корпус дроссельной заслонки воздушным клапаном двигателя. Единственная задача корпуса дроссельной заслонки — пропускать воздух в двигатель. Теоретически, чем больше воздуха подается, тем большую мощность может производить двигатель; конечно, при смешивании с соответствующим соотношением топлива. Замена корпуса дроссельной заслонки от производителя оригинального оборудования (OEM) на более крупный корпус дроссельной заслонки для вторичного рынка необходима для подачи большего количества воздуха, но есть точка уменьшения отдачи.Использование самой большой дроссельной заслонки — не обязательно лучший шаг.

Размер корпуса дроссельной заслонки с точки зрения диаметра горловины должен соответствовать объему двигателя. Если корпус дроссельной заслонки слишком мал, скорость воздуха выше, но объема часто бывает недостаточно. Если корпус дроссельной заслонки слишком велик, скорость воздуха обычно слишком мала, но в двигатель втягивается больше воздуха.

Принятая формула для определения размера корпуса дроссельной заслонки в миллиметрах основана на рабочем объеме двигателя, измеренном в кубических дюймах рабочего объема (ci):

Размер корпуса дроссельной заслонки (мм) = √ [(ci x 196.3 x об / мин при макс. л.с.) ÷ 67,547]

Где:

196,3 = математическая константа

67,547 = математическая константа

Например, допустим, что двигатель имеет 408 кубических сантиметров, и ожидается, что этот двигатель достигнет максимальной мощности при 6500 об / мин. По формуле:

(408 х 196,3 х 6 500) ÷ 67 547

7,707,0425 = 87,7897 мм

Для этого примера двигателя без наддува корпус дроссельной заслонки с корпусом дроссельной заслонки от 88 до 90 мм является приблизительно правильным размером.Слегка увеличенный размер обеспечивает небольшую подушку для максимальной мощности. В этом примере размер корпуса дроссельной заслонки около 90 мм не ограничивает воздух, необходимый для этого двигателя при скорости 6500 об / мин. Хотя вы можете использовать дроссельную заслонку еще большего размера, скорость (скорость) воздуха может снизиться и недостаточно быстро заполнить камеры.

Если вы сильно увеличите размер корпуса дроссельной заслонки, вы очень быстро введете много воздуха, который может оказаться слишком большим, чтобы двигатель мог обработать его во время быстрого или резкого срабатывания дроссельной заслонки, что может сделать автомобиль неуправляемым на улице, в то же время время не улучшает мощность.

Дроссельные заслонки для электронных систем впрыска топлива управляют только поступающим воздухом. Переход к корпусу дроссельной заслонки большего объема часто может улучшить производительность, если двигатель может использовать увеличенный объем воздуха. (Фото любезно предоставлено BBK Performance)

Если вы используете систему принудительного впуска, размер корпуса дроссельной заслонки становится несколько менее критичным, поскольку нагнетатель или турбонагнетатель нагнетает воздух в двигатель. Нагнетатель в стиле Рутса всасывает воздух в двигатель через корпус дроссельной заслонки, в то время как турбонагнетатель проталкивает воздух через корпус дроссельной заслонки.Цель здесь не в том, чтобы создать слишком маленькое узкое место для ограничения воздушного потока.

Давление воздуха, а также плотность воздуха в турбо-установке примерно вдвое выше, чем в безнаддувном двигателе, поэтому теоретически вы можете использовать дроссельную заслонку меньшего размера для турбонаддува по сравнению с безнаддувным двигателем.

Датчики массового расхода воздуха

На протяжении многих лет в серийных транспортных средствах использовались различные методы контроля воздушного потока, в том числе устаревшие расходомеры воздуха для фургонов, расходомеры Karman Vortex и системы измерения скорости, которые полагаются на множество датчиков двигателя для определения расхода воздуха.В наиболее распространенных сегодня системах используется датчик массового расхода воздуха (MAF) с горячей проволокой или пленкой с подогревом. Датчик массового расхода воздуха с горячей проволокой или пленкой с подогревом позволяет электронному блоку управления (ЭБУ) напрямую измерять температуру, влажность и плотность воздуха на впуске. Датчик массового расхода воздуха с подогревом имеет тонкий платиновый провод, расположенный в воздушном потоке, который нагревается до запрограммированной температуры с использованием опорного напряжения около 5 В, подаваемого от блока управления двигателем. Когда всасываемый воздух проходит через проволоку, проволока охлаждается, что приводит к изменению сопротивления.При понижении температуры провода изменяется напряжение. ЭБУ видит это падение и управляет сигналом напряжения для рабочих условий. На основании требуемых изменений напряжения ЭБУ может определять качество воздушной массы.

Датчик массового расхода воздуха с горячей пленкой работает аналогичным образом с использованием нагреваемой пленки. Одна сторона пленки поддерживает постоянную эталонную температуру, а другая сторона подвергается воздействию всасываемого воздуха. Разница в температуре позволяет ЭБУ определять качество поступающего воздуха.ЭБУ использует эту информацию в сочетании с другими датчиками для определения подачи топлива.

Датчик массового расхода воздуха монтируется в секции воздухозаборника. Датчик массового расхода воздуха с горячей проволокой или пленкой позволяет блоку управления двигателем напрямую измерять температуру, влажность и плотность воздуха на впуске. MAF с горячим проводом представляет собой тонкий платиновый провод, расположенный в воздушном потоке, который нагревается до запрограммированной температуры с использованием опорного напряжения около 5 В, подаваемого от блока управления двигателем.Когда всасываемый воздух проходит через проволоку, проволока охлаждается, что приводит к изменению сопротивления. При понижении температуры провода изменяется напряжение. ЭБУ видит это падение и управляет сигналом напряжения для рабочих условий. На основании требуемых изменений напряжения ЭБУ может определять качество воздушной массы.

Датчик массового расхода воздуха расположен между воздухозаборником / фильтром и корпусом дроссельной заслонки и измеряет расход воздуха, поступающего в двигатель.Обратите внимание на платиновый провод в этом датчике массового расхода воздуха. Посторонние предметы легко загрязняют эти хрупкие провода. Никогда не предполагайте, что датчик массового расхода воздуха неисправен. Осмотрите контактные клеммы, чтобы убедиться, что разъем полностью вставлен. Это первое, что вы можете сделать, чтобы убедиться, что он работает правильно.

Грязь, масло, паутина и т. Д. Могут загрязнить провод (или пленку) датчика массового расхода воздуха. Если датчик массового расхода воздуха загрязнен маслом, причиной обычно являются пары масла из системы PCV в виде прорыва масла, которое проходит мимо поршневых колец.

Рекомендуется очищать датчик массового расхода воздуха при каждом обслуживании воздушного фильтра. Датчик массового расхода воздуха расположен в воздуховоде двигателя, между воздушной коробкой и корпусом дроссельной заслонки. Датчик обычно крепится двумя винтами. Отсоедините разъем жгута проводов от датчика и снимите датчик. Не касайтесь платиновой проволоки или пленки пальцами. Это может оставить осадок на поверхности провода датчика. Очистите воздушный канал и провод датчика, используя только спрей для очистки датчика массового расхода воздуха.Не используйте очиститель тормозов или другой растворитель, так как это может повредить или еще больше загрязнить датчик. Когда датчик высохнет, установите его на место. Загрязненный датчик массового расхода воздуха может вызвать резкий холостой ход, колебания или плохую работу при полностью открытой дроссельной заслонке (WOT).

Размер топливной форсунки

Приведенная ниже формула может использоваться для оценки мощности топливной форсунки, основанной на фунтах в час. Правильное согласование размеров форсунок с двигателем, хотя и не оказывает прямого влияния на конструкцию вашей выхлопной системы, является одним из шагов к оптимизации мощности и эффективности.В системе впрыска информация, полученная от датчиков кислорода и воздуха / топлива в выхлопном потоке, используется ЭБУ, чтобы помочь установить требуемую топливно-воздушную смесь. Если форсунки не подходят по размеру для двигателя, эффективность и мощность не будут максимальными, независимо от конструкции выхлопной системы. Один из факторов, который вы учитываете, — это удельный расход топлива на тормозах (BSFC).

Это соотношение между потреблением топлива двигателем и выходной мощностью двигателя. На холостом ходу передаточное число высокое из-за закрытой дроссельной заслонки.При максимальном крутящем моменте BSFC является низким в этот момент максимальной топливной эффективности. BSFC увеличивается, когда двигатель выходит за пределы максимального крутящего момента в сторону максимальной мощности. BSFC уменьшается по мере того, как эффективность двигателя увеличивается из-за меньшего трения и меньшего сопротивления, например, когда двигатель имеет поршневые кольца с меньшим натяжением, улучшенную систему удаления масла и / или когда на коленчатый вал и шатуны нанесены покрытия с обратным сливом, использование электрический водяной насос для уменьшения сопротивления коленчатого вала и т. д.

Еще одним фактором для расчета размера инжектора является рабочий цикл инжектора.Чаще всего это около 80 процентов.

Мощность форсунок = (л.с. двигателя x BSFC) ÷ (количество форсунок x рабочий цикл форсунки)

Например, используя формулу для 8-цилиндрового двигателя мощностью 500 л.с. с турбонагнетателем:

500 x 0,5 = 250

8 форсунок x 0,8 = 6,4

250 ÷ 6,4 = 39,06 фунтов / час

В этом примере топливные форсунки с номинальной мощностью около 39 фунтов / час должны быть адекватными и обеспечивать хорошую отправную точку. Если BSFC есть.6, предлагаемый размер инжектора составляет около 46 фунтов / час (500 x 0,6 ÷ 6,4 = 46,875).

Впускные коллекторы

Впускной коллектор направляет воздушный поток от карбюратора / корпуса дроссельной заслонки к впускным отверстиям головки блока цилиндров. Выбор типа впускного коллектора и размера направляющих влияет на диапазон мощности и крутящего момента, на который влияют такие факторы, как площадь поперечного сечения и длина рабочего колеса. Вообще говоря, одноплоскостной впускной коллектор лучше всего подходит для более высоких оборотов, в то время как двухплоскостная конструкция лучше всего подходит для более низких оборотов и крутящего момента при более низких оборотах.

С точки зрения расположения камеры статического давления, опять же в общих чертах, более высокие рабочие колеса и более высокие места расположения камеры статического давления лучше всего подходят для работы с более высокими оборотами двигателя и мощностью в более высоких диапазонах оборотов.

Вы всегда должны быть в курсе; Поступающий воздух / топливо должны иметь возможность выходить из двигателя, поэтому вы должны выбирать выхлопную систему в соответствии с этими факторами. Более короткие первичные выхлопные трубы сбрасывают импульсы выхлопных газов двигателя быстрее, чтобы лучше приспособиться к более высоким оборотам, в то время как более длинные первичные трубы могут улучшить продувку выхлопных газов, чтобы получить преимущество в диапазоне мощности на более низких оборотах.Диаметр и длина первичной трубы коллектора влияют на то, как выхлопные газы выводятся из выпускных отверстий головки блока цилиндров, поскольку продувка выхлопных газов может создать эффект вакуума, не только вытягивая выхлоп, но и помогая втягивать дополнительный всасываемый заряд.

Конфигурация бегунов впускного коллектора напрямую влияет на мощность и на то, где возникает максимальный крутящий момент. Не обсуждая конкретное применение двигателя с точки зрения рабочего объема, конструкции головки блока цилиндров и профиля распределительного вала, я обращаюсь к впускным коллекторам в общих чертах.Помимо длины рабочего колеса впускного коллектора, необходимо учитывать объем рабочего колеса, включая длину и площадь поперечного сечения. Большая площадь поперечного сечения и более короткая длина рабочего колеса лучше подходят для диапазонов более высоких оборотов и двигателей большего рабочего объема, в то время как меньшая площадь поперечного сечения и большая длина рабочего колеса лучше подходят для двигателей меньшего рабочего объема и диапазонов более низких оборотов. Большинство впускных коллекторов двигателя представляют собой компромисс по конструкции, баланс между выходной мощностью двигателя и крутящим моментом на низких оборотах для соответствия предполагаемому применению и условиям движения.

Если площадь поперечного сечения слишком велика для применения, может произойти уменьшение пикового крутящего момента, а диапазон оборотов, в котором создается пиковое крутящее момент, может увеличиться. На динамограмме двигателя пиковый крутящий момент обычно указывает, где в диапазоне оборотов VE является наибольшим.

Одноплоскостной впускной коллектор имеет единственную открытую камеру статического давления, которая питает все восемь цилиндров. Рабочие колеса обычно короче, чем двухплоскостной коллектор для более прямого выстрела в каждый цилиндр, что обычно лучше для более высоких оборотов.Одноплоскостные коллекторы также обычно имеют небольшой воздушный зазор между направляющими и блоком, который помогает снизить температуру воздуха / топлива. Одноплоскостной коллектор, вероятно, будет лучшим выбором, поскольку двигатель обычно работает со скоростью выше 2500 об / мин. Если вы планируете эксплуатировать двигатель в основном при 2500 об / мин или меньше, то двухуровневый коллектор может быть лучшим выбором.

Двухплоскостной впускной коллектор имеет раздельную камеру статического давления, обеспечивающую всасывание через каждые 180 градусов вращения коленчатого вала.(Их часто называют 180-градусными коллекторами.) Впускные желоба обычно длиннее, чем на одноплоскостном коллекторе. Двухплоскостной двигатель обычно лучше подходит для работы на улицах с низким крутящим моментом и мощностью. Независимо от области применения, обратите внимание на заявленный рабочий диапазон оборотов двигателя как для коллектора, так и для распределительного вала, который вы планируете использовать. Постарайтесь сопоставить коллектор с кулачком на основе этих оценок.

Из-за своей раздельной конструкции двухплоскостной коллектор обычно лучше подходит для работы на более низких оборотах, что улучшает общую управляемость.Однако это не означает, что двухплоскостной коллектор не подходит для высокопроизводительного использования. Это зависит от диапазона мощности. В целом, использование более низких оборотов в минуту, вероятно, является лучшим выбором для двухплоскостного коллектора, а использование более высоких оборотов лучше подходит для одноплоскостного коллектора.

Высокоэтажные туннельные гидроцилиндры лучше всего подходят для длительного использования на высоких оборотах и ​​обеспечивают больший крутящий момент и мощность в более длительном диапазоне (при более высоких оборотах двигателя).Доступны модульные высотные впускные коллекторы (часто называемые туннельными гидроцилиндрами из-за длинных одноплоскостных впускных направляющих), которые вмещают либо один четырехцилиндровый карбюратор, либо два карбюратора. Этот пример впускного коллектора Holley Hi-Ram оснащен верхней камерой статического давления, которая позволяет устанавливать пару карбюраторов сбоку или в линию, в зависимости от размеров карбюратора и желаемой установки дроссельной заслонки.

Некоторые конструкции впускного коллектора с электронным впрыском топлива имеют центральный корпус дроссельной заслонки, установленный вперед, и ряд впускных направляющих одинаковой длины, установленных непосредственно на каждом цилиндре.(Фото любезно предоставлено BBK Performance)

Этот вид в разрезе впускного коллектора с карбюратором обеспечивает хороший обзор разделителей камеры статического давления. (Фото любезно предоставлено Holley Performance Products)

Высокоэтажные впускные системы в силу своей конструкции поднимают карбюратор (ы) намного выше двигателя. Проблемы с зазором капота обычно решаются установкой высокого ковша на капоте.

Помимо литых алюминиевых впускных коллекторов EFI, также доступны более легкие коллекторы, изготовленные из усовершенствованного полимерного материала для лучшего отвода тепла. По своей конструкции и конструкции эти коллекторы состоят из двух частей с нижней и верхней секциями. Более холодный всасываемый заряд обеспечивает более плотный заряд воздуха, что, в свою очередь, способствует увеличению мощности. Еще одним преимуществом полимерного коллектора является его способность конструкторам легко создавать более плавный и ламинарный воздушный поток.(Фото любезно предоставлено FAST / Comp Cams)

Карбюрированные впускные коллекторы обычно имеют разделительные стенки в камере статического давления, которые помогают направлять заряд воздуха / топлива в цилиндры. Эти стенки также предназначены для помощи в разрушении или распылении заряда, чтобы предотвратить образование больших капель топлива.

Обратите внимание, что эти обобщения применимы к двигателям без наддува. Когда вы рассматриваете двигатель с принудительной индукцией, будь то турбокомпрессор или супер-нагнетатель, конструкция рабочего колеса впускного коллектора становится менее критичной, поскольку заряд воздуха нагнетается в цилиндры под положительным давлением.Согласование направляющих впускного коллектора с выбранными головками цилиндров является целью с точки зрения площади поперечного сечения портов, чтобы максимизировать эффективность с точки зрения воздушного потока.

Согласование портов (где выходные порты впускного коллектора соответствуют размеру и форме впускных отверстий головки блока цилиндров) является важным шагом для максимального увеличения потока воздуха. Цель состоит в том, чтобы точно согласовать расположение, форму и размер выхода воздуха из впускного коллектора и входа в впускное отверстие головки цилиндров. Если порты не совпадают (например, если стенки портов не выровнены или порты впускного коллектора больше впускных отверстий головки блока цилиндров), поступающий воздух ударяется о открытые стенки, создавая нежелательную турбулентность.Установка плохо согласованного впускного коллектора с лучшим комплектом головок цилиндров может легко снизить мощность и предотвратить использование максимального потенциала двигателя. Бегуны впускного коллектора обычно имеют небольшую конусность для увеличения скорости воздушного потока, увеличивая скорость воздушного потока на его пути к головке блока цилиндров.

Многие впускные коллекторы с одним карбюратором имеют впускные направляющие разной длины, поэтому передние и задние направляющие длиннее и уже, чем центральные, которые по сравнению с ними могут быть короче и шире.Теоретически это уравновешивает или уравновешивает объем воздуха, распределяемого по цилиндрам. Кроме того, необходимо учитывать скорость воздушного потока. В результате форма рабочих колес впускного коллектора (сужение рабочего колеса и степень поворотов рабочего колеса) может быть настроена для выравнивания скорости воздушного потока для всех цилиндров.

Впускные коллекторы из листового металла изготовлены по индивидуальному заказу из алюминиевых трубок и панелей, сваренных вместе, а стандартные коллекторы изготовлены из литого алюминия с более толстыми стенками. Материал и прочность сварного шва становятся критически важными при работе с установкой с принудительной индукцией из-за повторяющихся циклов подачи сжатого воздуха внутри коллектора.Для этого нужен высокопрочный алюминий, например, заготовка 6061.

Кроме того, при использовании сварного впускного коллектора объем статической камеры становится критическим для безнаддувных систем. Следовательно, объем напорной камеры должен идеально соответствовать объему двигателя, чтобы исключить возможность нехватки топлива для отдельных цилиндров. Например, если рабочий объем двигателя составляет 408 куб. Если объем камеры слишком мал, может пострадать мощность на высоких оборотах. Это становится более важной проблемой для двигателей для соревнований, чем для двигателей с уличным приводом.

Головки цилиндров

Головки цилиндров являются ключевым компонентом общей системы воздушного потока двигателя и должны быть одной из первых сложных частей, которые необходимо учитывать при создании плана сборки нового двигателя. Они отвечают за кондиционирование всасываемого воздуха / топлива в цилиндр, способствуют преобразованию химической и тепловой энергии в механическую энергию и перерабатывают отработанные выхлопные газы в выхлопную систему двигателя. После определения головок цилиндров для сборки двигателя выбор опорных компонентов, таких как впускные коллекторы, поршни, выпускные коллекторы и распределительные валы, становится менее обременительным для выбора правильной комбинации деталей для достижения желаемого результата.Каждый компонент системы воздушного потока двигателя должен работать вместе для достижения эффективного пути потока, минимизируя ограничения потока на основе заданного объема двигателя. Большинство головок цилиндров V-8 имеют конструкцию с верхним расположением клапанов (OHV), где впускные и выпускные клапаны расположены над отверстием цилиндра двигателя для максимальной эффективности впуска и выпуска.

По мере увеличения потока на стороне впуска необходимо также увеличивать поток на стороне выпуска, чтобы избежать ограничения выпуска.По мере того, как вы увеличиваете поток воздуха и подаете больше топлива в двигатель, выхлопная система должна иметь возможность соответственно отводить выхлопные газы. Необходимость в менее жесткой выхлопной системе и способности выхлопной системы вытягивать или очищать выхлопные газы становится все более важной. Именно здесь переход к соответствующей системе трубчатого коллектора дает явное преимущество по сравнению с набором литых выпускных коллекторов OEM.

Выбор правильной головки блока цилиндров

На рынке запасных частей с высокими характеристиками имеется избыток вариантов головки блока цилиндров для наиболее популярных двигателей.Потребители могут приобретать полностью новые головки цилиндров послепродажного обслуживания или переделывать отливки головок цилиндров OEM путем переноса вручную или переноса с помощью высокотехнологичного ЧПУ (компьютерное числовое управление). Какой бы ни была цель двигателя, головки цилиндров должны иметь размер, соответствующий объему двигателя, работать в предполагаемом диапазоне оборотов двигателя, физически вписываться в желаемое пространство шасси и эффективно работать с такими вспомогательными компонентами, как впускные коллекторы, выхлопные системы. коллекторы и распредвалы.

Большинство производителей головок блока цилиндров послепродажного обслуживания оценивают рабочие характеристики головки блока цилиндров в зависимости от объема двигателя, числа оборотов в минуту и ​​области применения (только на дороге, только для гонок или и то, и другое).

Как правило, меньший диапазон объема впускного канала создает крутящий момент при более низких оборотах по сравнению с большим объемом впускного отверстия для того же двигателя. Всегда сверяйтесь с данными производителя головки блока цилиндров о конкретных конструкциях двигателя и вспомогательных компонентах для сравнения объемов впускного канала.

Впускной канал

Форма впускного отверстия головки цилиндров, площадь поперечного сечения и объем могут рассматриваться как ограничивающие факторы при обсуждении характеристик двигателя в безнаддувных двигателях. Вообще говоря, большинство двигателей, которые хорошо работают в безнаддувной форме, работают даже лучше, когда добавляются стратегии принудительной индукции или закись азота.

Форма впускного отверстия определяется габаритами пространства, определяемыми общей конструкцией двигателя, компоновкой клапанного механизма и предполагаемым применением в транспортном средстве.Что касается двигателей типа толкателя, ширина впускного канала не должна быть намного больше, чем расстояние между толкателями, обычно называемое «точкой защемления» впускного канала. Существует несколько стратегий увеличения расстояния между толкателями, включая подъемники со смещением, коромысла со смещением и составные углы клапана.

Длина впускного отверстия головки блока цилиндров определяется его расположением относительно средней линии отверстия цилиндра и сопрягаемого фланца впускного коллектора. Высота впускного канала определяется пространственными ограничениями матирующих компонентов, таких как впускные коллекторы, крышки клапанов и оборудование клапанного механизма.Вообще говоря, впускные каналы с большими угловыми радиусами превосходят конструкции портов с меньшими угловыми радиусами, основываясь на переходе формы поперечного сечения от отверстия впускного отверстия к уплотнительной поверхности седла клапана.

Площадь поперечного сечения впускного канала является одним из наиболее важных параметров при определении требований к воздушному потоку головки блока цилиндров для конкретного размера двигателя. Уравнения, полученные из науки о гидродинамике, говорят вам, что в данной площади поперечного сечения будет течь только определенное количество жидкости в зависимости от ее скорости, массы, температуры и сжимаемости.Большинство программ компьютерных анализаторов двигателя требуют ввода минимальной площади поперечного сечения впускного отверстия для расчета потенциального крутящего момента и оценок мощности двигателя.

Угол клапана отсчитывается относительно 90 градусов от поверхности деки блока. Меньший объем впускного канала обычно создает крутящий момент при более низких оборотах двигателя по сравнению с большим объемом впускного канала того же двигателя.

Выхлопные отверстия имеют меньший объем и площадь поперечного сечения, чем впускные, поскольку выхлопные газы выталкиваются поршнями и выводятся за счет продувки выхлопной системой.

Объем впускного отверстия в основном зависит от длины, ширины и высоты формы впускного отверстия, что соответствует установленным ограничениям по пространству. Маркетинговые тенденции на рынке запчастей могут вводить в заблуждение, поскольку головки блока цилиндров в большинстве случаев классифицируются по объему впускного отверстия, а не по минимальной площади поперечного сечения. Технически головка блока цилиндров с объемом впускного канала 180 см3 может превзойти головку блока цилиндров с впускным каналом 195 см3, если площадь поперечного сечения порта 180 см3 больше.

Как упоминалось ранее, всякий раз, когда вы увеличиваете впускной поток двигателя, выхлопной поток необходимо увеличивать, чтобы избежать ограничения потока выхлопных газов. Высокопроизводительные головки блока цилиндров послепродажного обслуживания часто имеют поднятые выпускные отверстия. Повышение положения выпускного отверстия на головке блока цилиндров обычно приводит к увеличению потока выхлопных газов, поскольку это обеспечивает более прямой путь. Производители головок блока цилиндров с улучшенными характеристиками послепродажного обслуживания тратят немало времени и на испытания, чтобы улучшить мощность.Головки цилиндров с приподнятым отверстием предлагаются для применений, в которых это дало преимущество, основанное на их обширных испытаниях.

Выпускное отверстие

Выхлопные отверстия в головке цилиндров работают в обратном порядке по сравнению с впускными портами, поскольку поток выхлопных газов входит в выпускное отверстие с лицевой стороны клапана, а не со стороны штока клапана во впускном отверстии. Как правило, выпускные отверстия меньше по объему и площади поперечного сечения по сравнению с впускными отверстиями, в среднем на 15-40 процентов меньше.Это связано с тем, что выхлопные газы выталкиваются из цилиндра поршнем и одновременно вытягиваются системой выпускного коллектора, что называется продувкой выхлопных газов.

Форма выпускного отверстия определяется ограниченным пространством выпускных коллекторов, свечей зажигания и зазором между автомобилем и шасси. Обычно более длинное выпускное отверстие превосходит более короткое выпускное отверстие, поскольку оба имеют одинаковую площадь поперечного сечения. Это потому, что отвод выхлопных газов из головки блока цилиндров в выхлопную систему более эффективен.В большинстве случаев диаметр первичной трубы выпускного коллектора должен быть не меньше диаметра выпускного клапана; в противном случае может возникнуть ограничение потока. Основной объем потока в выпускном отверстии обычно следует за более длинной стороной выпускного отверстия, поэтому существует тенденция к «D-образным» выпускным отверстиям с прямой стороной к дну отверстия.

Камеры сгорания и углы клапанов

Камеры сгорания в головках цилиндров бывают разных форм и размеров в зависимости от области применения двигателя.Основные функции камеры сгорания в головке блока цилиндров заключаются в содействии наполнению впускного цилиндра, сжатии воздушно-топливной смеси, регулировании движения пламени во время зажигания и обработке выхлопных газов в выхлопном отверстии.

Объем и форма камеры сгорания имеет большое влияние на статическую степень сжатия в двигателе, величину опережения опережения зажигания, которую можно добавить, и выбросы через выхлопную систему. В некоторых современных двигателях используются две свечи зажигания на цилиндр для достижения максимальной эффективности при одновременном снижении выбросов выхлопных газов за счет более полного сгорания.

Углы клапана и объем камеры сгорания напрямую связаны друг с другом. Обычно угол клапана измеряется в 90 градусах (перпендикулярно) от деки головки блока цилиндров. В случае головок цилиндров OEM GM LS с центральным расположением отверстий угол клапана составляет 15 градусов. Для сравнения, ранние малоблочные головки блока цилиндров Chevrolet имеют угол наклона клапана 23 градуса.

Камера сгорания способствует наполнению впускного цилиндра, сжатию топливно-воздушной смеси, контролю движения пламени во время зажигания и переработке выхлопных газов в выхлопное отверстие.

Ссылаясь на головку цилиндров GM LS с центральным расположением отверстий, в качестве примера, угол клапана составляет 15 градусов, по сравнению с углами клапана 23 градуса, которые использовались в ранних малоблочных головках цилиндров Chevrolet. Численно меньшие углы клапанов позволяют уменьшить глубину камеры сгорания, что приводит к меньшему объему камеры сгорания.

Численно меньшие углы клапанов позволяют уменьшить глубину камеры сгорания, что приводит к меньшему объему камеры сгорания.Численно более высокие углы клапана требуют более глубокой камеры, что приводит к большему объему камеры сгорания.

Важно отметить, что углы клапана влияют на величину зазора между клапанами и поршнями. Выбор правильной комбинации распредвала, поршня и головки блока цилиндров имеет решающее значение для надежности конструкции двигателя. Общее практическое правило для зазора между клапаном и поршнем составляет 0,080 дюйма на впуске и 0,120 дюйма на выпуске, измеренное на +/- 15 градусов коленчатого вала от верхней мертвой точки впуска.

Распредвалы

В этой книге я говорю об очистке выхлопных газов. Это относится к системе двигателя, способной выводить выхлопные газы из двигателя. Чем больше выхлопной объем вытягивается и чем быстрее он вытягивается, тем больший объем воздушно-топливной смеси может быть втянут. Эффективное сжигание большего количества воздуха и топлива означает большую мощность.

Положительное давление выхлопных газов проходит от выпускных отверстий до конца выпускной трубы. Волна давления схлопывается на выходе, и создается волна отрицательного давления, которая пытается вернуться к выпускному отверстию головки блока цилиндров.В идеале вы хотите, чтобы волна отрицательного давления выхлопных газов ударяла по выпускному клапану непосредственно перед его закрытием.

Из-за перекрытия клапанов впускной клапан начинает открываться, пока выпускной клапан все еще открыт (при этом выпускной клапан находится в нерабочем положении, прежде чем он закроется). Это помогает снизить давление в цилиндре, обеспечивая более эффективный ход впуска. Когда поршень движется вверх во время такта выпуска, выхлопной газ выталкивается наружу. Когда впускной клапан начинает открываться непосредственно перед тем, как поршень достигает ВМТ, а выпускной клапан все еще открыт, выхлопные газы помогают втягивать воздух и топливо в цилиндр.

В частности, в двигателях без наддува, где принудительный впуск не является фактором, перекрытие этих клапанов помогает как при выталкивании выхлопных газов, так и при поступлении заряда на впуске. Чем выше планируемые обороты двигателя, тем больше необходимо перекрытие впускных и выпускных клапанов.

При выборе распредвала обращайте внимание на угол разделения лепестков (LSA). Более плотный (меньшее число) LSA имеет тенденцию перемещать крутящий момент в более низкий диапазон оборотов, увеличивая при этом максимальный крутящий момент. Более широкое (большее число) LSA имеет тенденцию перемещать крутящий момент в более высокий диапазон оборотов.

Распределительный вал

Когда распредвал выдвинут вперед, впускной клапан открывается раньше, и двигатель развивает более низкий крутящий момент. Смещение распределительного вала также уменьшает зазор между впускным клапаном и поршнем и увеличивает зазор между выпускным клапаном и поршнем.

Задержка распределительного вала позже сохраняет впускной клапан открытым и, таким образом, задерживает закрытие впускного отверстия. Это помогает генерировать мощность при более высоких оборотах двигателя. Задержка распределительного вала также увеличивает зазор между впускным клапаном и поршнем, одновременно уменьшая зазор между выпускным клапаном и поршнем.

Угол разделения лепестков

Угол разделения лепестков (LSA) относится к числу градусов между осевыми линиями впускного лепестка распредвала и выпускного лепестка. Различия в LSA влияют на характеристики двигателя. Например, распределительный вал может иметь LSA под углом 108, 110, 114 или 118 градусов.

Чем жестче LSA, тем меньше номер LSA. Затягивание LSA приводит к понижению крутящего момента двигателя до более низких оборотов и увеличению максимального крутящего момента с более узким диапазоном мощности.Более плотный LSA также создает более высокое давление в цилиндре и увеличивает эффективную компрессию двигателя. Увеличение компрессии также увеличивает вероятность детонации / детонации, что может потребовать использования топлива с более высоким октановым числом. Вакуум в двигателе на холостом ходу уменьшается с ухудшением качества холостого хода, а зазор между клапаном и поршнем увеличивается. Более жесткий LSA перемещает крутящий момент при более низких оборотах двигателя, увеличивает максимальный крутящий момент и обеспечивает более узкий диапазон мощности. Кроме того, он увеличивает давление запуска, снижает вакуум холостого хода, увеличивает перекрытие клапанов и уменьшает зазор между клапаном и поршнем.

Вот сравнение углов разделения лепестков (LSA). Более жесткий LSA (слева) имеет тенденцию создавать больший крутящий момент в более низком диапазоне оборотов. Более широкому LSA (справа) нравится диапазон крутящего момента более высоких оборотов двигателя.

Базовая окружность распределительного вала — это диаметр сердечника кулачка по средней линии сердечника. Подъем лепестка (или высота) представляет собой расстояние от основной окружности до пика лепестка.(Иллюстрация предоставлена ​​Лунати)

Время открытия и закрытия клапана имеет решающее значение для впуска воздуха / топлива и откачки выхлопных газов. (Фото любезно предоставлено Crower Cams and Equipment)

Более широкий LSA обычно обеспечивает более широкий диапазон мощности и улучшает разрежение на холостом ходу и на холостом ходу. Крутящий момент двигателя немного снижен и переведен в более высокий диапазон оборотов. Давление в цилиндре и эффективное сжатие уменьшаются, а вероятность детонации снижается, что делает более широкий распредвал LSA немного более приспособленным для современных видов топлива.Более широкий LSA перемещает диапазон крутящего момента в более высокий диапазон оборотов двигателя, снижает давление запуска, увеличивает вакуум холостого хода, создает более широкий диапазон мощности, уменьшает перекрытие клапанов и увеличивает зазор между клапаном и поршнем.

Перекрытие

Целью установки фаз газораспределения является максимальное заполнение цилиндра за счет более раннего открытия впускного клапана во время такта впуска в сочетании с более поздним открытием выпускного клапана, чтобы максимизировать выгоду от процесса сгорания.По мере увеличения оборотов двигателя этот эффект продувки усиливается.

Перекрытие клапанов измеряется в градусах от события открытия впускного клапана до события закрытия выпускного клапана (в конце такта выпуска и начале такта впуска). Другими словами, это период, когда оба клапана открыты одновременно. Это событие помогает скорости выхлопных газов втягивать больше всасываемого воздуха / топлива в цилиндры. Большинство высокопроизводительных уличных двигателей выигрывают от перекрытия клапанов в диапазоне от 50 до 75 градусов, в то время как двигатель для дрэг-рейсинга с высокой выходной мощностью может использовать перекрытие в диапазоне 100 градусов.В общих чертах, чем выше выходная мощность двигателя, тем больше требуется увеличения перекрытия клапанов. Вы можете думать о перекрытии как об эффекте очистки, который помогает выхлопным газам втягивать больший заряд в цилиндр.

Ссылаясь на технические характеристики распределительного вала в каталоге производителя или на карту распределительного вала, вы можете рассчитать перекрытие клапанов, добавив событие открытия впуска-открытия в градусах до верхней мертвой точки (BTDC) к закрытию выпускного клапана в градусах после верхней мертвой точки (ATDC). ).Например, если впускной клапан открывается при 27 градусах до ВМТ, а выпускной клапан закрывается при 25 градусах ВМТ, перекрытие клапанов составляет 52 градуса (27 + 25). Всегда обращайтесь к объявленным временным значениям продолжительности распредвала, а не при длине 0,050 дюйма.

Перекрытие зависит от подъемной силы, продолжительности и LSA. Увеличение подъемной силы или продолжительности увеличивает перекрытие. Если LSA уменьшается, перекрытие увеличивается. Увеличение перекрытия клапанов ведет к увеличению максимальной мощности, но может снизить мощность на низких оборотах и ​​ухудшить качество холостого хода.

Лифт выпускного клапана

Подъем — это максимальная величина подъема открытого клапана, которая возникает, когда вершина лепестка касается подъемника. На карточке с техническими характеристиками распредвала указаны подъем кулачка и подъем клапана. Подъем кулачка относится к расстоянию между основной окружностью распредвала и вершиной кулачка. Фактический подъем клапана увеличивается на соотношение коромысел. Вот формула для определения общего подъема клапана:

Высота подъема клапана = подъем кулачка распредвала x передаточное число коромысла

Например, если кулачок распредвала составляет.367 дюймов, а соотношение коромысла 1,7: 1, формула соответствует подъему 0,6239 дюйма (0,367 x 1,7).

Если вы перейдете на соотношение коромысел 1,8: 1, тот же распределительный вал достигнет общего подъема клапана 0,6606 дюйма (0,367 x1,8).

Высота подъема выпускного клапана распределительного вала должна соответствовать планируемой выпускной системе. По мере увеличения подъема клапана выхлопным газам остается больше места для выхода из двигателя. Это, в свою очередь, означает, что у вас есть больше места для заполнения через впускную систему и за впускным клапаном.Первоначально вы можете предположить, что чем больше воздуха вы двигаете, тем больше мощности вы производите. Однако, если подъем клапана чрезмерный (слишком большой), выпускные клапаны открываются во время процесса сгорания, что снижает мощность.

При обсуждении подъема выпускного клапана учитывайте диаметр головки выпускного клапана. Любой, кто смотрел на головку блока цилиндров в сборе, заметил, что диаметр выпускного клапана меньше диаметра впускного клапана. Поскольку двигателю легче выталкивать воздух из двигателя, чем втягивать воздух в двигатель, площадь выпускного клапана не обязательно должна быть такой же большой, как впускной.Обычно диаметр выпускного клапана составляет около 57 процентов диаметра впускного клапана.

Продолжительность

Длительность распредвала показывает, как долго клапаны остаются открытыми в зависимости от градусов вращения коленчатого вала. Распредвалы с увеличенным сроком службы позволяют двигателю лучше дышать на более высоких оборотах. Меньшая продолжительность, наряду с более коротким подъемом клапана, ускоряет впускной и выпускной поток. С головкой блока цилиндров, которая имеет несколько ограниченную сторону выпуска, это обычно требует большей продолжительности выпуска, чтобы помочь втягивать всасываемый заряд в камеру сгорания и цилиндр.

Это основная теория изменения фаз газораспределения, поскольку система изменения фаз газораспределения максимизирует события впускных и выпускных клапанов. Продолжительность не меняется, но меняется время событий перекрытия клапана.

Это помогает объяснить, почему более высокий подъем в сочетании с клапанами большего диаметра и большей продолжительностью выбирается для двигателей, которые должны развивать максимальную мощность при более высоких оборотах.

Продолжительность записывается двумя способами: объявленная продолжительность и продолжительность.050 дюймов. Рекламируемая продолжительность представляет собой угол поворота коленчатого вала относительно положения коленчатого вала, но разные производители могут использовать разные точки отсчета. По этой причине лучше всего сравнивать продолжительность профиля распредвала на основе подъема подъемника 0,050 дюйма.

За счет увеличения срока службы распределительного вала клапан остается открытым в течение более длительного периода, что способствует достижению максимальной мощности в более высоком диапазоне оборотов двигателя. Впускной клапан начинает открываться в точке BTDC и закрывается в точке после нижней мертвой точки (ABDC).Выпускной клапан начинает открываться в точке перед нижней мертвой точкой (BBDC) и закрывается в точке ATDC. Помните, что расстояние или количество градусов между ВМТ и НМТ составляет 180 градусов. Вот формула для определения общей продолжительности:

Продолжительность = продолжительность открытия в BTDC + продолжительность закрытия в ATDC + 180

На конкретном распределительном валу в качестве примера предположим, что кулачок заставляет впускной клапан начать открываться при 17,5 градусах до ВМТ и закрывает впускной клапан при 58,5 градусах ВМТ.Используя формулу, вы получаете продолжительность приема 256 градусов (17,5 + 58,5 + 180).

Если тот же распределительный вал начинает открывать выпускной клапан при 69,5 градусах ВМТ и закрывает выпускной клапан при 14,5 градусах ВМТ, продолжительность выпуска составляет 264 градуса (69,5 + 14,5 + 180).

Следовательно, в этом примере кулачковый вал имеет продолжительность 256 градусов впуска и 264 градусов выпуска. Такой распредвал с разделенной продолжительностью (где продолжительность впуска и выпуска различаются) обычно лучше всего использовать с головкой блока цилиндров, которая имеет более ограниченную сторону выпуска.

С головкой блока цилиндров, которая имеет более ограниченную сторону выпуска, вы можете увеличить продолжительность выпуска через распределительный вал и увеличить диаметр первичной выпускной трубы, чтобы эффективно увеличить поток через выпускной канал в головке блока цилиндров. Проще говоря, добавление немного большей продолжительности помогает справиться с неидеальной конструкцией головки блока цилиндров.

Средняя линия распредвала

Осевая линия распределительного вала относится к точке на полпути между осевыми линиями впускного и выпускного клапана.Осевая линия впуска относится к положению пика впускного лепестка в градусах ВМТ коленчатого вала. Осевая линия выхлопных газов относится к пику выступа выхлопных газов в градусах ВМТ коленчатого вала.

Распределительный вал для принудительной индукции

Как упоминалось ранее, перекрытие распределительных валов используется для помощи волне отрицательного давления выхлопных газов, чтобы способствовать втягиванию заряда воздуха / топлива в цилиндр. При установке с принудительной индукцией турбонагнетатель или нагнетатель создает наддув воздуха / топлива.С нагнетателем слишком большое перекрытие может быть вредным, чрезмерно вытесняя выхлопные газы, что снижает или устраняет эффект продувки.

Для системы с турбонаддувом предпочтительнее распредвал меньшего размера по сравнению с кулачком, разработанным для двигателя без наддува. Турбокомпрессор уже заполнен воздушным зарядом с более высокой плотностью, поэтому требуется меньшая продолжительность. Выхлоп приводит в движение турбонаддув, чтобы набрать больше всасываемого заряда, поэтому выхлопная сила не нужна, чтобы помогать всасывать всасываемый заряд.Однако при добавлении закиси азота в некоторых случаях может потребоваться более длительная продолжительность выхлопа с более широким LSA для отвода большего количества тепла выхлопных газов.

Распредвал вперед / назад

Опережение или замедление синхронизации распредвала перемещает полосу крутящего момента в сторону более низких или более высоких оборотов двигателя. Сдвиг распределительного вала увеличивает мощность на низких частотах, в то время как замедление распредвала увеличивает мощность на высоких оборотах и ​​жертвует крутящим моментом на низких частотах. Перемещение распределительного вала вперед или назад перемещает события клапана вперед или назад по ходу поршня.В обычном двигателе, вращающемся по часовой стрелке, перемещение распределительного вала дальше по часовой стрелке приводит к сдвигу клапанных событий, в то время как перемещение распределительного вала против часовой стрелки замедляет события клапана.

Опережение фаз газораспределения приводит к более раннему открытию впуска, уменьшая зазор между впускным клапаном и поршнем и увеличивая зазор между выпускным клапаном и поршнем.

Задержка распределительного вала приводит к тому, что впускной клапан открывается позже, одновременно увеличивая зазор между впускным клапаном и поршнем и уменьшая зазор между выпускным клапаном и поршнем.

Если вы планируете продвинуть вперед или назад распределительный вал, вам необходимо проверить зазор между клапаном и поршнем с распредвалом в измененном положении. Поэтому, если вы продвигаете распределительный вал вперед, обратите внимание на зазор впускных клапанов. Если вы задерживаете распредвал, обратите внимание на зазор выпускного клапана.

Распредвалы особого порядка зажигания

По сравнению с заводским порядком зажигания распредвала, специальные распредвалы (SFO) иногда используются в гоночных автомобилях.Этот другой порядок зажигания также присутствует на некоторых более поздних моделях двигателей OEM, таких как серия GM LS.

Причина, по которой иногда используется другой порядок зажигания, состоит в том, чтобы получить более плавную работу двигателя и улучшить распределение топлива между цилиндрами. GM приняла специальный порядок зажигания в своих сериях двигателей Gen III и Gen IV LS, которые имеют замену 4/7 и 2/3 по тем же причинам: чтобы сгладить гармоники в стремлении к большей долговечности двигателя и потенциально генерировать больше власть.Подобное изменение порядка зажигания также может дать преимущество уменьшения гармонических эффектов и сил отклонения на коленчатом валу и коренных подшипниках. Еще одно потенциальное преимущество заключается в уменьшении количества изолированных горячих точек на соседних стенках цилиндра.

В качестве примера рассмотрим обычные двигатели Chevy с малым и большим блоком, которые имеют порядок срабатывания 1-8-4-3-6-5-7-2. Во время каждой работы двигателя у каждого цилиндра есть «спутник» в порядке зажигания. Оба вспомогательных цилиндра достигают ВМТ одновременно, причем один цилиндр находится на рабочем такте, а другой — на выпускном.Эти цилиндры (попарно 1/6, 2/3, 4/7 и 5/8) можно менять местами или местами в порядке зажигания без необходимости модификации коленчатого вала.

Распределительные валы со специальным порядком зажигания (SFO) изменяют традиционный порядок зажигания, чтобы сгладить импульсы двигателя и уменьшить гармоники клапанного механизма. Стратегическая смена порядка включения распредвала помогает добиться более плавной работы двигателя, что снижает гармонические эффекты на коленчатом валу и коренных подшипниках.Это также снижает нагрев за счет исключения последовательного срабатывания двух соседних цилиндров. Это приносит пользу двигателям, которые длительное время работают на пиковых оборотах или близких к ним. В двигателе V-8 замена 4/7 и, возможно, 2/3 (в зависимости от двигателя) является наиболее распространенным подходом к конструкции SFO.

Обычная практика среди производителей гоночных двигателей, которые следуют этой теории, состоит в том, чтобы поменять местами цилиндры 4 и 7, создав новый порядок зажигания 1-8-7-3-6-5-4-2. В то время как некоторые строители, опробовавшие этот процесс, не сообщают об увеличении производительности, другие утверждают, что при этом набрали целых 10 л.с.

Чтобы максимизировать эффект продувки выхлопных газов, длина первичной трубы коллектора зависит от порядка запуска двигателя (на основе теории волновой настройки). Эксперименты на динамометрическом стенде двигателя или шасси полезны при определении длины первичной трубы коллектора при использовании специального распределительного вала порядка зажигания.

Создатели гоночных двигателей часто экспериментируют с разной длиной первичной трубы; это помогает определить наилучшую настройку для размещения распределительного вала SFO. Некоторые строители, экспериментирующие с кулачками SFO, сообщают о существенных улучшениях, в то время как другие добились минимальных улучшений.

Выпускные коллекторы

Выпускные коллекторы обычно изготавливаются из чугуна, хотя некоторые из них существуют в виде небольших партий трубчатых стальных труб, которые сливаются в общий выпуск. Чугунные выпускные коллекторы широко используются автопроизводителями на протяжении десятилетий по двум основным причинам: они менее дороги в производстве, состоят из цельной отливки, а не из трубчатого коллектора, который требует сборки и сварки; а из-за их компактных размеров их легче установить на производственной линии.

Сегодня единственными причинами, по которым любитель, уличный гонщик или коллекционер автомобилей выбирает чугунный выпускной коллектор, а не набор трубчатых выпускных коллекторов, являются оригинальность, простота установки и / или бюджет. Если автомобиль восстанавливается с точки зрения исторической достоверности, предпочтительнее любой тип выхлопной системы, изначально использовавшейся на автомобиле, включая выпускные коллекторы из чугуна или литой нержавеющей стали, где это применимо. Единственная причина для перехода с тяжелых чугунных коллекторов на трубчатые коллекторы — это увеличение мощности.

Различный выбор диаметра и длины первичной трубы коллектора обеспечивает определенную степень настройки с точки зрения выбора различных конструкций коллектора, тогда как стандартный чугунный выпускной коллектор практически не дает возможности настройки двигателя. Если ваша цель — получить дополнительную мощность и крутящий момент, трубчатые коллекторы предлагают варианты, позволяющие настроить выхлопную систему двигателя, тогда как литые выпускные коллекторы OEM имеют ограничения по размеру и конструкции. Варианты, доступные с трубчатыми коллекторами, обеспечивают возможности настройки, которые просто невозможны с литыми коллекторами.С другой стороны, выпускные коллекторы из чугуна более компактны, поэтому их легче устанавливать и, как правило, требуется меньше места под капотом. Кроме того, из-за более толстого материала они имеют тенденцию немного лучше улавливать тепло и имеют тенденцию к снижению шума выхлопа из-за более изолирующих свойств толстой и тяжелой чугунной конструкции. С другой стороны, они тяжелые, поэтому, если вес важен, переход на трубчатые коллекторы является плюсом.

По мере того как чугун стареет и подвергается тепловым циклам с течением времени, он становится более хрупким и склонен к растрескиванию под напряжением.Возможность растрескивания под напряжением преувеличена, если выхлопная труба и глушители не поддерживаются должным образом, поскольку рычаги и вибрация, возникающие при перемещении остальной части выхлопной системы, создают повышенную нагрузку на чугун. С точки зрения производительности, как правило, чугунные выпускные коллекторы могут выступать в качестве узких мест, поскольку резкие углы выпускного канала ограничивают поток.

Если вы хотите использовать чугунные выпускные коллекторы, но не в восторге от дизайна и / или внешнего вида стандартного коллектора, для ограниченного числа популярных применений доступны специальные выпускные коллекторы.Коллекторы для вторичного рынка обычно предназначены для обеспечения превосходного потока выхлопных газов и значительно улучшенного внешнего вида.

Трубчатые выпускные коллекторы обеспечивают выделенную первичную подачу газа для каждого цилиндра, в конечном итоге сливаясь в общий коллектор. Трубчатые коллекторы, доступные как из низкоуглеродистой, так и из нержавеющей стали, также обеспечивают значительную экономию веса по сравнению с чугунными коллекторами.

По сути, цельный чугунный выпускной коллектор предназначен для выхода отработанных выхлопных газов без учета характеристик двигателя.В двигателе с высокими характеристиками, который имеет распределительный вал с большим перекрытием, важно разделить основные выхлопные тракты, что является еще одной причиной выбора отдельных труб для выпускных коллекторов.

По сути, цельный чугунный выпускной коллектор предназначен для выхода отработанных выхлопных газов без учета характеристик двигателя. В двигателе с высокими характеристиками, который имеет распределительный вал с большим перекрытием, важно разделить основные выхлопные тракты, что является еще одной причиной выбора отдельных труб для выпускных коллекторов.

При этом чугунные выпускные коллекторы по-прежнему имеют свое место. Как уже было сказано, для желающих оригинального внешнего вида использование выпускных коллекторов оригинального образца обязательно. Если ваша цель — добиться функциональности и оригинального внешнего вида, а не максимизировать производительность двигателя, использование чугунных выпускных коллекторов допустимо.

Если вы пытаетесь восстановить комплект оригинальных чугунных выпускных коллекторов с трещинами или проколами, имейте в виду, что сварка чугуна может быть сложной задачей.Трещины можно устранить штифтом или сваркой. Закрепление включает просверливание небольших отверстий на каждом конце трещины, чтобы обеспечить точки остановки и предотвратить увеличение длины трещины. После этого просверливают серию дополнительных отверстий вдоль трещины, при этом каждое отверстие снабжается ввинчивающимся штифтом, предназначенным для того, чтобы снова собрать трещину. В зависимости от расположения трещины закрепление может оказаться очень успешным. Отличным источником материалов для ремонта трещин является Lock N ’Stitch.

Другой метод ремонта — это настоящая сварка чугуна. Это включает в себя осторожное шлифование трещины (трещин), предварительный нагрев коллектора до заданной высокой температуры, а затем распыление специального чугунного порошка в трещину, позволяющего материалу сплавиться. Отличный источник для этого — Cast Welding Technologies.

Обычно есть исключение из любого общего правила, и что касается чугунных выпускных коллекторов, это касается установки турбонагнетателя.Использование чугунных выпускных коллекторов часто является предпочтительным в турбоустановках, потому что турбокомпрессор часто устанавливается непосредственно на чугунный коллектор. Также необходимо учитывать размер этих коллекторов. В ограниченном пространстве компактный чугунный коллектор лучше подходит для турбокомпрессора, поскольку он занимает гораздо меньше места, чем трубчатый коллектор. Кроме того, поддерживающая сила чугунного коллектора может лучше соответствовать весу турбокомпрессора. Более того, более толстый и тяжелый чугун лучше улавливает тепло выхлопных газов.

Снижение насосных потерь

Насосные потери в бензиновом двигателе внутреннего сгорания по существу относятся ко всему, что препятствует вращению коленчатого вала. Насосные потери относятся к работе или энергии, необходимой для перемещения воздуха в цилиндры и из них. Это потери, отличные от обычных факторов трения, такие как сопротивление поршневого кольца, сопротивление цепи привода ГРМ и усилие, необходимое для сжатия клапанных пружин. Сюда также входят приводные аксессуары, такие как водяной насос, генератор, шкивы насоса рулевого управления с гидроусилителем и т. Д.Насосные потери также можно рассматривать как эффекты «отрицательного крутящего момента», которые пытаются препятствовать вращению коленчатого вала.

В двигателе возникают насосные потери, когда поступление воздуха ограничено при открытом впускном клапане. Это происходит во время впускного цикла, когда поршень движется по расточке цилиндра. Все, что находится на пути входящего заряда воздуха, может ограничивать воздушный поток, например, воздуховоды, воздушный фильтр, направляющие впускного коллектора и впускные отверстия головки блока цилиндров. Основным ограничением может быть дроссельная заслонка и сборка.Когда дроссельная заслонка, будь то карбюратор или корпус дроссельной заслонки для впрыска топлива, частично открывается или закрывается, это создает ограничение потока, против которого поршень пытается втянуть воздух. Вот почему двигатель на холостом ходу производит больше вакуума, чем при открытом дросселе.

Такие откачки неизбежны, но выбор карбюратора соответствующего размера или корпуса дроссельной заслонки может минимизировать их. Поскольку карбюратор должен иметь размер как для прохождения воздуха, так и для подачи топлива, выбор размера должен основываться на рабочем объеме и требованиях конкретного двигателя.В системе EFI с компьютерным управлением переход на более крупный корпус дроссельной заслонки снижает это ограничение расхода воздуха, поскольку ЭБУ подает только количество топлива, необходимое для поддержания правильного соотношения воздух / топливо, независимо от размера корпуса дроссельной заслонки. Другими словами, вы можете обойтись дроссельной заслонкой большего размера без перелива.

Чтобы улучшить вакуум в двигателе при использовании кулачка длительного действия с высоким подъемом, часто используется внешний вакуумный насос с ременным приводом. Это может снизить избыточное давление в картере, что снижает прорыв поршневых колец и кривошипа.

Вот пример событий четырехтактного двигателя. На такте впуска поршень движется вниз, впускной клапан открывается, а выпускной клапан закрывается. Во время такта сжатия поршень движется вверх, при этом впускной и выпускной клапаны закрыты. Во время рабочего такта загорается свеча зажигания, поршень движется вниз, и оба клапана закрываются. Во время такта выпуска поршень движется вверх, впускной клапан закрыт, а выпускной клапан открыт.

Насосные потери в системе впуска могут быть значительно уменьшены или полностью устранены с помощью принудительной индукции, поскольку воздух подается под положительным давлением, когда дроссельная заслонка полностью открыта. Это дополнительное давление в цилиндре обеспечивает дополнительную силу, помогающую поршню двигаться вниз. Конечно, поскольку распределительный вал расходует энергию на привод нагнетателя, в определенной степени возникают паразитные потери. Хотя турбокомпрессор использует выхлопные газы для создания принудительного воздушного заряда и не требует энергии коленчатого вала, сам турбонагнетатель создает насосные потери, ограничивающие выхлоп.Невозможно полностью устранить насосные потери, но вы можете уменьшить эту потерянную энергию путем тщательного выбора системы впуска, конструкции головки блока цилиндров, профиля распределительного вала, вентиляции картера и потока выхлопных газов.

Очевидно, что поршень создает давление в цилиндре, поскольку оно повышается во время такта сгорания, выталкивая и уплотняя воздух вверх. Менее очевидно давление, которое нижняя часть поршня создает в картере, когда он движется вниз, действуя как чашка, выталкивая воздух в картер.Клапан принудительной вентиляции картера (PCV) позволяет разрежению на впуске помогать вытягивать это давление из картера. Внешний вакуумный насос обеспечивает почти такой же эффект, сбрасывая давление из картера, уменьшая паразитные потери энергии.

Цикл четырехтактного двигателя

Каждый такт цикла двигателя по-разному влияет на выхлопную систему. Чтобы лучше понять события впуска и выпуска в двигателе, вам необходимо понять четырехтактное событие, которое включает такт впуска, такт сжатия, рабочий ход и такт выпуска.

Ход всасывания

Такт впуска начинается в конце предыдущего такта выпуска. Прежде чем поршень достигнет ВМТ впуска, выпускной клапан все еще открыт, в то время как впускной клапан начинает открываться. Это называется перекрытием клапана.

Во время перекрытия оба клапана открыты, позволяя втягивать небольшое количество всасываемого заряда в камеру сгорания при закрытии выпускного клапана. Это называется эффектом поглощения всасывания.

Кроме того, когда поршень движется вниз, он втягивает основную часть заряда воздуха / топлива. Насосные потери возникают из-за любых ограничений на пути забора воздуха, в том числе из-за положения дроссельной заслонки. Поршень пытается втягивать воздух, «вытягивая» все препятствия на своем пути, что увеличивает вакуум в коллекторе.

По мере увеличения разрежения в коллекторе, насосные потери увеличиваются, поскольку коленчатый вал работает, чтобы преодолеть это отрицательное давление. Этот эффект наиболее заметен на низких оборотах двигателя и на высоких оборотах двигателя даже при полностью открытой дроссельной заслонке, когда объем воздухозаборника ограничивает количество воздуха, который может быть втянут в цилиндр.

Ход сжатия

Поршень движется вверх и сжимает топливно-воздушную смесь. Заряд воздух / топливо воспламеняется до того, как поршень достигает ВМТ на такте сжатия, при этом пиковое давление в цилиндре происходит сразу после ВМТ на рабочем такте. Насосные потери являются наибольшими при WOT во время такта сжатия, которые увеличиваются с более высокой степенью сжатия и с более плотным зарядом воздуха.

Для уплотнения воздушного заряда требуется большее усилие, поэтому возникают большие насосные потери.Однако насосные потери, возникающие во время такта сжатия, сводятся на нет во время рабочего такта, поэтому насосные потери, возникающие во время такта сжатия, действительно не являются проблемой.

Рабочий ход

После воспламенения поршень толкается вниз, прикладывая усилие для вращения коленчатого вала. По мере того как поршень движется вниз во время рабочего хода, давление в цилиндре существенно и постепенно падает по мере того, как поршень движется дальше вниз в своем отверстии.Рабочий ход не приводит к потере накачки.

Ход выхлопа

Поршень движется вверх, когда выпускной клапан открыт, выталкивая выхлоп из головки блока цилиндров. Переменные насосных потерь, которые возникают во время такта выпуска, зависят от ограничений во всей выпускной системе. Если двигатель оснащен системой впрыска закиси азота, добавленные кислород и топливо создают повышение давления выхлопных газов. Поскольку поршень борется с этим дополнительным давлением во время такта выпуска, насосные потери возрастают.Для более эффективного отвода выхлопных газов может помочь распределительный вал с большей продолжительностью выпуска и более раннее открытие выпускного клапана.

Насосные потери нормальные и не могут быть устранены. Лучший способ уменьшить потери энергии из-за насосных потерь — это позволить двигателю дышать за счет использования воздухозаборников с низким ограничением, сброса давления в картере, фаз газораспределения, которые позволяют выхлопным газам выходить и втягивать воздух в цилиндры, а также выхлопные газы. системы, которые уменьшают ограничение и удаляют выхлопные импульсы из двигателя.

Датчик кислорода

Все серийные автомобили для рынка США, произведенные в 1996 году и позже, оснащены диагностикой OBD-II и требуют двух кислородных датчиков: один перед каталитическим нейтрализатором и один после преобразователя. Контроллер ЭСУД использует кислородный датчик, расположенный перед преобразователем, для регулировки соотношения воздух / топливо. Датчик кислорода, расположенный после нейтрализатора, в основном используется для контроля и мониторинга эффективности каталитического нейтрализатора.

Когда вы видите кислородные датчики в каталоге или руководстве по ремонту, вы можете заметить термины S1 и S2.S1 указывает на то, что датчик кислорода расположен перед каталитическим нейтрализатором, а S2 указывает на то, что датчик кислорода расположен после нейтрализатора. На двигателе V-типа расположение датчика (-ов) в группе обозначается буквами B1 или B2 (группа 1 или группа 2). Например, датчик кислорода, обозначенный как B1 S1, указывает местоположение как банк 1 перед преобразователем. Банк 1 обычно относится к левому (со стороны водителя) ряду, а Банк 2 — к правому (со стороны пассажира) ряду цилиндров.

Контроллер ЭСУД использует информацию, предоставляемую сигналом датчика кислорода, для управления соотношением воздух / топливо.Используя этот сигнал, программа управления подачей топлива контроллера ЭСУД регулирует количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Двумя наиболее распространенными типами кислородных датчиков являются кислородный датчик с узким диапазоном и датчик кислорода с широким диапазоном, который также называется датчиком воздуха / топлива (или A / F).

Хотя датчик кислорода работает иначе, чем датчик воздуха / топлива, цель в основном та же: контролировать количество кислорода в потоке выхлопных газов, чтобы электронный модуль управления (ECM) мог регулировать соотношение воздух / топливо в двигателе. путем обогащения или обеднения смеси.

Пробка может быть легко установлена ​​на коллекторе коллектора для датчика кислорода или установки датчика воздуха / топлива либо для размещения электронной системы управления подачей топлива, либо просто для контроля соотношения воздух / топливо в двигателе с целью точной настройки.

Датчик A / F похож на датчик кислорода, но имеет другую конструкцию с другими рабочими характеристиками. Датчик A / F упоминается как датчик широкого диапазона из-за его способности определять соотношение воздух / топливо в широком диапазоне, так что ECM может более точно измерять топливо в попытке снизить выбросы.В то время как кислородные датчики работают при температуре около 750 градусов по Фаренгейту, датчик A / F работает при температуре около 1200 градусов по Фаренгейту. Датчик A / F также изменяет выходной ток в амперах в зависимости от количества кислорода в выхлопной системе, обеспечивая ECM более точными данными. информация о соотношении воздух / топливо.

Датчик A / F откалиброван по стехиометрии, теоретически идеальному соотношению воздух / топливо 14,7: 1. Контроллер ЭСУД использует любое отклонение от этого идеала для регулировки топливной смеси и времени / продолжительности впрыска топлива. Когда автомобиль оснащен трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором, температура главного подогреваемого кислородного датчика регулируется контроллером ЭСУД.Когда объем воздухозаборника мал и температура выхлопных газов низкая, ток течет к нагревателю, чтобы нагреть датчик для точного определения содержания кислорода.

Написано Майком Мавригианом и опубликовано с разрешения CarTechBooks

ПОЛУЧИТЕ СДЕЛКУ НА ЭТУ КНИГУ!

Если вам понравилась эта статья, вам понравится вся книга. Нажмите кнопку ниже, и мы отправим вам эксклюзивное предложение на эту книгу.

впускной коллектор с изменяемой геометрией — французский перевод — Linguee

Датчик MAP: работа, конструкция и типы

Датчик абсолютного давления в коллекторе, называемый датчиком MAP.Датчик MAP представляет собой непрямой расходомер воздуха, и его сигнал является одним из важных сигналов для базового управления впрыском топлива в двигатель.

Каталог

Ⅰ Введение

Датчик абсолютного давления в коллекторе, называемый датчиком MAP. Датчик MAP является косвенным измерителем расхода воздуха, и его сигнал является одним из важных сигналов для основного управления впрыском топлива в двигатель. Он соединен с впускным коллектором с помощью вакуумной трубки.При разных оборотах двигателя он определяет изменение вакуума во впускном коллекторе и затем преобразует изменение внутреннего сопротивления датчика в сигнал напряжения для ЭБУ, чтобы скорректировать объем впрыска топлива.

В двигателе с электронным впрыском топлива датчик MAP, используемый для определения объема всасываемого воздуха, называется системой впрыска D-типа (тип плотности скорости). Датчик MAP определяет объем всасываемого воздуха не напрямую, как датчик потока всасываемого воздуха, а использует косвенное определение.В то же время на него также влияет множество факторов, поэтому существует много различий в обнаружении и поддержании потока всасываемого воздуха от датчика объема.

Ⅱ Принцип работы

Датчик MAP определяет абсолютное давление во впускном коллекторе за дроссельной заслонкой. Он определяет изменение абсолютного давления в коллекторе в соответствии с частотой вращения двигателя и нагрузкой, а затем преобразует его в напряжение сигнала и отправляет его в блок управления двигателем (ЭБУ). ЭБУ регулирует основной объем впрыска топлива в соответствии с напряжением сигнала.

Существует много типов датчиков MAP, включая варисторные и емкостные. Поскольку варистор имеет преимущества, заключающиеся в быстром времени отклика, высокой точности обнаружения, небольшом размере и гибкости в установке, он широко используется в системах впрыска D.

Рисунок 1

Рисунок 2

На рисунке 1 показано соединение между датчиком MAP варисторного типа и компьютером. На рис. 2 показан принцип работы датчика MAP варисторного типа.R на рисунке 1 — это сопротивление деформации R1, R2, R3, R4 на рисунке 2. Они образуют мост Уитстона и вместе соединены с кремниевой диафрагмой. Кремниевая диафрагма может деформироваться под действием абсолютного давления в коллекторе, что приводит к изменению значения сопротивления тензорезистора R. Чем выше абсолютное давление в коллекторе, тем больше деформация кремниевой диафрагмы и больше изменение сопротивления сопротивления R. То есть механическое изменение кремниевой диафрагмы преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается интегральная схема и вывод на ЭБУ.

Ⅲ Внутренняя структура

В датчике давления используется датчик давления для измерения давления, а в датчике давления встроен мост Уитстона на силиконовой диафрагме, которая может подвергаться деформации под давлением. Чип давления — это ядро ​​датчика давления. У всех основных производителей датчиков давления есть свои чипы давления. Некоторые из них производятся непосредственно производителями датчиков, некоторые представляют собой специализированные микросхемы (ASC), производимые на аутсорсинге, а третьи предназначены для непосредственной закупки микросхем общего назначения у профессиональных производителей микросхем.Микросхемы, производимые непосредственно производителями датчиков, или индивидуализированные микросхемы ASC, как правило, используются только в их собственных продуктах. Такие микросхемы имеют высокую степень интеграции, часто в них используются микросхемы давления, схемы усиления, микросхемы обработки сигналов, схемы защиты от ЭМС и схемы, используемые для калибровки выходных кривых датчиков. ПЗУ интегрировано в микросхему, весь датчик представляет собой микросхему, и микросхема соединена с контактом PIN разъема через провод.

Рис. 3. Внутренняя структура датчика давления на основе технологии MEMS

Датчик давления, показанный на Рис. 3, объединяет другие схемы обработки, за исключением микросхемы датчика, в микросхему схемы, а некоторые производители датчиков давления полностью интегрируют два в один.

Этот процесс разработки и производства датчиков давления фактически является практическим применением технологии MEMS (сокращение от «микроэлектромеханические системы»). МЭМС основан на передовых технологиях 21 века, основанных на микро / нанотехнологиях. Это технология проектирования, обработки, производства и контроля микро / наноматериалов. Он может объединять механические компоненты, оптические системы, компоненты привода, электрические системы управления и системы цифровой обработки в микросистему, которая является единым целым.Такая микроэлектронная механическая система может не только собирать, обрабатывать и отправлять информацию или инструкции, но также выполнять действия в соответствии с полученной информацией автономно или в соответствии с внешними инструкциями. В нем используется сочетание технологии микроэлектроники и технологии микрообработки (включая микрообработку кремниевого корпуса, микрообработку поверхности кремния, LIGA и соединение пластин и т. Д.) Для получения множества превосходных характеристик, низкой цены, миниатюрных датчиков, исполнительных устройств, приводов и микросистем.МЭМС подчеркивает использование передовых технологий для реализации микросистем и подчеркивает возможности интегрированных систем.

Датчик давления является типичным представителем технологии МЭМС, а другой широко используемой технологией МЭМС является микроэлектромеханический гироскоп. Некоторые крупные поставщики систем EMS, такие как BOSCH, DENSO, CONTI и другие компании, имеют свои собственные специализированные микросхемы, разработанные с аналогичной структурой. Преимущества: высокая степень интеграции, малый размер сенсора, маленький размер сенсора с небольшими разъемами, простота сборки и установки.Чип давления внутри датчика полностью заключен в силикагель, который играет роль устойчивости к коррозии и вибрации, что значительно увеличивает срок службы датчика. Крупномасштабное массовое производство отличается низкой стоимостью, высоким выходом и отличными характеристиками.

Некоторые другие производители датчиков MAP используют микросхемы давления общего назначения, а затем интегрируют микросхему давления, схему защиты от электромагнитной совместимости и другие периферийные схемы и штырьки контактов разъема через плату PCR.Как показано на рисунке 4, микросхема давления установлена ​​на задней стороне печатной платы. Печатная плата представляет собой двухстороннюю печатную плату.

Рис. 4. Использование печатной платы для интеграции микросхем и схем

Из-за низкого уровня интеграции этого типа датчика давления стоимость материалов для изготовления высока. Плата печатной платы не имеет полностью герметичного корпуса, и детали интегрируются на плату печатной платы посредством традиционного процесса пайки, и существует риск виртуальной пайки.В среде с высокой вибрацией, высокой температурой и высокой влажностью печатную плату следует защищать.

Ⅳ Типы датчиков MAP

Датчик MAP преобразует давление во впускной трубе двигателя в соответствующий электрический сигнал. Электронный контроллер двигателя вычисляет базовое время впрыска топлива и на основе этого сигнала определяет базовый угол опережения зажигания. Датчики давления бывают разных видов. По принципу генерации сигналов их можно разделить на пьезоэлектрические, полупроводниковые варисторные, емкостные, дифференциальные трансформаторные и типы поверхностных упругих волн.

(1) Принцип измерения полупроводникового варисторного датчика давления

Полупроводниковый варисторный датчик давления использует пьезорезистивный эффект полупроводников для преобразования давления в соответствующий сигнал напряжения, и его принцип заключается в показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Принцип измерения полупроводникового варисторного датчика давления

Полупроводниковый тензодатчик — это чувствительный элемент, значение сопротивления которого изменяется соответственно под действием напряжения или давления.Присоедините тензодатчики к силиконовой диафрагме и подключите их к мосту Уитстона. Когда кремниевая диафрагма деформируется под действием силы, каждый тензодатчик вытягивается или сжимается, и его сопротивление изменяется, и мост будет иметь соответствующее выходное напряжение.

(2) Структура варисторного датчика MAP

Состав полупроводникового варисторного датчика MAP показан на рисунке 6. В элементе преобразования давления датчика есть кремниевая диафрагма, а также давление и деформация кремния. диафрагма будет генерировать соответствующий сигнал напряжения.Одна сторона кремниевой диафрагмы является вакуумом, а другая сторона вводит давление во впускной трубе. Когда давление во впускном трубопроводе изменяется, деформация кремниевой диафрагмы соответственно изменяется, и генерируется сигнал напряжения, соответствующий давлению на впуске. Чем больше давление на впуске, тем больше деформация кремниевой диафрагмы и тем больше давление на выходе датчика.

Рисунок 6. Структура варисторного датчика MAP

Полупроводниковый варисторный датчик MAP имеет хорошую линейность и преимущества небольшого размера структуры, высокой точности и хороших характеристик отклика.

(1) Принцип измерения емкостного датчика MAP

В емкостном датчике давления используется диафрагма, образующая чувствительный к давлению элемент с переменной емкостью. Когда диафрагма деформируется под действием силы, ее емкость соответственно изменяется. Схема измерения датчика преобразует изменение емкости, соответствующее давлению, в соответствующий электрический сигнал. Цепи измерения емкостного датчика давления в основном бывают двух типов: обнаружение частоты и обнаружение напряжения, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Принцип измерения емкостного датчика MAP

1) Тип определения частоты: частота колебаний колебательного контура изменяется с изменением значения емкости чувствительного к давлению элемента и импульсного сигнала, частота которого соответствует к давлению выводится после выпрямления и усиления.

2) Тип обнаружения напряжения: изменение значения емкости чувствительного к давлению элемента модулируется несущей и схемой усилителя переменного тока, демодулируется схемой детектора и фильтруется схемой фильтра для вывода сигнала напряжения, соответствующего давлению. изменение.

(2) Структура емкостного датчика MAP

Принципиальная схема емкостного датчика MAP показана на рисунке 8. Диафрагма из оксида алюминия и полая изолирующая среда образуют емкостной чувствительный к давлению элемент с вакуумом внутри. который подключен к гибридной интегральной схеме датчика. После того, как датчик вводит давление во впускной трубе, диафрагма из оксида алюминия деформируется под действием давления на впуске, что приводит к изменению значения ее емкости.После обработки гибридной интегральной схемой он выдает электрический сигнал, соответствующий изменению давления на впуске.

Рис. 8. Структура емкостного датчика MAP

По сравнению с датчиком расхода воздуха на впуске, который играет ту же роль, датчик MAP не влияет на воздухозаборник, а его монтажное положение является гибким (датчик MAP может быть установлен далеко от впускной трубы двигателя с помощью направляющей вакуумной трубки). Таким образом, использование датчиков MAP в современных электронных системах управления двигателем расширяется.

Ⅴ Выходные характеристики

Когда двигатель работает, при изменении открытия дроссельной заслонки изменяется разрежение, абсолютное давление и характеристика выходного сигнала во впускном коллекторе.

Рисунок 9. Датчик MAP

Система впрыска D-типа определяет абсолютное давление во впускном коллекторе за дроссельной заслонкой. Задняя часть дроссельной заслонки отражает как степень разрежения, так и абсолютное давление. Поэтому некоторые люди думают, что степень вакуума и абсолютное давление — это одно и то же, но это понимание одностороннее.В условиях постоянного атмосферного давления (стандартное атмосферное давление 101,3 кПа), чем выше вакуум в коллекторе, тем ниже абсолютное давление в коллекторе. Вакуум равен атмосферному давлению минус абсолютное давление в коллекторе. Чем выше абсолютное давление в коллекторе, тем ниже вакуум в коллекторе. Абсолютное давление в коллекторе равно атмосферному давлению вне коллектора за вычетом вакуума. То есть атмосферное давление равно сумме вакуума и абсолютного давления.После понимания взаимосвязи между атмосферным давлением, вакуумом и абсолютным давлением выходные характеристики датчика MAP становятся ясными.

Во время работы двигателя, чем меньше отверстие дроссельной заслонки, тем больше разрежение во впускном коллекторе, тем меньше абсолютное давление в коллекторе и меньше напряжение выходного сигнала.