Длина имеет значение в ГБО

В последнее время значительно возросли требования к качеству работы переоборудованного для работы на газе автомобиля. Да и сами автомобили стали значительно сложнее и привередливее. И вообще современные автомобили это не то, что раньше – все время им что-то не нравится, все время, на что то жалуются, то одну лампочку зажгут, то другую. А тут еще и владельцы автомобилей, как один, не согласны, чтобы автомобиль дергался, плохо «тянул» и лампочки разные засвечивал. Это и не удивительно, постоянно ожесточающиеся нормы токсичности выхлопных газов, требования топливной экономичности и общей стоимости автомобиля вынуждают производителей делать автомобили все умнее и умнее. Некоторые новые функции электроники направленны на то, чтобы точнее настроить подачу топлива и сделать автомобиль экономичнее. Другие позволяют вовремя выявить возникшую неисправность и предотвратить дальнейшее усугубление поломки, а иногда и просто изготовить детали из более дешевых материалов. Так или иначе, современные автомобили стали более чувствительны к точности и равномерности подачи топлива, отслеживают работу катализатора и контролируют, работу всех цилиндров. Небольшие неравномерности в подаче топлива по цилиндрам приводят к неравномерности вращения коленчатого вала, из чего топливная система автомобиля может сделать вывод о пропуске воспламенения, в одном из цилиндров. Либо вообще не понимая, что происходит автомобильный компьютер, может выдать вердикт о низкой эффективности катализатора. Чаще всего неравномерная подача топлива по цилиндрам связана с рядом стандартных «косяков», допущенных при установке оборудования, а именно:

1. Различное либо слишком большое расстояние между головкой блока цилиндров и местом установки подающих штуцеров;
2. Различная длина шлангов от форсунки до подающего штуцера;
3. Различный угол установки подающих газ штуцеров по отношению к потоку воздуха;
4. Передавленный (перегнутый) шланг, подающий газ к штуцеру;
5. Не равномерная подача газа форсунками;

Начнем с теории как происходит подача газа во впускной коллектор: На рисунке 1 изображен в разрезе фрагмент впускного тракта двигателя, а именно:

1. Впускной коллектор
2. Бензиновая форсунка
3. Штуцер подачи газа
4. Канал в головке блока цилиндров

5. Впускной клапан двигателя. Многие люди представляют себе, что впрыск бензина начинается после открытия впускного клапана двигателя, поток воздуха моментально увлекает за собой распыленные частицы топлива и затаскивает их в цилиндр двигателя, а после окончания впрыска впускной клапан закрывается. К сожалению это не так, точнее не совсем так. Многие системы впрыска всегда или в некоторых режимах производят впрыск бензина на закрытый впускной клапан, чтобы бензин лучше испарился в горячем впускном канале головки блока. Да и не забывайте, что продолжительность открытого состояния впускного клапана чуть более четверти продолжительности двух оборотов коленчатого вала (цикл срабатывания) двигателя и на мощностных режимах продолжительность впрыска может значительно превышать период открытого состояния клапана. Но для штатной системы впрыска бензина это все не проблема, инженеры специально спроектировали впускной коллектор, направили бензиновую форсунку прямо на клапан и у них все работает. Что же происходит при подаче газа во впускной коллектор двигателя? Не забываем, что продолжительность впрыска газа, как правило, немного больше чем у бензина, а момент начала впрыска немного запаздывает. На нашей иллюстрации газ изображен голубым цветом. В случае подачи газа во впускной коллектор, при закрытом впускном клапане, поток газа устремится в противоположную от клапана сторону, вытесняя воздух из канала в общую зону коллектора, и все будет хорошо ровно до тех пор, пока «доступный» объем канала коллектора будет больше чем объем газа. Как только газ из канала начнет вытесняться в общую зону коллектора его моментально начнет засасывать в тот цилиндр, в котором в данный момент клапан открыт. В этом случае все будет в порядке, если цилиндры будут «обмениваться» равными дозами топлива. А теперь давайте рассмотрим ситуации, когда присутствуют «косяки» из списка выше:

1. Различное либо слишком большое расстояние между головкой блока цилиндров и местом установки подающих штуцеров.

В случае, когда подающие штуцера расположены на разном расстоянии от головки блока цилиндров, в момент попадание газа в общий канал коллектора «обмен» между цилиндрами будет не равным. Произойдет так потому, что цилиндр, в котором подающий штуцер засверлен дальше от головки блока «отдаст» в общую зону больше топлива, как это можно увидеть на рисунке 2. Также не стоит забывать про режим инерционной продувки цилиндра, при котором открыт и впускной и выпускной клапаны цилиндра одновременно. Такой режим работы заметно улучшает наполнение цилиндров двигателя при работе на высоких оборотах. У двигателей с большим углом перекрытия клапанов в определенных режимах, например сброс газа, направление движения воздуха во впускном коллекторе может быть вообще непредсказуемым. И все это также может привести к «выплевыванию» части топлива в общую зону коллектора. Будут ли такие огрехи монтажа проявляться на холостых оборотах двигателя? Из-за относительно малой дозы топлива — мотор будет работать вполне ровно, но при определенных оборотах и нагрузке порция попадающего в различные цилиндры двигателя топлива начнет отличаться, но и тогда мотор трусить не начнет, при высоких оборотах двигателя маховик сгладит вибрацию, но не выровняет подачу топлива. Сможет ли электронная система управления подачей бензина все это исправить? Крайне маловероятно, так как датчик кислорода, установленный в выхлопном трубопроводе, как правило, один на несколько цилиндров и его задача помогать удерживать усредненный нормальный состав смеси, а в среднем у нас все верно, соотношение общего количества топлива к общему количеству воздуха правильное. «Умные» автомобили в лучшем случае заметят неравномерность вращения коленчатого вала двигателя и решат, что в каком-то цилиндре был пропуск воспламенения, а автомобили с более простыми системами управления так и будут ехать, имея в двух цилиндрах бедную смесь, а в двух богатую. Что же делать, чтобы не попасть в такую ситуацию? Устанавливайте подающие газ штуцера максимально близко к головке блока цилиндров. Чем ближе к головке блока мы установим подающие газ штуцера, тем больший объем канала будет доступен для заполнения газом и возможно описанного эффекта удастся вообще избежать. Практически все двигатели внутреннего сгорания оборудованы симметричным коллектором, что означает равную длину и объем каналов от впускного клапана до общей зоны. Установка всех подающих штуцеров на одинаковом расстоянии от головки блока обеспечит равные доступные для заполнения объемы каналов коллектора и обеспечит «обмен» равными порциями газа между цилиндрами, в случае если этого не удастся избежать.

2. Различная длина шлангов от форсунки до подающего штуцера.

Похожая ситуация складывается и в случае если шланги, подающие газ от форсунок к штуцерам в коллекторе, имеют различную длину. По сути порция топлива не изменится от того поступит она в коллектор через длинный или через короткий шланг, но от этого может зависеть момент попадания этой порции топлива в канал коллектора. Скорость движения порции газа внутри подающего шланга зависит от производительности форсунок, диаметра шланга давления газа в системе и еще от многих параметров. Расчетная скорость движения газа составит от 25 до 50 м/с. Это означает, что порция газа направленная в цилиндр с более длинным шлангом, например на 30 см, попросту опоздает на 6 — 12 миллисекунд. Для работы современного двигателя внутреннего сгорания 12 миллисекунд это огромный период времени, например, при частоте вращения коленчатого вала 3000 оборотов в минуту впускной клапан находится в открытом состоянии как раз около 12 миллисекунд. Другими словами в один цилиндр газ поспеет как раз к открытию впускного клапана, а в другой как раз к закрытию. В результате получается эффект до боли похожий на описанный ранее. В том цилиндре, где клапан был закрыт, газ будет наполнять канал коллектора и возможно его переполнит, что приведет к попаданию части топлива в общую зону коллектора. В тот цилиндр, где клапан был открыт, кроме полной порции газа попадет и «чужой» газ, из общей зоны коллектора. И опять получаем ситуацию когда, при общем правильном расчете необходимой порции топлива, в соседних цилиндрах будет различная смесь. И опять эффект будет проявляться только в определенных режимах. И опять мы вам скажем, что проще сделать шланги равной длины, чем потом придумывать как выкрутиться.

3. Различный угол установки подающих газ штуцеров по отношению к потоку воздуха.

В случае установки подающих газ штуцеров в каналы впускного коллектора под разными углами мы можем ожидать похожего эффекта, но причина будет слегка другая. Если попытаться объяснить все максимально просто, получается, что в случае на рисунке 3, когда штуцер вкручен по потоку, поток воздуха будет «помогать» высосать газ из штуцера. Это будет происходить благодаря тому, что после обтекания штуцера в потоке воздуха будет создаваться локальная зона низкого давления, что дополнительно усилит перепад давления при выходе газа из штуцера (эффект попутного ветра). В случае как на рисунке 4 напирающий на штуцер поток воздуха наоборот создаст зону высокого давления и дополнительное сопротивление выходу газа из штуцера. Чем больше будет поток воздуха, тем сильнее будет проявляться описанный эффект. Поэтому не особо важно, как установлены подающие штуцера, главное, чтобы все одинаково.   А можно ли электронными методами исправить разнобой, возникший благодаря присутствию одного или нескольких из вышеописанных, огрехов? Фактически нет. Электронные системы управления впрыском газа максимум, что могут предложить – это внесение постоянных поправок производительности газовых форсунок (как правило, в процентах). Но в нашем случае, разница в количестве попадающего в цилиндры топлива нарастает постепенно и только в некоторых режимах работы двигателя, а в других режимах все в порядке. И даже если нам удастся угадать, да именно угадать, оптимальные значения поправок, эти же поправки будут действовать и тогда когда двигатель работает в нормальном режиме. Получается, что при работе в нормальном режиме установленные нами поправки дадут ровно противоположный эффект, внеся разнобой в работу цилиндров. Никакая даже самая умная электроника не сможет, и не будет компенсировать такой разнобой. Просто потому, что эти поправки совершенно непонятно на основании чего рассчитать (этим даже не занимается штатная топливная система автомобиля). Представьте, какое количество переменных необходимо учесть электронному блоку управления (длина каждого шланга, положение каждого штуцера, длину и сечение каждого канала коллектора и этот список можно продолжать бесконечно). Расчет таких поправок теоретически возможен (например, если бы эту систему собирались запустить в космос), но не реализуем на основании тех данных, которыми оперирует электронный блок управления впрыском газа. В результате все сводится к тому, что проще установить подающие газ штуцера на одинаковом расстоянии, под одинаковым углом и сделать подающие к штуцерам газ шланги также равной длины.

4. Передавленный (перегнутый) шланг, подающий газ к штуцеру.

Иногда похожий эффект может дать перегнутый, подающий газ к штуцеру, шланг. Когда шланг перегнулся полностью и топливо вообще не поступает это сразу видно, так как не работает цилиндр. Гораздо интереснее, когда шланг перегнулся не полностью и в месте перегиба остался проход для газа, но немного меньшего сечения, чем жиклер, определяющий производительность форсунки. В таком случае эффект будет незаметен при малых порциях газа. Но по мере увеличения подачи газа сужение шланга будет все больше и больше мешать возрастающему потоку, что может вылиться не только в обедненную смесь в этом цилиндре, но и в полное его «пропадание». При установке подающих шлангов учитывайте, что жесткость шланга поменяется после прогрева двигателя и безобидный поворот шланга «большого радиуса» может перегнуться. Не забывайте также, что при работе двигателя в режимах минимальной нагрузки во впускном коллекторе двигателя создается разрежение, что может помочь сплюснуть шланг.

5. Не равномерная подача газа форсунками.

Самым простым для диагностики, из списка «косяков», будет случай неправильной дозировки топлива газовой форсункой. В этом случае эффект будет по сути проявляться на всех режимах. По этой причине неисправность легко диагностировать поочередным переключением цилиндров на бензин (в случае если автомобиль настроен правильно). При переключении на бензин цилиндра с неисправной газовой форсункой двигатель заработает лучше, что будет заметно как визуально, так и по показателям работы. Не взирая на то, что в этом случае неравномерность подачи топлива будет проявляться и в мощностных режимах и в режиме холостого хода, не рекомендуется вносить поправки производительности форсунок. В силу своих конструктивных особенностей производительность газовой форсунки может измениться как по причине нарушения скорости открытия, так и по причине изменения высоты поднятия сердечника (штока). В первом случае максимальный разнобой в порции газа будет при малых нагрузках и уже на средних нагрузках должен становиться практически незаметен. Во втором случае разнобой может быть незаметен на малых нагрузках и может прогрессировать с увеличением нагрузки. Ни в первом, ни во втором случае, установленная в электронном блоке управления коррекция производительности форсунок, не сможет полноценно компенсировать разнобой во всем диапазоне работы мотора, проще и правильнее отремонтировать или заменить неисправную форсунку. Любой из вышеописанных случаев может не проявлять себя на стоячей машине, и если не настраивать автомобиль в движении это можно легко «прозевать». С такими недугами возможно даже свести карты и, в общем, попасть в смесь «в среднем». Если же системы автомобиля сами не способны обнаруживать у себя пропуски воспламенения, то визуально эффект может проявиться только в плохой тяге двигателя при попадании в смесь по карте и по «OBD коррекциям» либо в излишней вибрации, при работе в некоторых режимах. Для того, чтобы максимально оградить себя от возможного возникновения вышеописанных ситуаций достаточно соблюдать ряд несложных правил: Устанавливайте все подающие штуцера как можно ближе к головке блока, но главное на одинаковом расстоянии от нее; Делайте подающие шланги как можно короче, но главное все одинаковые; Устанавливайте все подающие штуцера под одинаковым углом к потоку воздуха. Если вы не уверены, что сможете установить все под одинаковым углом – установите все штуцера перпендикулярно потоку, главное все одинаково (держите в запасе комплект специальных штуцеров с выходом под прямым углом); Старайтесь укладывать и крепить шланги, так, чтобы не передавить их другими деталями и не дать им возможности перегнуться, избегайте лишних поворотов; Используйте качественные форсунки, а также своевременно проводите тарировку, если она предусмотрена. Используйте качественные фильтра, а также вовремя производить замену фильтров или сменных элементов. Надеемся следование этим несложным правилам, немного сбережет нервы и время, как установщиков ГБО, так и владельцев автомобилей.