У системы впуска есть только одна задача: подать как можно больше смеси в цилиндр. Инженеры регулируют длину трубопроводов, чтобы облегчить этот процесс. Это работает на принципе давления волн.
Когда впускной клапан открывается, воздух поступает в двигатель. Он движется очень быстро. Когда клапан резко закрывается, движущийся воздух ударяется о стенку. Он резко останавливается. Воздух скапливается и образует зону высокого давления. Эта волна давления распространяется вверх от цилиндра по впускному коллектору. Она достигает распределительного коллектора. Волна отражается и возвращается вниз по трубе.
Если длина трубы подобрана правильно, волны вернутся в тот момент, когда клапан откроется снова. Дополнительное давление вынуждает больше смеси попасть в цилиндр. Это работает как небольшой турбонагнетатель.
Этот метод требует высокой точности. Если труба слишком короткая или слишком длинная, эффект не сработает. Преимущества проявляются в узком диапазоне. Эффект работает только при определенных оборотах. Давление волн распространяется со скоростью звука. Эта скорость зависит от плотности воздуха. Также важна температура. Хорошая средняя скорость составляет 1300 футов в секунду (fps).
Давайте рассмотрим математику.
Двигатель, работающий на 5000 об/мин, совершает один оборот каждые 0,012 секунды. Впускной клапан открывается каждые два оборота. Он остается открытым примерно в течение 250 градусов. Это оставляет угол в 470 градусов между закрытием и следующим открытием. При 5000 об/мин это занимает 0,0156 секунды.
За это время звуковые волны проходят расстояние около 20 футов. Волны должны подняться и вернуться. Следовательно, длина канала должна быть половиной этого расстояния. 10 футов.
Десять футов под капотом — это нереально. В моторном отсеке нельзя разместить такое количество труб. Расчеты выявили две проблемы. Во-первых, зона влияния узкая. Изменение оборотов до 3000 полностью меняет требуемую длину. Во-вторых, 10 футов — это слишком много.
Инженеры решили проблему длины, укоротив трубу. Если канал имеет длину 2,5 фута, волна пройдет вверх и вниз четыре раза до того, как клапан откроется. Она все равно приходит в нужный момент. Эффект сохраняется.
Существуют и другие методы. Когда воздух движется быстро, создается турбулентность. Турбулентность обеспечивает лучшее смешивание топлива и воздуха. Чтобы увеличить скорость, используйте каналы меньшего диаметра. То же количество воздуха должно пройти через меньшее пространство. Оно ускоряется.
Однако есть и недостатки. Маленькие трубы ограничивают поток. При движении на высоких скоростях двигателю требуется большое количество воздуха. Узкая труба создает препятствие. Большие трубы обеспечивают поток, но убивают скорость на низких оборотах.
Производитель нашел компромисс. Он использует два впускных канала для каждого цилиндра. Один очень маленький. Один большой. Бабочка (дроссельная заслонка) управляет ими. На низких скоростях клапан закрывает большую трубу. Доминирует малая труба. Крутящий момент увеличивается. Клапан открывается на высоких оборотах. Воздух течет по большим каналам. Мощность на высоких оборотах увеличивается.
Система впуска выполняет балансировочную роль. Давление волн. Длины труб. Фаза газораспределения. Каждая деталь важна.
Регулируемые впуски обеспечивают оптимальные преимущества в очень узком диапазоне скоростей, но расширение их полезности требует интеллектуального дизайна.
Вы можете задаться вопросом, какая настройка лучше всего подходит для повседневной езды или трека. Ответ зависит от того, где вы ездите. Но физика остается прежней. Быстрый воздух. Давление волн. Правильная синхронизация.
