Система впуску має лише одне завдання: подати якомога більше суміші в циліндр. Інженери регулюють довжину трубопроводів, щоб полегшити цей процес. Це працює на принципі тиску хвиль.
Коли впускний клапан відкривається, повітря надходить у двигун. Він рухається дуже швидко. Коли клапан різко закривається, повітря, що рухається, ударяється об стінку. Він різко зупиняється. Повітря накопичується та утворює зону високого тиску. Ця хвиля тиску поширюється вгору від циліндра впускного колектора. Вона сягає розподільчого колектора. Хвиля відбивається і повертається вниз трубою.
Якщо довжина труби правильно підібрана, хвилі повернуться в той момент, коли клапан знову відкриється. Додатковий тиск змушує більше суміші потрапити до циліндра. Це працює як невеликий турбонагнітач.
Цей метод потребує високої точності. Якщо труба занадто коротка або занадто довга, ефект не спрацює. Переваги виявляються у вузькому діапазоні. Ефект працює лише за певних оборотах. Тиск хвиль поширюється зі швидкістю звуку. Ця швидкість залежить від густини повітря. Також важливою є температура. Хороша середня швидкість складає 1300 футів на секунду (fps).
Давайте розглянемо математику.
Двигун, що працює на 5000 об/хв, здійснює один оберт кожні 0,012 секунди. Впускний клапан відкривається кожні два оберти. Він залишається відкритим приблизно 250 градусів. Це залишає кут 470 градусів між закриттям і наступним відкриттям. За 5000 об/хв це займає 0,0156 секунди.
За цей час звукові хвилі проходять відстань близько 20 футів. Хвилі мають піднятися та повернутися. Отже, довжина каналу має бути половиною цієї відстані. 10 футів.
Десять футів під капотом – це неможливо. У моторному відсіку не можна розмістити таку кількість труб. Розрахунки виявили дві проблеми. По-перше, зона впливу вузька. Зміна оборотів до 3000 повністю змінює потрібну довжину. По-друге, 10 футів це занадто багато.
Інженери вирішили проблему довжини, вкоротивши трубу. Якщо канал має довжину 2,5 фута, хвиля пройде вгору та вниз чотири рази до того, як клапан відкриється. Вона все одно приходить у потрібний момент. Ефект зберігається.
Існують інші методи. Коли повітря рухається швидко, створюється турбулентність. Турбулентність забезпечує краще змішування палива та повітря. Щоб збільшити швидкість, використовуйте канали меншого діаметра. Та ж кількість повітря має пройти через менший простір. Воно пришвидшується.
Проте є недоліки. Маленькі труби обмежують потік. Під час руху на високих швидкостях двигуну потрібна велика кількість повітря. Вузька труба створює перешкоду. Великі труби забезпечують потік, але вбивають швидкість низьких оборотах.
Виробник знайшов компроміс. Він використовує два впускні канали для кожного циліндра. Один дуже маленький. Один великий. Метелик (дросельна заслінка) керує ними. На низьких швидкостях клапан закриває велику трубу. Домінує мала труба. Крутний момент збільшується. Клапан відкривається на високих обертах. Повітря тече великими каналами. Потужність на високих оборотах зростає.
Система впуску виконує роль балансування. Тиск хвиль. Довжина труб. Фаза газорозподілу. Кожна деталь є важливою.
Регульовані впуски забезпечують оптимальні переваги дуже вузькому діапазоні швидкостей, але розширення їх корисності вимагає інтелектуального дизайну.
Ви можете поставити запитання, яке налаштування найкраще підходить для повсякденної їзди або треку. Відповідь залежить від того, де ви їздите. Але фізика залишається незмінною. Швидке повітря. Тиск хвиль. Правильна синхронізація.
