Уже давно в этой теме было сказано и показано, что стоковый выпуск CFNA сильно упрощен по сравнению с нормальным коллектором его предшественника – двигателем BTS_1,6.
viewtopic.php?f=11&t=10400&start=50#p329026Но в связи с развитием темы о подогревателе впускного воздуха и получении имхо положительных результатов по уменьшению зимнего нагара в цилиндрах, предлагаю еще раз посмотреть на его конструкцию, непосредственно влияющую на равномерность смесеобразования по цилиндрам и способствующую образованию неравномерного нагара. Что интересно – судя по сборочной схеме на BTS тоже изначально предусматривалась система подогрева впускного воздуха (поз.1), но до дела так и не дошло – смесительный терморегулятор на впускной патрубок так и не установили.
Вложение:
Катколлектор BTS.JPG
Для лучшего понимания процессов после открытия выпускных клапанов сначала «немного» общеизвестного о фазе перекрытия клапанов и для чего она необходима. Можно почитать книги о ДВС, я взял по этой ссылке, немного подкорректировав для бензиновых двигателей:
http://www.pomogala.ru/teplovoz/teplovoz_11.html«В ДВС фазы газораспределения — это моменты закрытия и открытия выпускных и впускных клапанов. Фазы газораспределения обычно выражают в градусах поворота коленвала и отмечают по отношению к конечным или начальным моментам соответствующих тактов.
Вложение:
диаграмма газораспределния для одного цилиндра.JPG
Одним из важнейших условий хорошей работы двигателя является качество очистки цилиндров от отработавших газов и наполнение цилиндров воздухом. Время, отводимое на это, исчисляется долями секунды. Поэтому стремятся увеличить продолжительность процессов очистки и наполнения цилиндров, т. е. время, в течение которого клапана остаются открытыми. Однако при чрезмерном увеличении продолжительности открытия клапанов возрастают потери воздушного заряда цилиндра или потери энергии газов от рабочего цикла. Все это ухудшает рабочий процесс, снижает экономичность, приводит к падению мощности. Вот почему так необходимо и важно выбрать оптимальное [и всегда компромисное] соотношение в длительности и моменте открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.
Для освобождения цилиндра четырехтактного двигателя от отработавших газов надо открыть выпускной клапан. А чтобы облегчить выпуск газов, нужно увеличить время открытия и проходное сечение клапанов, ибо в узком кольцевом зазоре, открываемом клапаном, происходит торможение выпуска газов. Конструкторы решили открывать клапан еще во время рабочего хода, т. е. до того, как поршень дойдет до крайнего нижнего положения.
На первый взгляд это кажется невыгодным. В самом деле, зачем преждевременно выпускать из цилиндра газы, не потерявшие давления? Однако значительной потери мощности практически не происходит, так как клапан открывается в конце рабочего такта, когда поршень прошел значительную часть пути к НМТ. Небольшая потеря энергии газов оправдывается теми выгодами, которые получаются благодаря лучшей очистке цилиндров и меньшему давлению на поршень при такте выпуска.
Ранний выпуск газов облегчает последующее движение поршня вверх. Происходит это потому, что давление в цилиндре при движении поршня от НМТ к ВМТ из-за раннего выпуска успевает значительно понизиться. Поэтому отработавшие газы будут оказывать меньшее противодействие обратному ходу поршня. Этому способствует также увеличение проходного сечения и времени открытия клапанов за счет закрытия выпускного клапана не в момент нахождения поршня в ВМТ, а несколько позже, с запаздыванием на десяток градусов поворота КВ. При правильно сконструированной выпускной системе дополнительной очистке цилиндра будет способствовать резкое понижение давления после прохождения фронта волны выхлопа по выпускной трубе – полезное «высасывание» остатков газов из цилиндра работает, однако, в определенном диапазоне оборотов двигателя и резко снижается при наличии препятствий в выхлопной системе.
Аналогично, для увеличения заряда цилиндра свежим воздухом впускной клапан начинает открываться немного раньше того момента, когда поршень придет в ВМТ. Опережение впуска делается для того, чтобы к началу такта впуска проходное сечение клапана для впуска воздуха было достаточно большим. Если же начать открывать клапан после ВМТ, то воздуху придется вначале проходить через узкую щель открывающегося клапана. Это вызовет большие «дроссельные» потери давления воздуха, и он не успеет максимально полно наполнить цилиндр. Чтобы увеличить среднее проходное сечение [по времени такта заполнения] и общее время открытия впускных клапанов, уменьшить потери давления на впуске, увеличить общий заряд воздуха за такт конструкторы решили закрывать впускной клапан не в момент подхода поршня к НМТ, а позже, т. е. уже при такте сжатия. Что при этом получается? Поршень идет вверх, объем над поршнем уменьшается, но, несмотря на это, воздух продолжает поступать в цилиндр [атмосферного двигателя] за счет «динамического наддува» от разогнавшегося во впускном коллекторе потока воздуха. Этому «наддуву» способствуют и различные системы изменения длины и объема впускных труб в зависимости от изменения оборотов двигателя.
Мы видели, что впускной клапан начинает открываться еще до того, как закончится такт выпуска, т. е. до того, как поршень придет в ВМТ, а выпускной клапан закрывается после прохода поршнем ВМТ, т. е. в начале такта впуска. Следовательно, в течение некоторого времени оба клапана находятся в открытом положении, процессы выпуска газов и впуска воздуха накладываются один на другой (перекрываются). Поэтому фаза, в которой одновременно открыты выпускной и впускной клапаны, называется ПЕРЕКРЫТИЕМ клапанов.
Особенно полезно перекрытие клапанов в дизелях [и двигателях с непосредственным впрыском] с наддувом. При наличии давления наддува на впуске за счет перекрытия клапанов осуществляется продувка воздухом, проходящим через цилиндры «транзитом». Это улучшает очистку цилиндра от выхлопных газов, происходит некоторое охлаждение поверхности цилиндра, головки поршня и выпускных клапанов, работающих в напряженных температурных условиях. Перемешивание с воздухом отработавших газов приводит к понижению их температуры, облегчая условия работы клапанов и лопаток турбины.
Но, для работы двигателя на малых оборотах ХХ необходимы узкие фазы газораспределения с ранним закрытием выпускных и поздним открытием впускных клапанов (в идеале без перекрытия!). Этим удаётся исключить заброс во впускной коллектор выхлопных газов и выброс в выхлопную трубу части ТВС.
Когда мотор работает на высоких оборотах ситуация в корне меняется. С увеличением оборотов двигателя длительность открытия клапанов естественно уменьшается, но для обеспечения мощности и высокого крутящего момента через цилиндры надо прогнать больший объём газов, чем на холостом ходу. Как решить такую сложную задачу? Увеличивать продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов, иными словами, сделать по возможности широкой фазу перекрытия клапанов.»
Эти противоречивые требования сегодня успешно решает система регулировки фазы начала открытия впускных клапанов, а для дорогих движков – и на выпускных (подробно можно прочесть в Ваговском SSP3246 «Система автоматического изменения фаз газораспределения с гидроуправляемыми муфтами»). При этом в режиме ХХ перекрытие клапанов полностью исключается, а по мере роста оборотов и нагрузки двигателя постепенно увеличивается. Для двигателя BTS, оборудованного такой системой, максимальное значение регулировки для впускных клапанов составляет примерно 42 градуса по повороту КВ, т.е. при хх перекрытие =0, при максимальных оборотах - как на обычной диаграмме.
По бедности на CFNA этого нет и установлено фиксированное значение перекрытия клапанов для всего диапазона рабочих оборотов, какое конкретно – мне неизвестно, т.к. достоверной диаграммы его фаз газораспределения я не нашел, можно лишь предполагать, что находится в пределах 25…40градусов. Если угол перекрытия клапанов малый, то двигатель в работе хорошо тянет на средних оборотах, если большой – то на высоких.
Но стандартная диаграмма газораспределения достоверно описывает процессы в одном цилиндре, но если в реальном двигателе их больше одного, то на его работу непосредственное влияние оказывает конструкция выпускного коллектора. Поэтому я нарисовал общую линейнуя диаграмму газораспределения для четырехцилиндрового двигателя в привязке к ВМТ первого цилиндра (ранний УОЗ для примера был уставлен 30гр до ВМТ) и справа условно пририсован выпускной коллектор CFNA. Все становится наглядно видно и понятно, и уже не надо никаких домыслов по причинам бубнения на ХХ и характерного рыка на разгоне.
Вложение:
Газораспределение на 4 цилиндрах.JPG
Для оставшихся продолжу. В момент открытия выпускного клапана на первом цилиндре и появления в выпускном коллекторе импульса давления его выхлопных газов (остаточное давление до 10 Bar при хорошей нагрузке на двигатель) во втором цилиндре продолжается процесс выпуска, давление в нем уже близко к атмосферному (относительное давление почти 0Bar), поэтому часть выхлопных газов будет заворачивать (забрасывать) именно в него. И все бы было терпимо – как попали туда ОГ так и выдавятся поршнем обратно, но после поворота КВ на несколько градусов начинается открытие впускных клапанов на втором цилиндре (фаза ПЕРЕКРЫТИЯ клапанов), и тогда высокому давлению ОГ намного легче пролететь во впускной коллектор (ведь там в этот момент разряжение для атмосферного двигателя – это для турбомоторов там впускной воздух под давлением от ГТН) и частично ОТРАВИТЬ (загрязнить) впускной воздух для второго цилиндра. Именно поэтому, формируемая во впускной трубе второго цилиндра ТВС будет всегда более богатой (т.к. кислорода в ее воздухе меньше), чем в остальных цилиндрах. Именно поэтому она будет сгорать медленнее и не полностью, что приведет к снижению крутящего момента на ее рабочем такте и вероятно к повышенному нагарообразованию в цилиндре (и грязи во впускном). Отсюда – неравномерность сгорания (и нагара) по цилиндрам, вибрация двигателя при прогреве, и бубнящий выхлоп. Кислорода в ТВС не хватает, а контролирующий процесс сгорания на горячем двигателе лямбда-зонд не умеет еще реагировать на плохое сгорание в отдельных цилиндрах, если и прибавит подачу воздуха (чтобы не снижать крутящий момент), то сразу для всех. Поэтому от «конструктивной» неравномерности состава ТВС по цилиндрам она не избавит, и рык при разгоне появится. Если даже предположить технические извращения, что Ваг знает про этот косяк с выпуском и каким то образом программно уменьшает подачу топлива конкретно для второго цилиндра и точно контролирует процесс сгорания с помощью лямбды (датчика остаточного кислорода), то в режимах резкого набора мощности (ускорения) лямбда отключается, а крутить двигатель надо, при этом один из четырех цилиндров дает крутящий момент чуть меньше – опять же неравномерность выхлопа и уже рык выхлопной.
С процессом газовыхлопа на остальных цилиндрах – получше, конструктивный заброс газов для них меньше (посмотрите сами), но точно сказать об этом нельзя, т.к. процесс выхлопа и распространения волн давления на разных оборотах при наличии близко расположенного препятствия для переотражения в виде кассеты КНОГа – очень сложный и в реальности не всегда соответствует теории.
В этом плане нам не повезло – был нормальный атмосферный двигатель BTS_1,6, ничего лишнего, все на месте, но вот Ваг по каким то своим ??? посчитал иначе и оставил дитятю CFNA совсем голым. Получается, что в теплых местах он и так пробегает (но иногда и там взбрыкивает на плохом бензине), а вот в холода он постепенно и незаметно чахнет и пугает стуками при потеплении. Заменять выпускной коллектор на правильный – возможное, но совсем не бюджетное решение, поэтому, в очередной раз, советую – поставьте простой подогреватель впускного воздуха, вреда двигателю в холодный период он точно не принесет, а польза - есть, проверено лично. То, что движок и в спартанском обличии нормально пробежал у некоторых больше 150ткм – уже радует, так давайте ему немного поможем и, может быть
, спросим у Вага – «почему для нас всё так просто?».
