Часть 1. Грамотная установка FHE (ACIS) коллектора на турбомотор.

Добрый день!

С чего бы начать. Последнее время мою голову не покидала мысль об установке "волшебного" коллектора от 5e-fhe мотора на свою белку.

Для начала озаботился изучением матчасти по механизму его работы и установки на не родные моторы в целом. И ожидаемо, понял — что инфы про это крайне мало, вообще за что бы я последнее время не взялся, приходится быть практически одним из первопроходцев.

В рунете инфы практически нет, а какая есть не отображает полную картину либо, как выяснилось позже, большинство при установке вообще не понимают толком что делают и настраивают его в итоге не правильно=(

Для тех кому интересно сразу посмотреть результаты — в конце статьи есть графики.

Итак, начнем пожалуй с небольшого ликбеза по теории ДВС. Большинству известно что чем длиннее и тоньше раннеры коллектора тем лучше момент двигателя на низах (низких оборотах 0 — 5000), и наоборот чем короче и толще — тем лучше момент на верхах (5000- и далее). Так же известно что чем больше объем "шапки" коллектора, тем больший максимальный момент можно выжать из двигателя в целом.

Первое связано с физическими процессами такими как скорость воздушного потока в раннерах, ламинарность и завихрения воздуха.
Второе связано с тем, что при при любых оборотах двигателя, при полностью открытой дроссельной заслонке, всегда будет большое количество запаса воздуха прямо перед раннерами, и эффект воздушного голодания снижается, особенно это влияние можно лицезреть на пиковых нагрузках.

Но не будем вдаваться в физические подробности, а перейдем сразу к сути:

В свое время, (1990-2000г), Toyota решила поэкспериментировать с вышеописанными параметрами и рассчитало и разработало коллектор с двумя кватрами (два по четыре) раннеров и здоровенным объемом, ставился такой коллектор на 5e-fhe двигатели (кроме Sera). И например в моделях Toyota Cynos, компания даже пафосно обозвала версии как "alfa" с 5e-fe на борту и "beta" с 5e-fhe.

Мало кто знает, но таких коллекторов было ДВА поколения — все отличия связаны с переносом КХХ под дроссель (об этом подробнее в моей предыдущей статье), и наглядно могу продемонстрировать на моих фото:

Дорестайл ставился на 4x кузова cynos, Рестайл на 5x кузова.

Вообще заказывал коллектор себе (который дорестайл) и знакомому (который рестайл), честно не ожидал сам что они разные бывают, и искренне удивился различиям когда сравнил оба рядом, но теперь благодаря этому появился повод для этого пункта в данной статье.

Теперь поговорим о самом главном — о принципах его работы, с этим в интрнете полнейшая путаница, и не зря, там есть в чем запутаться.

Для начала уясним — что коллектор не планировался устанавливаться на турбомоторы, и весь принцип регулировки у него завязан на эффекты вакуума и обычного атмосферного давления. Из за чего инженерам Toyota пришлось изобретать сложную систему. О ней и поговорим:

Начнем с того что заслонки управляются акутатором, вот таким:

На фото можно видеть его обычное состояние при атмосферном давлении (шток выдвинут максимально), и теперь ВНИМАНИЕ, в таком состоянии — дросселя коротких раннеров ОТКРЫТЫ. Тобишь при атмосферном давлении — он работает в режиме "под высокие обороты" и машина будет тупить на низах в таком состоянии.

При подаче вакуума на актуатор он изменяет свой шток на втянутое положение, и дросселя закрываются.

Правильная его работа заключается в том, что буквально 99% времени находясь за рулем автомобиля, к нему должен быть подведен вакуум. и после 5500 оборотов, вакуум оттуда нужно убрать, чтобы дросселя открылись.

Звучит интересно, то есть в обычном рабочем режиме мотора если не крутить в отсечку получается, что клапан всегда находится "в напряжении" и его держит вакуум? — Да так и есть.

А теперь о том как эта система реализована НА АТМОСФЕРНЫХ двигателях 5e-fhe в стоке, посмотрим на мои каракули:

Проследим путь вакуума, когда двигатель заводится, в коллекторе образуется разряжение, которые передается по трубке в "вакуумный накопитель(рессивер, бочонок)", внутри бочонка находится обратный клапан выполняющей важную функцию — он не позволяет вакууму уходить, когда водитель тронется с места и нажмет на газ (разряжение из коллектора уйдет, а в накопителе останется). Далее выход из накопителя ведет к интересному 3-way клапану, он сильно отличается от обычных 2-wey клапанов — без подачи напряжения, то есть в обычном состоянии, клапан открыт, и между двумя основными входами может свободно протекать воздух или вакуум. Далее путь ведет напрямую до актуатора.

А теперь важное, прошу прочитать внимательно:

Как это работает? Водитель заводит двигатель — в бачке образуется вакуум и сразу же поступает к актуатору через электромагнитный клапан — актуатор открывается, заслонки закрываются. Далее водитель трогается с места и жмет на газ, в коллекторе вакуум пропадает, но в линии от вакуумного ресивера до актуатора по прежнему находится вакуум благодаря обратному клапану (система работает штатно, водитель давит на газ, но заслонки закрыты как и положено)

И вакуум будет там находиться всегда, пока не произойдет следующее — Водитель давит на газ, обороты поднимаются до 5500, мозги машины это осознают и отправляют плюсовой сигнал с контакта S/TH прямиком на наш "особенный" клапан, и в нем творится магия — вакуумная линия от бочонка до клапана перекрывается (вакуум в бочонке все еще держится так как его перекрыли клапанами с обоих сторон теперь), а линия от актуатора до клапана открывается через верхний микрофильтр в атмосферу, вакуум стравливается и давление становится обычное — актуатор отпускает дросселя и включаются в работу короткие раннеры. далее, водитель (когда-нибудь точно) отпускает педаль газа, и часть стравленного вакуума в бочонке пополняется свежим вакуумом из коллектора, а также мозги увидев что обороты упали ниже 5500 обратно замыкает вакуумную цепь до актуатора, и короткие раннеры снова перекрываются.

"Вот така система малята"=D

И многие в России (Да что уж и греха таить, и на иностранных ресурсах видел примеры кривой установки, но правда заметно реже) соединяют ее не правильно, вот хороший пример как человек забыл про обратный клапан пытаясь исключить Вакуумный бочонок (не знаю зачем) из системы:

Пример НЕПРАВИЛЬНОЙ установки коллектора —

Как видно, автор видео завел двигатель — актуатор втянулся заслонки закрылись, вроде бы все работает, но как только автор видео давит на газ — заслонки открываются, значит когда он будет ехать, заслонки будут открыты и на низах машина вообще потеряет в динамике еще сильнее чем даже со стоковым коллектором.

И такое сплошь и рядом…

А теперь самое интересное — на турбодвигателях можно исключить из этой системы половину всех этих систем, если делать все грамотно. В России не нашел ни одного отчета о такой реализации, на иностранных ресурсах был один парень, кажется с Ямайки, который сделал таким образом как я сейчас опишу, но ссылку к сожалению потерял, буду благодарен если кто найдет, прикреплю к статье.

В отличии от атмосферников — у турбодвигателей есть преимущество — положительное давление в коллекторе. Оно нам и поможет. Для начала, разберемся что мы хотим, нам все также нужно что бы дросселя были закрыты до 5500 оборотов, но нужно чтобы они открывались после 5500. так же нам нужно упростить систему, т.к. у нас теперь есть помошник (буст) который может двигать актуатор в другом направлении.

Для начала, нужно сделать так что бы актуатор из "нормально-открытого", превратился в "нормально-закрытый", для этого нам понадобится его разобрать (развальцевать), и переставить пружинку на другую сторону — всего-то, не забываем промазать окантовку клеем, когда будем ставить обратно мембрану!

Все, теперь в спокойном положении заслонки закрыты:

Далее, все еще проще — между актуатором и коллектором, ставим обычный 2-wey нормально-закрытый клапан. Получается как то так:

До 5500 клапан закрыт, и как бы мы не давили на газ, какой бы дикий буст не был в коллекторе (угу, дикий, точно не у меня=() — до актуатора он не доходит, т.к. клапан закрыт — заслонки закрыты. Потом используя шифт лампу посылаем сигнал на клапан и он открывается, до актуатора доходит буст и он открывает заслонки и вы чувствуете второе дыхание на высоких оборотах.

UPDATE 09.09.2018:

Как показала практика — расписанный выше метод подключения актуатора раннеров через шифт-лампу 2-way клапан в большинстве случаев прекрасно работает с автомобилями на МКПП.

НО, на автомобилях с АКПП необходимо немного изменить конструкцию что бы все это работало.

Теория:

Все что написано ниже будет немного трудно к пониманию, эти процессы нужно представлять в голове, поэтому люди которые считают что у них хорошо развито пространственное и критическое мышление, читаем дальше, тем кому нужен результат без осознания того как оно работает и почему не работает именно так — смело пропускаем блок и идем к схеме подключения.

На АКПП не применим 2-way клапан, а необходим 3-way, в силу фундаментальных особенностей различий между работой МКПП и АКПП. Базовые принципы работы АКПП и МКПП расписывать не буду, предполагается, что человек читающий эту статью как минимум знает чем они отличаются. Конкретно в нашем случае на интересует вот такое их различие — На МКПП при переходе на следующую передачу необходимо (за редким исключением) отпустить педаль акселератора(газа), что-бы выжать сцепление, на АКПП это не нужно, переключения могут происходить без отпускания педали газа.
Соответственно — При переключении с МКПП на короткий промежуток времени в коллекторе образуется вакуум, а при переключении на АКПП — нет.

ПОЧЕМУ НЕ РАБОТАЕТ НА АКПП:
На МКПП когда мы используем 2-way клапан, после 5500 об/с открывается клапан и в контуре между клапаном и актуатором образуется давление (оно точно есть на 5500 оборотах), далее актуатор двигается и открывает заслонки, и держит их открытыми пока в контур попадает буст. На механике мы рано или поздно переключимся на другую скорость, пусть это будет на 7000 оборотах, тогда на 7000 оборотах водитель отпускает педаль акселератора(газа), в этот момент тут же в коллекторе образуется сильный вакуум, который вытягивает из контура воздух — актуатор закрывает дроссели. Потом водитель нажимает сцепление и переключает передачу. В момент переключения обороты падают ниже 5500 и клапан закрывает контур, там теперь снова вакуум. Далее водитель может опять нажать на акселератор и дать давление в коллектор — контур то уже закрыт до следующего такого цикла на 5500 оборотах.
На АКПП Соответственно когда мы первый раз (допустим на первой передаче) достигаем 5500 оборотов, открывается клапан, в контур попадает давление и актуатор открывает дросселя раннеров как и в случае с МКПП. Далее обороты достигают 7000 (при кик-дауне например) и автомат сам переключает на вторую передачу, НО педаль акселератора не отпускалась и давление в коллекторе все еще положительное, соответственно обороты при переключении падают, клапан закрывается НО в контуре на этом самом маленьком участке между клапаном и актуатором остается запертым ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ давление и получается, что независимо как бы вы не играли педалью акселератора дальше — актуатор у вас останется открытым и дросселя соответсвенно тоже, что приведет к постоянной езде на коротких раннерах и ощутимой потере мощности на низах.

РЕШЕНИЕ:
Когда на АКПП происходит переключение на следующую передачу и соответственно падение оборотов — нужно что бы что то выгоняло воздух из контура между клапаном и актуатором хотя бы до атмосферного — тогда актуатор будет закрыт, да следующего раза пока обороты не будут 5500.

Решается это все тем же 3-way клапаном, но нужно его заставить работать наоборот, что бы он постоянно был включен, то есть был контур: актуатор-клапан-атмосфера (см.рисунок ниже, синий контур).
А выключался бы он только с 5500 и выше оборотов то есть был контур: Актуатор-клапан-коллектор (см.рисунок ниже, зеленый контур). Получается тогда до 5500 актуатору все равно что проиходит в коллекторе — он закрыт поскольку связан с атмосферой, после 5500 атмосферный контур закрывается и к актуатору прорывается буст и актуатор открывается, после падения оборотов ниже 5500 (например вследствие переключения) контур коллектора размыкается и снова выходит в атмосферу — благополучно выгоняя буст от актуатора и закрывая клапан=)

Все довольно сложно, но представить принципе можно, вот схема подключения 3-way клапана для АКПП:

В общем итоге должно получиться так — на клапан должно подаваться напряжение всегда, кроме момента когда обороты должны быть выше 5500. Наглядная схема это в как раз и описывает.

END UPDATE 09.09.2018:

И напоследок, самое вкусненькое=)

Разбиваем в щепки миф о том, что на турбе коллектор бесполезен. Иностранцы проводили замеры на турбомоторе (на базе 5e-fhe), причем в отличии от других кривых источников, сделали его наиболее полным, они замерили:

1) Показатели на сток 4e-fte коллекторе (2000-7000 оборотов)
2) Показатели при всегда закрытых дросселях, то есть Длинные раннеры. В сравнении с первым. (2000-7000 оборотов)
3) Показатели при всегда открытых дросселях, то есть Короткие раннеры. В сравнении с первым. (2000-7000 оборотов)
4) И показатели при длинных раннерах до 5500 оборотах, и короткие после 5500. в сравнении с первым. (2000-7000 оборотов)

А теперь поражающие графики:

1) Красный — 4e-fte коллектор, синий — 5e-fhe с длинными раннерами. Уже видно ОХРЕНЕННЫЙ подъем момента с самых низов, но разумеется на высоких — провал.

2) Красный — 4e-fte коллектор, синий — 5e-fhe с короткими раннерами. Ожидаемо на низах ведет себя даже хуже чем сток коллектор, но на высоких выигрывает.

3) Красный — 4e-fte коллектор, синий — 5e-fhe с полностью рабочей системой (длинные до 5500, короткие после). И вот оно, чудо. на низах огромное преимущество по сравнению со среднераннерным FTE коллектором, на верхах ведет себя тоже бодрячком, а не проваливается как только с одними длинными раннерами.

Источник, кому интересно: www.tercelreference.com/a…s_activation_options.html

По ссылке так же есть описание способа заставить работать коллектор без переделки актуатора, но этот вариант мне не нравится — если есть буст то почему бы не заставить его работать нам на пользу?=)

Вот кстати небольшая выдержка из знаменитой "библии" по наддуву, если кто-то все еще сомневается:

Источник выдержки — "Турбонаддув: проектирование, установка и испытания систем турбонаддува." Автор Корки Белл.
Наверное самая лучшая книга из существующих про все что связанно с наддувом. Советую всем прочитать от корки до корки, очень полезно и интересно.

На сегодня все, далее, на собственном опыте, расскажу о других подводных камнях, ожидающих Вас при переходе на этот чудесный коллектор=)

Вторая часть ЗДЕСЬ

Всем владельцев турбомашинок желаю такого же подъема момента на низах как на первом графике выше, низов нам очень не хватает порой=)
До скорого!