холодный впуск что это такое
Холодный впуск — теория и практика
Всем привет!
Решил немного написать о холодном впуске — надеюсь кому-нибудь будет полезно.
Холодный впуск или Cold Air Intake (CAI) — система подачи холодного воздуха во впускной коллектор двигателя.
Состоит из :
1. Фильтра нулевого сопротивления
2. Воздушного тракта.
Используется как на атмосферных, так и на турбо моторах.
Стандартная впускная система чаще всего обладает большим сопротивлением потоку воздуха. Это обусловлено бумажным фильтром и желанием завода изготовителя уменьшить шум. К тому же забор воздуха обычно делают из горячего двигательного отсека. Причем воздух горячий как и из-за забора из подкапотного пространства, так и из-за нагрева пластиковых элементов впускного тракта, расположенных вплотную к двигателю. Все это уменьшает мощность двигателя.
Отличие системы холодного впуска:
1. Фильтр нулевого сопротивления не душит двигатель, пропуская большее количество воздуха.
2. В двигатель поступает более холодный воздух (по отношению к воздуху, нагретому в подкапотном пространстве двигателем).
2. Большее количество кислорода в воздухе, т.к. воздух более холодный.
Основные принципы построения холодного впуска:
1. Забор воздуха из наиболее холодных мест.
2. Удаление фильтра на максимальное расстояние от двигателя.
3. Гладкий впускной тракт — не гофра, чтобы не создавать сопротивление потоку воздуха.
4. По возможности наиболее короткий и удаленный от горячих деталей подкапотного тракт от фильтра до впускного коллектора.
5. Использование жароустойчивых материалов.
Преимущества системы холодного впуска:
1. Увеличение мощности двигателя — немного лошадей и побольше момента. Для амто прирост поменьше, для турбо — существенно больше.
2. Уменьшение шанса получить детонацию.
3. В жаркую погоду двигатель не тупит.
4. Иногда отмечается улучшение реакции двигателя на нажатие педали газа и уменьшение расхода топлива.
Недостатки системы холодного впуска:
1. Характерный шум от фильтра нулевого сопротивления — надо отметить, что некоторым наоборот нравится =)
2. При экстремальных вариантах установки и эксплуатации автомобиля — вероятность гидроудара.
Способы практической реализации системы холодного впуска
Картинки взяты из гугла и фотографий наших работ.
Если кто-то найдет свою систему — прошу не обижаться =).
По способу и месту расположения фильтра
1. Открытый фильтр на штатном месте с/без термоэкраном.
+ Простота конструкции и установки
— Не сильно то и холодный воздух — система греется как и стоковая
— Фильтр довольно быстро засоряется
2. Закрытый фильтр с на штатном месте.
+ Система греется меньше из-за закрытого фильтра
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Более сложная конструкция и установка
3. Закрытый фильтр, максимально удаленный от двигателя.
+ Система греется гораздо меньше из-за закрытого фильтра и его удаления от двигателя
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Сложная конструкция и установка — обычно полный кастом, иногда требующий изменения компоновки подкапотного, например переноса аккумулятора или бачков технических жидкостей
4. Фильтр, максимально близкий к улице
— под крылом у колеса
— вместо фары
— в бампере
+ Очень холодный воздух
— Большой риск гидроудара
— Сложная конструкция и установка — надо протащить тракт через половину подкапотного и покромсать родную машину
— Фильтр очень быстро засоряется
По месту расположения забора воздуха
Рассматриваются места забора воздуха при расположении самого фильтра в подкапотном.
Варианты забора воздуха из подкапотного пространства не рассматриваются из-за высокой температуры воздуха в нем.
+ Очень холодный воздух
— Надо кромсать фару
— Довольно сложная конструкция
— Фильтр быстро засоряется
— Небольшой шанс гидроудара
+ Очень холодный воздух
— Часто надо кромсать бампер
— Довольно сложная конструкция
— Фильтр быстро засоряется
— Шанс гидроудара
+ Очень холодный воздух
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Довольно сложная конструкция
— Минимальный шанс гидроудара
Надеюсь эта запись будет интересна и полезна моим читателям!
Всем удачи!
Холодный впуск — теория и практика
Всем привет!
Решил немного написать о холодном впуске — надеюсь кому-нибудь будет полезно.
Холодный впуск или Cold Air Intake (CAI) — система подачи холодного воздуха во впускной коллектор двигателя.
Состоит из :
1. Фильтра нулевого сопротивления
2. Воздушного тракта.
Используется как на атмосферных, так и на турбо моторах.
Стандартная впускная система чаще всего обладает большим сопротивлением потоку воздуха. Это обусловлено бумажным фильтром и желанием завода изготовителя уменьшить шум. К тому же забор воздуха обычно делают из горячего двигательного отсека. Причем воздух горячий как и из-за забора из подкапотного пространства, так и из-за нагрева пластиковых элементов впускного тракта, расположенных вплотную к двигателю. Все это уменьшает мощность двигателя.
Отличие системы холодного впуска:
1. Фильтр нулевого сопротивления не душит двигатель, пропуская большее количество воздуха.
2. В двигатель поступает более холодный воздух (по отношению к воздуху, нагретому в подкапотном пространстве двигателем).
2. Большее количество кислорода в воздухе, т.к. воздух более холодный.
Основные принципы построения холодного впуска:
1. Забор воздуха из наиболее холодных мест.
2. Удаление фильтра на максимальное расстояние от двигателя.
3. Гладкий впускной тракт — не гофра, чтобы не создавать сопротивление потоку воздуха.
4. По возможности наиболее короткий и удаленный от горячих деталей подкапотного тракт от фильтра до впускного коллектора.
5. Использование жароустойчивых материалов.
Преимущества системы холодного впуска:
1. Увеличение мощности двигателя — немного лошадей и побольше момента. Для амто прирост поменьше, для турбо — существенно больше.
2. Уменьшение шанса получить детонацию.
3. В жаркую погоду двигатель не тупит.
4. Иногда отмечается улучшение реакции двигателя на нажатие педали газа и уменьшение расхода топлива.
Недостатки системы холодного впуска:
1. Характерный шум от фильтра нулевого сопротивления — надо отметить, что некоторым наоборот нравится =)
2. При экстремальных вариантах установки и эксплуатации автомобиля — вероятность гидроудара.
Способы практической реализации системы холодного впуска
Картинки взяты из гугла и фотографий наших работ.
Если кто-то найдет свою систему — прошу не обижаться =).
По способу и месту расположения фильтра
1. Открытый фильтр на штатном месте с/без термоэкраном.
+ Простота конструкции и установки
— Не сильно то и холодный воздух — система греется как и стоковая
— Фильтр довольно быстро засоряется
2. Закрытый фильтр с на штатном месте.
+ Система греется меньше из-за закрытого фильтра
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Более сложная конструкция и установка
3. Закрытый фильтр, максимально удаленный от двигателя.
+ Система греется гораздо меньше из-за закрытого фильтра и его удаления от двигателя
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Сложная конструкция и установка — обычно полный кастом, иногда требующий изменения компоновки подкапотного, например переноса аккумулятора или бачков технических жидкостей
4. Фильтр, максимально близкий к улице
— под крылом у колеса
— вместо фары
— в бампере
+ Очень холодный воздух
— Большой риск гидроудара
— Сложная конструкция и установка — надо протащить тракт через половину подкапотного и покромсать родную машину
— Фильтр очень быстро засоряется
По месту расположения забора воздуха
Рассматриваются места забора воздуха при расположении самого фильтра в подкапотном.
Варианты забора воздуха из подкапотного пространства не рассматриваются из-за высокой температуры воздуха в нем.
+ Очень холодный воздух
— Надо кромсать фару
— Довольно сложная конструкция
— Фильтр быстро засоряется
— Небольшой шанс гидроудара
+ Очень холодный воздух
— Часто надо кромсать бампер
— Довольно сложная конструкция
— Фильтр быстро засоряется
— Шанс гидроудара
+ Очень холодный воздух
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Довольно сложная конструкция
— Минимальный шанс гидроудара
Надеюсь эта запись будет интересна и полезна моим читателям!
Всем удачи!
PS Ставить себе на машину холодный впуск или нет, есть в нем смысл или нет — решайте сами. Эта статья всего-лишь небольшое исследование таких систем, не более.
Холодный впуск
Холодный впуск – это устройство подачи холодного воздуха в двигатель внутреннего сгорания для увеличения его мощности.
Стандартная впускная система чаще всего обладает большим сопротивлением потоку воздуха. Виноваты в этом бумажный фильтр и желание завода изготовителя уменьшить шум. К тому же забор воздуха обычно делают из горячего двигательного отсека. Все это уменьшает мощность двигателя.
Тюнинг-фирмы выпускают комплекты холодного впуска разных форм и размеров, как для определенных машин, так и универсальные. Обычно установка такого комплекта не занимает много времени, и часто происходит одновременно с другими увеличивающими мощность доработками. Идея в том, что у холодного воздуха плотность выше, чем у горячего, таким образом, больше кислорода поступает в двигатель и мощность растет. Все системы холодного впуска основаны на подаче воздуха «с улицы», который заметно холоднее чем подкапотный. Однако термин «холодный впуск» часто неправильно относят к открытым фильтрам нулевого сопротивления в двигательном отсеке. Такая система наоборот увеличивает температуру впускного воздуха, и правильнее ее назвать «горячий впуск».
Простые правила при монтаже холодного впуска:
Гладкие внутренности впускных труб (гофры не надо ставить).
Как можно более прямой и короткий тракт до коллектора.
Фильтр нулевого сопротивления.
К преимуществам холодного впуска стоит отнести не только увеличение мощности двигателя, но и меньшие шансы получить детонацию. В отдельных случаях может улучшиться отзывчивость на педаль газа и на пару процентов уменьшиться расход топлива.
Конечно, есть и недостатки – это характерный шум от впуска, а так же некоторый риск гидроудара. Дело в том, что часто взодухозаборник для холодного впуска размещают в бампере и есть небольшой шанс попадания туда воды. Хотя опасность скорее надуманная — для того чтобы получить гидроудар надо полностью опустить конец впускной трубы в воду, иначе двигатель просто не создаст достаточно вакуума чтобы засосать ее.
В самом простом варианте холодного впуска, стандартный корпус воздушного фильтра меняют на короткую пластиковую или металлическую трубу с «нулевиком» на конце. Прирост «лошадей» зависит от того, насколько сильно был зажат мотор стандартным фильтром. В любом случае такая система чаще всего предполагает размещение фильтра под капотом, и следует хотя бы сделать теплозащитные экраны и постараться сдвинуть фильтр к передней, более холодной, части моторного отсека. Большее увеличение мощности можно получить размещением воздухозаборника в колесной арке, бампере, или за декоративной решеткой (но перед радиатором). Так же возможен вариант вентиляционной прорези в капоте и фильтра, выведенного вместо одной из фар.
Начинающие тюнеры редко уделяют должное внимание организации правильного холодного впуска, кажется достаточным просто напялить «нулевик» на стандартную гофру, или обрезать по кругу «кастрюлю» на карбюраторе, иногда даже можно увидеть фильтр, висящий над выпускным коллектором. С таким набором, после пары минут активной езды температура впускного воздуха возрастает до неприличия. Мощность падает — машина «не тянет». Тем, кто считает холодный впуск мелочью – не стоит заниматься тюнингом.
Разоблачаем миф о холодном впуске
Всем привет, побывал я тут как то на Европейском Чемпионате по драг рейсингу. Честно, был сильно удивлен, нет, не с технической стороны, там как раз все очень просто, а вот с количеством зрителей. Это просто не вероятно, как много людей пришло на это мероприятие. Если сравнивать с кольцевыми гонками, так наверное количество сравнимо с ДТМ.
Выкладываю фото отчет
Не знаю быстро это или нет, но много машин ехало около 8 секунд, чуть меньше, чуток больше. Конечно, мне сразу бросилось в глаза (драг это не моя тема) как они регулируют смесь (подстраивают). Старт, очень важен, лямбда не успеет откорректировать, если она вообще у них есть, скорее только ЕГТ на каждый цилиндр Блин все просто, много машин на карбюраторах, а как же быть со смесью. заметил такую штуку, у многих комп и они следят за погодой (давление, температура, влажность), подумал, потом еще подумал и опят подошел. Смотрю регулятор давления топлива ну очень качественно хороший, и тут стало все понятно, зная все погодные условия, можно без проблем используя таблицы или программу, выставить соответствующее давление топлива и все готово. как мне там понравилось, все так просто, нет ограничений (особых) делай себе, твори.
Но в принципе, я хотел сегодня поговорить, точнее продолжить наш разговор о принципах постройки мощных моторов. Как то я писал несколько постов о различных видах систем впуска. После одного из них, мне переслали ссылку с видео, где пара весельчаков разбивает миф о нулевиках и холодном впуске. Конечно, это видео не имеет ничего общего с реальностью. И тому подтверждение машины на фотографиях, которые я выложил с драг рейсинга.
Давайте рассмотрим этот вопрос поглубже, как с теоретической стороны, так и с реальными примерами в цифрах.
Аэродинамика, очень близка к гидродинамике, правда она не так хорошо, интуитивно чувствуется. Для примера, масса 1 метр кубического сухого воздуха у поверхности земли равняется 1.29 кг. Daniel Bernoulli – математик, рожденный в Голландии, который издал свои исследование о гидродинамике в 1722 году. Если кто его не знает, то напомню, что именно он придумал, как измерять артериальное давление крови у человека. Я не буду вас сильно нагружать, но вот все таки, на одно его уравнение придется взглянуть:
где:
delta P = 28 in H2O
GC 32.174 ft-lbm/lbf/sec^2 (gravitational constant)
RHO — 0.07633 lbm/ft^3 (@ Motorsport standart day)
«Смысл данного уравнения в том, что потеря давления происходит с увеличением плотности, и с УВЕЛИЧЕНИЕМ СКОРОСТИ ПОТОКА — В КВАДРАТЕ.»
Далее: Поток воздуха CFM (cubic feet per minute) CFM = A*V, где А – проходное сечение, а V – скорость потока. Теперь ясно, что скорость потока напрямую зависит от площади (диаметра) проходного сечения т.е. чем меньше размер, тем выше скорость и как следствие происходит потеря давления в квадрате, а значит и массы воздуха.
Но это еще только начало, теперь давайте взглянем на следующую картинку
Cd – (coefficients of discharge) коэффициент разряжения, я подписал его значения. Не будем вдаваться в подробности, рассматривать понятия Venta Contracta, просто возьмите это как факт.
Теперь наша формула преобразится: CFM = A*(Cd*K*P1)
K – 4005 (константа), P1 – дифференциал давления (in of H2)
Cd коэффициеннт разряжения зависит от многих параметров, к примеру таких как Коэффициент скорости Cv, коэффициента сжатия Cc. Cd = Cv*Cc. Коэффициенты для труб, для различных видов отверстий, входов, выходов, изгибов – варьируются.
Главное, запомните следующие правила:
— Поток не любит резко менять направление
— Поток не любит резко расширятся (вариант а и б на фото)
— Поток не любит резко сужатся, но не так, как расширятся (вариант с на фото)
— Поток любит очень плавное изменение направления
— Поток любит очень плавное расширение (вариант d на фото)
Думаете это ерунда все?
Пример провиденных испытаний различных фильтров. Тест на потерю давления 1.5 inHg, что это значит CFM 1.5 in Hg? Эти значения указывают на то, что скажем при измерении потока на карбюраторе с полностью сток системой впуска при потоке равном CFM 554 происходит потеря давления 1.5 дюйма ртутного столба (здесь можете пересчитать в значения вам удобные www.cleavebooks.co.uk/scol/ccpress.htm) Много это или мало, об этом мы уже говорили в предыдущих постах.
Что интересно с фильтром K&N значение выше, чем при измерении ВООБЩЕ БЕЗ ФИЛЬТРА.
Для чего же все это я пишу, в том злополучном видео парни при испытании, сравнении, как они сказали – использовали НЕ СИСТЕМУ GOLD AIR INTAKE, ИЛИ SHORT INTAKE – А ГОФРИРОВАННУЮ ТРУБУ С ФИЛЬТРОМ выведенную из под ОТКРЫТОГО КАПОТА. Конечно это не имеет ничего общего с реально качественно сделанными системами впуска.
Если установить систему впуска на стандартную машину, то результат не будет сильно заметен. На многих автомобилях штатная система великолепна рассчитана и очень хорошо работает, но есть одно но, эта система рассчитана на данную конфигурацию, для нее, актуальный поток воздуха не создает особых проблем. А вот если начать поднимать мощность, то она уже становится реально проблемой, именно для этого и необходимо усовершенствовать штатную систему впуска, когда вы планируете получить ощутимую прибавку. Сток система будет серьезным рестриктором, но и не качественная система, может быть еще хуже.
Правило больше это значит лучше и в этом случае не работает. Нам необходимо всегда поддерживать баланс между скоростью потока воздуха (топливно воздушной смесью) и потеряй давления, массы воздуха, кислорода – мощностью мотора. Слабая система впуска сильно ощутима на высоких оборотах, где максимальная скорость потока (помните – потеря давления в квадрате от скорости)
Ну что, время поговорить о реальных примерах из нашей жизни. В январе месяце я поменял место работы и очень этому рад. Теперь я работаю в международной компании и несказанно счастлив возможности учится у очень авторитетных дядичек, к примеру Американец Don который в свое время построил много моторов, на которых даже выигрывали гонки и квалификацию в NASCAR именно он нам помогает в написании уже не калькулятора мощности, а целого комплекса программ симуляции, проектирования тюнинговых и гоночных моторов, да он вообще большой специалист в области гидродинамики, постройки гоночных моторов и ГБЦ
Пример, машина, конечно Форд, но не фокус, а фиеста СТ 150, 2.0 литра мотор дюратек, это один из наших подопытных кроликов. Что же мы уже получили. Пока расскажу о атмо версии (турбо кит, после завершения испытаний атмо).
В стоке, у нашей фиесты 146 сил ( по паспорту 150, но в реальности нет). Мотор великолепный, особенно мне нравится головка блока цилиндров, в стоке у нее впускной клапан 35 мм. После продувки ГБЦ на продувочном стенде, она выдала 255 CFM@28 H2O, это очень и очень не плохо, скажем так, ее хватит без проблем в таком варианте до 245-250 сил. Если вам не нужна больше мощность даже не трогайте ее. А то я знаю, в России любят все больше, не ребята больше не есть лучше, а что касаемо моторов – только хуже. К примеру в России на Ладу продают 32мм впускной клапана (тюнинг) это куда же такой, мы сейчас делаем мотор 1.6 литра VW – задача низовой, до 8000 оборотов, так у нас получается 200 сил на 7800 оборотах и 204 ньютона момента на 5950 об/мин и все это на 29,5мм впускном клапане.
Ладно, про мотор Дюратек. Как я уже говорил раньше до 7200 об/мин, где максимальная скорость поршня составляет 6382 ft/min сток шатуны держат без проблем, далее необходимо (стейдж 2) поменять болты шатунов и 7700 лимит. Поэтому все рассчитывалось и делалось исходя из этого, на максимальный момент. Так какие же результаты. После установки специально изготовленной системы впуска (сток ресивер), системы выпуска и специально для этого сделанный выпускной коллектор, распредвалы (низовые) у нас получилось 189 сил на 6590 оборотах.
Мало, мы установили специально сделанный впускной ресивер, оставили те же распредвалы и получили около 200 сил на 6750 об/мин – и встали, все не хочет, так просто дальше расти. Вот тут та и самое время вспомнить о том, что я писал в этом посте. В стоке, на этом моторе установлена заслонка 55 мм, да для 150 сил все очень не плохо, но у нас, на 200 силах, потери давления в дроссельной заслонке составили 0.95 in Hg (это и являлось рестриктором). Поменяли на 60 мм и сразу выскочили на мощность 206 сил.
Ладно, на сегодня хватит, а то в дальнейшем нечего будет писать, а там еще потом установили 4-дросселя, все сделано было на максимальный момент (результат потрясающий получился), сейчас поменяем болты шатунов и новые валы, вот это будет, а то на сток валах (правда пришлось их покрутить) с дросселями тока 207 сил на 6700 оборотах.
Вообще, мне кажется это идеальная машина для трек дней, любительских гонок, и все это на сток моторе, легкая, мощная, дешевая и очень быстрая. После замены болтов, инсталляции новых валов отпишусь, выложу все графики.
Холодный впуск своими руками.
Хочу рассказать о том, почему я решил это делать, что я делал и каков итог. Когда я сам себе активировал круиз, решил поэкспериментировать с тюнинговыми прошивками, дабы добиться лучшей динамики)) Что я делал. В начале замерил штатный разгон на оригинальной прошивки, получил средней значение 12.9 секунд 0-100. Далее залил новую (тюнинг) и получил около 11.9-12.3 секунд 0-100 и вроде как остался доволен. Но я заметил следующие. Чем дольше я катался, тем больше замечал, что машина начинала «тупить». Подумав, я решил, что всему виной слишком горячий воздух на впуске, так как тяга пропадала по мере нагрева под капотом. Проведя замеры, а также подключив диагностику, для контроля температуры на впуске, я получил следующие результаты. В начале движения, сразу после прогрева двигателя, 0-100 как и прежде 11.9-12.3 секунд, температура на впуске чуть выше атмосферной(20 градусов), примерно 23-26 градусов. Далее при движение по трассе температура на впуске поднялась до 45 градусов, а замер 0-100 показал 12.7-13.0 секунд. После того, как я постоял в пробках, температура на впуске выросла до 75-80 градусов, а замер 0-100 занял уже 13.6-13.8 секунд и вялый набор на низах, как на стоковой прошивки, то есть потеря почти 2 секунды. Как итог я решил делать холодный впуск. Изучив материалы в интернете, я нашел девайс для холодного забора с фильтром нулевого сопротивления. Но, так как сам девайс стоил около 12000 рублей и в виду того, что я не хотел ставить нулевик, этот вариант я отмел, но нашел бюджетное решение, а именно сделать термоизоляцию всего впускного тракта, используя самоклейку для вентиляционных труб.
Теперь я повторил свой «заезд» и измерения. В итоге получил снижение температуры на впуске в среднем на 20 градусов, на трассе я получил почти атмосферную температуру, но в пробках по прежнему 50-60 градусов, что много. В итоге я решил, что забор воздуха между щелью капота и «телевизора» маловато для забора воздуха на месте, и забор по большей части осуществляется из под копотного пространства. Было принято решение делать забор воздуха с улицы.
Итог полностью оправдал мои ожидания. Теперь даже в пробках температура не выше атмосферной на 15-20 градусов, но при резком разгоне тут же подает до атмосферной)))
Я всем остался доволен, но потом мне в руки попала одна из самых мощных прошивок (HPFC), правда только для АКПП и залив её, я получил 0-100 за 11 секунд, даже на сильно разогретую)))