Впускные системы
Несколько факторов оказывают влияние на коэффициент наполнения. На наполнение цилиндров прямое воздействие оказывает впускная система, механизм газораспределения и выпускная система, однако об этом часто забывают, пытаясь всё свести к неполадкам в электронике. Блок управления двигателем регулирует подачу топлива так, чтобы количество топлива соответствовало измеренному количеству поступившего в цилиндры воздуха. Если фильтрующий элемент воздушного фильтра загрязнён, изношены кулачки распредвала или забита выпускная система, то весовое наполнение цилиндров снижается.
Рис. Воздушные потоки на впуске.
Впускные системы настроены на определённые режимы работы. На наполнение цилиндров оказывает влияние площадь фильтрующей поверхности воздушного фильтра, диаметр проточной части дроссельного патрубка и даже воздушный шланг от воздушного фильтра к дроссельному патрубку.
В последние годы для улучшения наполнения была изменена конструкция впускного коллектора.
Многие коллекторы стали больше размером, образуя некий «склад» воздуха на момент открытия впускных клапанов. На многих двигателях GM применяются коллекторы с тангенциальной закруткой воздушного потока и с впускными патрубками увеличенного диаметра. Чем выше турбулентность воздушного потока, тем выше его начальная скорость на момент открытия впускного клапана. Это способствует более тонкому дроблению топлива и улучшению наполнения цилиндра. Турбулентность, в сочетании с правильной конструкцией камеры сгорания, способствует снижению максимальной температуры горения рабочей смеси. Снижение температуры сгорания влечёт за собой снижение содержания NOx в отработавших газах.
Разрежение в коллекторе
Движение поршня вниз во время такта впуска создаёт разрежение во впускном коллекторе. Разрежением называется любое давление воздуха, которое ниже текущего атмосферного давления. Чем больше разность между давлением в цилиндре и атмосферным давлением, тем эффективнее идёт наполнение цилиндра. Способность двигателя образовывать разрежение в цилиндре напрямую связана с его способностью создавать компрессию. С ухудшением способности двигателя создавать разрежение показатели двигателя падают. Разрежение, создаваемое во впускном коллекторе, зависит от нескольких факторов. Первое, цилиндры должны иметь надежное уплотнение (кольца, клапаны). Если в цилиндре низкая компрессия, то в нём не может быть создано разрежение, достаточное для втягивания рабочей смеси. Если во впускном коллекторе имеется подсос воздуха, то разрежение в нём будет ниже нормы. Снижение разрежения в коллекторе может происходить из-за подсоса в вакуумных шлангах и в системах, которые имеют вакуумный привод. Разрежение в коллекторе повышается, когда дроссельная заслонка закрывается. Когда дроссельная заслонка открыта, в коллектор свободно поступает воздух и разрежение уменьшается. Значение разрежения является надёжным показателем способности двигателя к нормальной работе. Типичное значение разрежения на устоявшемся режиме и при нормальной рабочей температуре двигателя, на холостом ходу и во время поездки составляет от 400 до 600 мм ртутного столба. Разрежение меняется при подключении к коллектору потребителей с вакуумным приводом. Значения разрежения для разных двигателей не одинаково. Одной из причин тому является разброс в значении компрессии. На двигателе с более высокой компрессией разрежение будет выше на 25-50 мм. ртутного столба. Высота над уровнем моря также влияет на величину разрежения. При подъёме на каждую 300 метров разрежение уменьшается на 25мм. ртутного столба. На некоторых двигателях применяются распредвалы с большой высотой кулачков или с большим перекрытием. Это приводит к дрожанию стрелки вакуумметра. При помощи вакуумметра можно диагностировать некоторые компоненты двигателя (клапаны, направляющие втулки клапанов, клапанные пружины и поршневые кольца), находить подсос во впускном коллекторе, определять правильность установки фаз и определять состояние выпускного тракта (забит или не забит). В дополнение, пониженное разрежение во впускном коллекторе может существенно повлиять на работу топливной системы и, следовательно, на показатели двигателя. Дело в том, что система управления двигателем использует значение разрежения во впускном коллекторе для вычисления продолжительности впрыска и для выбора момента зажигания.