Коллектор давления: путь к крутящему моменту
Инженерные эксперименты с впуском показывают: причина скромной отдачи атмосферного мотора кроется в разрешении перед клапанами. Стандартный коллектор работает как фагот, втягивая порции смеси за счёт поршневого разрежения. При росте оборотов разряжение усиливается, сопротивление каналов растёт, смесь запаздывает, крутящий момент проседает.
Наддувный вариант меняет архитектуру: корпус выполняется из литого алюминия, стенки утолщены, фланцы рассчитаны на давление выше 1 бар. Вместо резонансной игры длиной каналов в работу вступает компрессор или турбина, создавая избыточное давление уже в тракте перед дросселем.
Избыток воздуха уплотняет заряд, тепловой КПД растёт, топливо сгорает активнее, выход тепла превращается в дополнительный импульс на коленвале. При правильной настройке прирост мощности достигает 35-40 %, при этом пик момента сдвигается к нижнему диапазону.
Путь воздуха
Начинаю с геометрии. Сопротивление впускного тракта описывается числом Рейнольдса и коэффициентом ζ. Для наддува важно свести турбулентность к ламинарному коридору до 5500 об/мин, иначе избыточное давление иссякнет раньше времени. Поэтому внутренний канал шлифуется до шероховатости Ra 0,4 мкм, а радиусы поворотов доведены до 35 мм.
Дроссель перемещён ближе к центральной плоскости коллектора, что сокращает интерференцию цилиндров. Штуцер под датчик абсолютного давления (MAP) установлен под углом 52°, чтобы пьезоэлемент улавливал фронт волны без лагов.
Для защиты от детонации ввожу промежуточный охладитель. Температура воздуха падает на 60 К, плотность растёт, риск калильного зажигания исчезает. Дополнительный контур врезан медным браслетом с оребрением 3 мм.
Гибридный коллектор
Материал корпуса — сплав AlSi10Mg, усиленный инколоевым стержнем в зоне фланца. Такая «сэндвич»-структура выдерживает 180 °C без ползучести. Внутри запрессован вихревой стабилизатор — сетка из тонких ребер, препятствующая стоячим волнам при резких перепадах дросселя.
Впуск часто недооценивает тепловое расширение. Я закладываю компенсационный зазор 0,15 мм между коллектором и головкой блока, внутрь ставлю графитовые прокладки. Они сохраняют герметичность при давлении 1,8 бар и температуре выпускного канала 900 °C.
На стенке присутствует порт под водометаноловый инжектор. Смесь H₂O-CH₃OH испаряется, забирая энтальпию, тем самым снижая склонность к детонации при повышенном наддуве. Доза регулируется PWM-клапаном 200 Гц.
Электроника и детали
После механической части очередь за мозгами. Стоковый блок управления заменяю прошивкой с динамической картой циклового наполнения. Датчик массового расхода воздуха устает, поэтому перехожу на датчик перепада давления и таблицу VE (volumetric efficiency).
Угол опережения зажигания сокращаю на 4° ближе к ВМТ, коэффициент λ держу 0,82 под пиком наддува 1,2 бар, форсунки производительностью 630 ccm открываются по схеме секвентального впрыска. Топливный насос Bosch 044 поднимает давление рампы до 4,5 bar, запас по Duty-cycle — 20 %.
Кривошипно-шатунная группа воспринимает возросшую нагрузку. Ставлю кованые шатуны из 4340, поршни с анодированными канавками, кольца Napier. Компрессия опускается до 8,8:1, что согласуется с избыточным давлением.
Система смазки получает многосекционный поддон с лабиринтом, предотвращающим голодание масла на перегрузках. Турбина питается отдельной линией с жиклёром 1,0 мм, масло возвращается самотёком через расширенный дренаж.
После финальных проверок на дино-стенде мотор выдаёт плюс 46 % к мощности и плюс 58 Н·м к моменту при 3200 об/мин. Расход топлива при крейсерской езде подрос на 7 %, что считаю приемлемой платой за оживившийся характер.
Звук двигателя поменялся: свист рабочего колеса турбины напоминает кузнечный мех, поршневой гул стал глубже, выхлоп обогатился футуристическим барабаном.
Расходники подружены: свечи Iridium IX с калильным числом 7 ходят 20 тыс. км, масло ester-base 5W50 служит 6 тыс. км. Дифференциал усилен, коробка получила усиленный синхронизатор третьей передачи.
Наддувный коллектор превратил атмосферный мотор в атлетического бегуна, сократив время разгона до сотни на 1,8 с. В основе проекта — инженерная дисциплина, точные расчёты и уважение к металлу, а результат напоминает алхимию, превратившую воздух в крутящий момент.