Частина 2. Система подачі повітря. Інерційний наддув і турбонаддув повітря.
Текст: Артем 'S1LvER' Терехов
Минулого разу ми з вами зупинилися на тому, як паливо потрапляє в камери згоряння двигуна. Однак нашим байкам потрібно не тільки смачно їсти, а й глибоко дихати. Ось ми зараз і розберемося з тим, які існують способи доставки повітря до двигуна.
Почнемо, як водиться, з основ. Двигун мотоцикла - досить чутлива система, і особливо це стосується споживаного повітря. Попадання в циліндри пилу, бруду, піску і інших зважених часток, що бовтаються в нашій атмосфері, гарантують мотору швидку і болісну смерть. Тому на шляху повітряного потоку, «заковтує» байком, встановлюється повітряний фільтр. За останні роки цей девайс зазнав значне ускладнення. На зміну раннім пристроїв з дротяної сітки прийшли більш ефективні системи з поролону, просочується маслом. Також фільтр може бути виконаний з гофрованого паперу. Папір просочують смолою, щоб вона не розбухала під впливом води. Гофрування паперу виконується для того, щоб отримати максимальну площу поверхні фільтруючого елемента в межах, обмежених розмірами корпусу фільтра. Це дозволяє найкращим чином розташувати отвори в папері: щоб вловити майже всю інформацію, що надходить пил, і в той же час не обмежити пропускну здатність фільтра.
Фільтруючі елементи будь-якого типу вимагають регулярного очищення або заміни. При використанні паперових елементів пори в папері все більше забиваються, опір вступнику повітрю зростає, і суміш перезбагачувати. Промаслена поверхню поролонового фільтра покривається частками пилу, і фільтр втратить здатність вловлювати «повітряний сміття». Образно кажучи, «промити-намилити-повторити», поки фільтр не стане чистим, а потім просочити маслом.
Є один тонкий момент. Більшість виробників встановлюють одноразові паперові повітряні фільтри. У той же час, безліч тюнінгових фірм (найвідоміші - BMC і KN) пропонують фільтри, які підлягають регулярному обслуговуванню. Перед райдером постає питання - купувати кожен раз оригінальні заводські фільтри, або купити який-небудь aftermarket-продукт, і вчасно проводити просте і не витратне обслуговування. Головне в цьому питанні - купити той «воздушник», який призначений саме для стокової зв'язки «система харчування - випускна система».
Розсип повітряних фільтрів від KN
Думаю, не варто згадувати про те, що їзда на мотоциклі з брудним або давно відслужили свій термін фільтром істотно скорочує життя двигуну. Крім того, для досягнення необхідного співвідношення паливо-повітряної суміші пропускна здатність фільтра розраховується в сукупності з системою харчування. А це означає, що забитий або неправильно обраний фільтр призведе до порушень складу паливо-повітряної суміші - втрата потужності і ривки при розгоні неминучі, так що заведіть собі хорошу звичку вчасно обслуговувати «дишалку» мотоцикла.
Тепер давайте поговоримо про корпус повітряного фільтра. «Подумаєш, корпус! Що в ньому такого? »- запитаєте ви. За останній десяток-другий років корпус перетворився з простого кожуха для повітряного фільтра в невід'ємну частину системи харчування на спортивних і динамічних машинах, нерозривно працюючи в парі з впускний системою двигуна. Говорячи по-науковому, корпус виконує функцію накопичувальної камери, тобто підтримує відносно постійні обсяг і тиск повітря, згладжуючи зміни тиску повітря, що відбуваються при зміні частоти обертання двигуна, таким чином, щоб смесеобразование непогіршувався.
Вуглеволоконний корпус повітряного фільтра в зборі з повітроводами від EVR. Ducati 848
Системи забору повітря
Переважна більшість сучасних серійних мотоциклів не оснащуються системами примусового нагнітання повітря, через великі габарити і вагу таких систем. Це на автомобіль можна поставити турбонагнетатель без будь-яких втрат - адже пара зайвих кілограмів втрачається на тлі колосального припливу потужності, який забезпечує нагнітач. Однак у конструкторів мотоциклів немає розкоші величезного простору під капотом і відносної свободи на вагах. Все, що можуть зробити мотоінженери - це максимально використовувати закони фізики, що стосуються динаміки повітря.
Повітрозабірники розміщують в зоні максимального лобового тиску повітря
Прототип системи Ram-Air в 70-х роках представила компанія Suzuki. В основі цієї технології лежала теорія про подачу максимально можливої кількості повітря в систему впуску, з використанням швидкості мотоцикла, для забору, напрямки і стиснення повітря, що поступає. Причому, в силу природних причин, система працює все краще і краще при збільшенні швидкості - тиск повітря на лобову частину байка зростає, і охолоджене повітря через фронтальні заборники під тиском потрапляє в ресивер (тобто корпус повітряного фільтра). Надалі Ram-Air став застосовуватися на спортбайках Suzuki GSX-R, під назвою SRAD (Suzuki Ram Air Direct). Зараз всі системи цього типу називають Ram-Air, або системами інерційного наддуву.
Останні розробки в області «дихання» мотоциклів стосуються систем із змінною геометрією впускного тракту. Поки не можна стверджувати, що така система є в кожному дорожньому мотоциклі, проте це справа часу. Так було завжди - спочатку інновації застосовують на топових моделях, і якщо вони проявлять себе як життєздатні - здешевлюють і встановлюють повсюдно. Причому, у кожного виробника своє бачення розвитку даного напрямку.
Suzuki використовує заслінку в корпусі повітряного фільтра, яка регулює витрату повітря на вході в фільтр відповідно до частоти обертання двигуна. У діапазоні від низьких до середніх оборотів заслінка закрита. У діапазоні від середніх до високих вона відкривається. Привід заслінки здійснюється тягою, приєднаної до діафрагми, яка працює від розрідження у впускному колекторі. Розрідженням на діафрагму управляє електромагнітний клапан, а їм, в свою чергу, «рулить» електронний блок управління. Така система регулює параметри швидкості і тиску повітря для їх максимальної відповідності умовам всіх діапазонах частот обертання двигуна.
Ці технології - приклад дотепного мислення мотоінженеров, яке дозволило мотоциклів дихати максимально ефективно, з толком використовуючи «стихію вітру». Однак є і більш прямолінійний шлях збільшення потужності.
Якщо інерційний наддув (або, у випадку з YCC-I - резонансний) - це розумне і ефективне рішення для байка, то примусова подача повітря - це культ надмірності. І зараз ми з вами розберемося, чому.
Наддув і турбонаддув - два типи примусового наповнення. Застосовується для збільшення індикаторного ККД за рахунок нагнітання максимальної кількості повітря в двигун. Є два способи здійснення нагнітання:
• Нагнетатель - це компресор з безпосереднім механічним приводом від двигуна.
• Турбонагнетатель - компресор, привід якого здійснюється за рахунок енергії відпрацьованих газів.
У 80-х роках спостерігалося загострення інтересу виробників до турбонаддуву, як до методу отримання більшої потужності від двигуна заданого обсягу. Японці поспішили представити кілька моделей з турбонагнітачами об'ємом від 500 до 750 кубиків, однак вони не змогли затвердити міцне напрямок, і за ними не послідувало ніяких розробок в цій галузі.
Турбо-вісімдесяті, Yamaha XJ650T 1980
А працює турбонаддув так. Турбонагнетатель складається з компактної турбіни, яка наводиться в дію відпрацьованими газами. Вона обертається з дуже високою швидкістю (близько 180 000 оборотів в хвилину!). На іншому кінці вала розташований відцентровий компресор, що застосовується для нагнітання повітря в двигун під тиском, набагато перевищує атмосферне. При збільшенні обсягів повітря, що потрапляє в камери згоряння на кожному такті впуску, пропорційно збільшується кількість палива, яке може бути подано і спалено. Таким чином, підвищується потужність. Також турбіна містить клапан з датчиком тиску, призначення якого - не допустити зростання тиску у впускному колекторі вище заданої межі. У більшості конструкцій з турбонаддувом використовується система вприскування палива. ECU контролює частоту обертання двигуна, температуру і тиск наддуву для забезпечення постійного коректування кількості палива, що подається. Ви, напевно, вже здогадалися, що карбюратор не підійде через необхідність дотримання високої точності складу суміші. Та й високий тиск буде створювати для карб купу технічних проблем, що остаточно визначає вибір на користь уприскування.
Мотоциклетний турбонагнетатель виробництва EE
Приріст потужності, який забезпечує установка турбіни - гігантський. Він настільки величезний, що його практично нереально реалізувати на звичайних дорогах. Втім, відомий Ghostrider довів, що на шосе можна уживатися і з 500-сильною Хаябуса, було б бажання. А головне - велика і затьмарена віра в те, що з тобою щось нічого ніколи не трапиться, а як же ...
Suzuki Hayabusa. 500 кінських сил і велика віра в чудо
Тому нормальні люди обмежують використання турбо-байків такими місцями, де вони дійсно припадають до місця. Наприклад, спринт або драг-рейсинг.
Драг-рейсинг - краще застосування турбіни
Сподіваюся, ви отримали уявлення про те, що відбувається «на вдиху» вашого мотоцикла. У наступних раз розмова піде про «видиху», тобто про вихлопній системі. До скорого!