Выбор форсунок и бензонасоса при тюнинге двигателя.

Как правило при настройке автомобилей очень часто встречаются проблемы с подачей топлива так или иначе связанные с бензонасосом или форсунками. Здесь я распишу простые но тем не менее наиболее эффективные методики проверки системы топливоподачи и критерии выбора ее компонентов. 

Форсунки.

В интернете бытует мнение что форсунки выбираются исключительно из достигаемой мощности двигателя. Поэтому можно нередко прочитать на форумах фразы типа "стандартных форсунок хватает до 120сил, волговских - до160 и так далее". Мнение это естественно в корне не правильное. Силы полученные на стенде вовсе не означают, что форсунок "хватает", а силы не полученные - что форсунок "не хватает" соответственно. Известны случаи когда двигатели с 560 форсунками (Волга) действительно имеющие мощность порядка 160сил, после 15-20 минут движения по трассе на скоростях близких к максимальным (как правило в какой либо загородной поездке) вдруг резко выходили из строя, хотя в "светофорных гонках" моторы прекрасно ездили до этого 10-20тысяч км. При разборке наблюдались все признаки обеднения смеси и детонации (белый изолятор на свече, разломанные перегородки и характерные выбоины на вытеснителях). На самом деле форсунок в таких двигателях изначально не хватало, просто при старте со светофоров и движении в городском потоке те небольшие участки обеднения смеси в районе оборотов максимальной мощности не могли так пагубно влиять на работу двигателя, из за очень короткой продолжительности нахождения двигателя в этом режиме. Детали камеры сгорания просто успевали остыть в моменты переключения.  Движение же по трассе с педалью в пол и возможно внешние погодные факторы которые не были учтены при настройке (например похолодание и увеличение плотности воздуха) сразу же привели к обеднению смеси и выходу двигателя из строя. Чтобы исключить подобное в вашем двигателе необходимо знать критерии выбора форсунок: Например форсунки всегда должны быть выбраны с запасом по производительности. Это позволяет гарантировать, что при внезапном изменении погодных условий или например засорении системы топливоподачи, топлива поступающего в двигатель на всех режимах его работы будет достаточно.  Критерий выбора производительности определяется соотношением объема двигателя, эффективности рабочего процесса в двигателе и оборотов, на которых достигается максимальная мощность двигателя. Например в роторном двигателе производительность форсунок при тех же показателях по мощности должна быть на 20-30% больше, чем в поршневом, поскольку рабочий процесс в нем менее эффективен и наполнение воздухом как правило очень велико. Самый надежный способ правильно выбрать форсунки - это посоветоваться с настройщиком. Как правило люди которые занимаются настройкой двигателей прекрасно представляют в каких конфигурациях мотора какие требования по топливу. Если вы настраиваете двигатель сами - наиболее простой способ выбрать форсунки, это определение максимального расхода воздуха двигателем. Для этого можно воспользоваться любой диагностической программой.  Снимите лог разгона автомобиля на 3-й передаче и посмотрите на пиковое значение массового расхода воздуха (оно выражено в килограммах в час). 

Например, возьмем один из вариантов легкого тюнинга двигателя 2112 (увеличение рабочего объема) с максимальным расходом воздуха - 315кг/ч. Для такого двигателя на режиме полной мощности требуются составы смеси порядка 12.5 и коэффициент запаса по форсункам должен быть не менее 1.1 и число форсунок 4, посчитать требуемую производительность форсунок не составит труда.

(320 кгч / 4 форсунки / 12.5 * 1.1 * 1000 г / 60 мин  = 117 г/мин

По справочнику бош производительность стандартных форсунок ваз - 103.5 г/мин или (учитывая плотность бензина 0.75) 137 см3/мин, т.е очевидно, что в данном двигателе этих форсунок будет недостаточно, следующие доступные форсунки это bosch 0 280 150 560 от волги - 150 г/мин , их в данном случае и следует поставить в авто, поскольку они будут обеспечивать потребности двигателя с большим запасом.

Для турбо двигателей критерии выбора будут несколько другими, состав смеси 11.5 и коэффициент запаса 1.15 - это тоже один из реальных двигателей, построенных на базе ваз 2112:

950кгч / 4 / 11.5 * 1.15 * 1000 / 60 = 395 г/мин или 527 см3/мин

Форсунок способных обеспечить данный двигатель в 150 серии бош попросту нет - максимальная производительность форсунок форд 0 280 150 558 - 326.8 г мин  (435 см3/мин). Обычно для подобных двигателей используются форсунки от subaru wrx sti (550cc). 

Ну и на последок приведу эмпирическую таблицу рекомендаций по использованию форсунок при различных доработках двигателей ВАЗ:

Форсунки бош 150 серии по каталожному номеру, 996 - стандартные ваз (0280150996), 560 - волга, 905 - фольксваген, 431 - saab turbo, 558 - ford motorsport, STI - Subaru WRX STI.  

PHP - давление надува на оборотах максимальной мощности с учетом того, что турбина находится в эффективной зоне. Например для турбины от Subaru wrx PHP как правило не превышает 1 bar. 

* - форсунки устанавливаются в дальнем ряду при применении 2-х рядов и эсуд J5Sport, при этом в ближнем ряду могут стоять 560-е форсунки! Если используется только 1 ряд или другие эсуд - взять следующие по производительности.  

О недостатках больших форсунок.

У любых форсунок есть два достаточно значимых параметра  - динамический диапазон и линейный диапазон.

Динамический диапазон - это диапазон времен впрыска в которые форсунка вообще может подавать топливо, в основном он характеризуется так называемым "минимальным временем впрыска" которое определяет время открытия клапана форсунки. Сверху динамический диапазон не ограничен. Форсунка физически не может работать вне своего динамического диапазона и система управления должна учитывать это.

Линейный диапазон - это диапазон времен впрыска в котором характеристика связывающая подачу топлива форсункой с временем когда она открыта подчиняется линейному закону. Этот диапазон начинается от "минимального линейного времени впрыска" (MLPT) которое соответственно > минимального времени открытия. Вверху (на больших подачах) нелинейность проявляется при подходе к загрузке 100% и связана уже с временем закрытия форсунки (форсунка не успевает закрываться перед новым циклом). Таким образом линейный диапазон значительно уже, чем динамический.

Так вот, чем больше форсунка - тем уже диапазоны ее работы. Чем это плохо?! Например в основе лямбда-регулирования средствами ЭБУ лежат линейные законы подачи - таким образом само лямбда регулирование может корректно работать только в том случае, если в любом режиме работы двигателя при любых изменениях внешних условий или еще каких то факторов, форсунка все же остается в линейном диапазоне. Например: если мы поставим популярные форсунки Дека630 в стандартный двигатель 2112 и включим лямбда регулирование, то либо (при неправильном задании минимального времени впрыска) двигатель остановится, либо произойдет упор в минимальное время и срыв регулирования, поскольку алгоритм не сможет обеднить смесь до целевых значений подач на участке переключения ДК rich-lean. (конечно современное альтернативное П.О. старается учитывать эти моменты, но не все так просто)... Нелинейность на больших загрузках тут конечно не имеет значения, поскольку на больших загрузках лямбда-регулирование отключено. Но если используется широкополосное лямбда-регулирование во всех режимах - то и она может оказывать пагубное влияние.

Поэтому производительность форсунок надо выбирать не более чем на 10-15% больше, чем требуется вашему двигателю. А при выборе типа форсунки стараться обращать внимание на то, чтоб время открытия оказалось минимальным а линейный диапазон как можно более широким.

Еще один важный параметр - качество распыления топлива и форма факела. Если с формой более менее понятно (она должна быть ориентированна на клапан) то качеством зачастую пренебрегают, хотя это является ошибкой. При прочих равных надо использовать только те форсунки, которые дают лучший распыл.. Это очень сильно сказывается и на мощности двигателя и на расходе топлива! Лучший распыл имеют форсунки которые при той же самой производительности имеют большее количество отверстий. В частности форсунки Субару (розовые 550сс) имеют 14 отверстий а форсунки deka630 всего 4, а отпиленая волга 107 (около 500сс) вообще отверстий не имеет и льет струей. Бывали случаи, что практически одинаковые двигатели на этих форсунках имели разницу в расходе топлива до 5л на 100км (как вы понимаете не в пользу отпиленых волг). Физику не обмануть - экономия на форсунках очень быстро компенсировалась лишними тратами на заправках. 

Выбор топливного насоса.

Для начала нам следует определится, когда же штатного насоса начнет не хватать для обеспечения двигателя топливом. Очевидно это случится, когда производительность форсунок в двигателе станет больше,  чем подача топлива насосом. Стандартный абсолютно исправный  насос применяемый на автомобилях ВАЗ имеет производительность 60 литров в час при противодавлении 300кпа. Несложно посчитать с какими форсунками он может работать (если регулятор стандартный):

60 / 60 мин * 1000 cм3 / 4 форсунки = 250 сс/мин или 187.5 г/мин

Т.е. штатный бензонасос в принципе может приемлемо работать с популярными 905-ми форсунками (191.9г/мин) (не во всех конфигах), но если вы используете более производительные форсунки - бензонасос так же следует поменять на более производительный. Например на турбокомпрессорном двигателе замена штатного бензонасоса должна быть произведена в обязательном порядке, поскольку при работе с избытком он не обеспечивает необходимую двигателю подачу топлива. Экстремальные атмосферные двигатели с четырех дроссельной системой впуска переваливающие планку 200лс также не могут работать с стандартным насосом! BOSCH выпускает погружные насосные элементы совместимые с ВАЗовским корпусом но обладающие большей производительностью (они немного выше) и развивающие большее давление нулевой подачи. Очень популярны бензонасосы Walbro 255литров в час, которые могут быть подвесными или устанавливаться в стандартный ВАЗовский корпус.  Насос естественно тоже необходимо выбирать с небольшим (10%) запасом по производительности.

Насос большей производительности естественно обладает большим энергопотреблением, поэтому при установке такого насоса зачастую разъем соединяющий моторную проводку с проводкой бензонасоса начинает нагреваться, нагревается и сам провод бензонасоса, часто сгорает предохранитель, поэтому при установке бензонасоса Walbro или от subaru wrx - сечение провода от реле бензонасоса до бензонасоса должно быть увеличено в 2 раза и предохранитель бензонасоса должен быть установлен 15А. В табличке указанна зависимость потребления тока (в Амперах) для различных вариантов тюнинговых насосов в зависимости от противодавления в топливной рампе (bar).

Проверка производительности топливного насоса на автомобиле.

Существует 2 объективные методики проверки производительности топливного насоса, это оценка давления топлива в рампе в движении при большой подаче топлива, и непосредственное измерение производительности насоса при противодавлении создаваемом регулятором. Последняя методика точнее и проще. Производительность необходимо проверять при любых подозрениях на проблемы в системе топливоподачи, рекомендуется в обязательном порядке проверять производительность после замены форсунок или замены бензонасоса, а также перед настройкой программы автомобиля, для того, чтоб исключить возможные проблемы при настройке и сэкономить время, сразу заменив неподходящие вашему двигателю или неисправные компоненты.  

Для проверки по первой методике вам необходим манометр с достаточно длинным топливным шлангом (1.5метра). Манометр подключается к топливной рампе и выводится через кромку капота на лобовое стекло (под дворник). Подключив манометр включите зажигание, показания манометра должны быть порядка 300-380кПа (в зависимости от регулятора), убедитесь в отсутствии течи в соединениях и заведите двигатель, после этого вам необходимо  тронутся и включив 3-ю передачу нажав  газ в пол и удерживая его в таком положении разогнаться на автомобиле до отсечки, при этом в диапазоне отсечки топлива проследить за поведением стрелки манометра. Давление индицируемое манометром должно быть 300-380кПа (тоже самое, что было замерено на заглушенном двигателе) для атмосферных автомобилей или 300-380кПа + давление наддува для турбо-наддувных или компрессорных.. Если давление падает - в системе имеются проблемы, как правило это сетка бензонасоса, сам бензонасос, или (что редко) возможно пережата трубка подачи топлива.

Достоинство второй методики в том, что вам не нужно выезжать из гаража и автомобиль может быть не настроен и его двигатель может быть не обкатан. Вам понадобится емкость 5 литров (например бутылка от питьевой воды), секундомер (есть во многих мобильниках), 2 гаечных ключа на 17. Эта методика может быть использована только на автомобилях у которых регулятор установлен в топливной рампе (классическая схема) и имеется обратная магистраль для возврата топлива в бак! Используя 2 ключа на 17 ослабьте соединение на обратной магистрали, на 2108-15 это соединение находится в середине моторного щита над рейкой, слева от вакуумного усилителя. На 2110-12 просто проследите путь обратной магистрали от регулятора до точки перехода на кузов, и разъедините ее там.  Не потеряйте резиновое колечко на трубке. Резиновый шланг с гайкой опустите в пустую сухую пятилитровую канистру.  После этого снимите пластиковый кожух панели со стороны пассажира, и найдите там реле бензонасоса. Его можно определить по толстому темно серому проводу подходящему к контактной группе. Вытащите это реле и замкните его контакты перемычкой из провода. (если у вас есть диагностическая программа и ноутбук - вы можете управлять бензонасосом из нее, тогда разбирать панель не надо). Как только в канистру начнет течь бензин - запустите секундомер. После того как наберется пять литров остановите секундомер, отключите насос и рассчитайте производительность системы топливоподачи: 

Например: 5 литров набирается за 5 минут. 5/5 = 1 литр в минуту.. (1000cc/min) (цифра для исправного стандартного насоса). 

Делим на количество форсунок: 1000/4 =250cc/min на форсунку. Смысл этого теста в том, что систему топливоподачи можно считать исправной и ее компоненты подобранными правильно, если реальная производительность форсунок с конкретным РДТ меньше, чем измеренная подача насоса при противодавлении создаваемом регулятором.   Проблемы как обычно могут быть связанны с насосом сеткой или самими магистралями. 

Для турбокомпрессорных двигателей тестирование по второй методике выглядит немножко сложнее, вам необходимо иметь источник избыточного давления (например компрессор для колес) и ресивер (в качестве которого может быть применена камера от колеса или запаска), накачайте камеру до давления которое вы планируете создавать вашим турбокомпрессором (0.7-1.5bar), после чего вам необходимо на время теста соединить камеру с входом управляющего давления регулятора давления топлива на рампе (РДТ) силиконовым шлангом, для того, чтоб обеспечить на мембране регулятора требуемый избыток (все соединения должны быть герметичны во время всего теста). 

Эксплуатация насоса.

Как правило основные проблемы эксплуатации связаны не с самим насосом а с его сеткой на входе. Если вы услышали какие то изменения в тональности или громкости звука насоса на автомобиле - необходимо немедленно выполнить тест производительности описанный выше и при заметном снижении, заменить сетку на входе в насос. Используйте или оригинальные сетки поставляемые с насосом, или сетки от иномарок с высокой мощностью (subaru-evolution) все сетки продающиеся в магазинах запчастей ваз - подделка! Их нельзя ставить с производительными насосами. 

Регуляторы давления и их влияние на производительность форсунок и насосов. 

Стандартный регулятор давления в топливной рампе ВАЗ рассчитан на давление 300кПа. Встречается тюнинг версия регулятора давления на 380кПа производства ДААЗ. В нем в отличие от обычного заменена пружина. На некоторых регуляторах имеется винт который позволяет подстраивать давление регулятора в небольших пределах (1-2%). Кроме того на многих иномарках используются регуляторы на 400кПа, они доступны и могут быть легко установлены на ваз. Повышение давления в топливной рампе позволяет увеличить производительность форсунок. Обычно производительность форсунок в каталогах указывается в миллиграммах в минуту при давлении 300кПа. Если необходимо пересчитать ее под давление 380кПа или 400кПа можно воспользоваться коэффициентами коррекции:

SQRT (380/300)=1.125

SQRT (400/300)=1.154

Однако следует помнить, что увеличение давления может изменять форму факела впрыска и не очень хорошо влиять на ресурс бензонасоса, также повышение противодавления в рампе уменьшает подачу топлива насосом, поэтому прибегать к этой мере можно только в крайних случаях. Следует понимать, что в некоторых конфигурациях установка нестандартного регулятора давления бессмысленна. Например если у вас стоят 905 форсунки с стандартным насосом и их не хватает, вы хотите поставить регулятор 380кПа - сразу же меняйте топливный насос на насос большей производительности, поскольку абсолютно точно его не хватит тоже. Зависимость подачи топлива различными тюнинговыми бензонасосами от противодавления представлена в этой таблице:

Для атмосферных автомобилей противодавление при расчетах = давлению на которое настроен регулятор. Для турбокомпрессорных автомобилей противодавление = давление регулятора + давление избытка. Например при использовании регулятора давления на 300кПа в турбокомпрессорном двигателе с избытком 2 следует считать производительность насосов 165 и 255 л/ч как 120 и 240 соответственно. Не рекомендуется в турбо автомобилях а так же на автомобилях с старенькими насосами применять регуляторы более 300кПа - т.к. это создает очень большую нагрузку как на насос так и в целом на топливную систему (например на многих турбо иномарках регуляторы 250кПа).

Проверка герметичности системы и потребления тока насосом.

После любого вмешательства в систему топливоподачи, включая замену форсунок и бензонасоса (особенно на насос большей производительности) необходимо в обязательном порядке проводить тест на герметичность системы. Для этого запустите двигатель, визуально осмотрите все соединения и магистрали - утечка топлива недопустима, и при обнаружении должна быть устранена. Если утечек нет, пережмите резиновый шланг обратной магистрали. Сделать это достаточно просто.  Установите дросселем чуть более высокие обороты и натянув шланг сложите его буквой Z и сожмите кулаком. Удерживая шланг в зажатом положении попросите напарника осмотреть все соединения топливной системы и ее шланги еще раз. Найденные утечки устраните. Если вы меняли насос - проверьте все электрические контакты и проводку на предмет перегрева в этом режиме, если перегрев имеет место быть замените разъемы и используйте провода большего сечения.  

(c) 2006-2007 Maxi, evo2.  Копирование материалов ресурса без разрешения автора запрещено.