4-2-1 или 4-1: чем отличаются схемы коллектора

Когда выпускной клапан открывается, давление в цилиндре в разы выше атмосферного, и газы вылетают не струёй, а хлопком — волной сжатия. Она уходит по трубе, доходит до места, где труба расширяется или сходится с другими, и часть её отражается обратно. Отражается уже как волна разрежения.

Дальше начинается вся арифметика коллектора. Если это разрежение придёт к цилиндру в момент, когда его выпускной клапан ещё открыт, а впускной уже открылся, — оно вытянет остатки отработавших газов и подтянет свежую смесь. Наполнение вырастет без единого лишнего оборота турбины, просто потому что волна пришла вовремя.

Если придёт не вовремя — толкнёт обратно в цилиндр то, что уже уходило.

Скорость волны — это скорость звука в горячем газе, около шестисот пятидесяти метров в секунду, вдвое быстрее, чем в холодном воздухе. Время в пути определяется длиной трубы; время, в которое волну ждут, — оборотами. Отсюда и берётся связь: длина настраивает коллектор на обороты, и настраивает узко.

Волна возвращается вовремя только на своих оборотах и только при своей длине. Если четыре трубы разной длины, каждый цилиндр получает помощь на своих оборотах, и вместо общего эффекта выходит четыре слабых, размазанных по диапазону.

Отсюда требование равной длины и отсюда же вид «паука», из-за которого его и запоминают. Цилиндры стоят на разном расстоянии от точки схода, и чтобы уравнять трассы, короткие приходится укладывать петлями. Это не стилизация, это условие работы схемы.

Второе, что уравнивают, — порядок. На рядной четвёрке цилиндры выпускают не подряд, и в паре имеет смысл сводить те, что разнесены во времени максимально: тогда волна одного приходит к другому в удачный момент, а не сталкивается с его собственным выхлопом. Именно поэтому в схеме 4-2-1 пары не соседние по номерам.

И третье, менее очевидное: одинаковой должна быть не только длина, но и диаметр по всей трассе. Ступенька в сечении — это ещё одна точка отражения, незапланированная.

Четыре трубы сходятся сразу в один коллектор. Первичные трассы получаются длинными, потому что весь путь от головы до схода — один участок.

Длинная труба означает, что волна возвращается позже, а «позже» в пересчёте на обороты означает выше. Схема настраивается на верхнюю часть диапазона, и там она работает мощно и заметно.

Плата — низы. На малых оборотах волна приходит не вовремя, и ниже настроечной точки схема не помогает, а иногда мешает. На машине, которая живёт в городе, это чувствуется как «поехала после четырёх, а до них хуже, чем было».

Поэтому 4-1 имеет смысл там, где мотор действительно крутят: гражданская машина редко бывает этим местом. Мы это говорим до работ, потому что переделать коллектор нельзя — его можно только сделать заново.

Трубы сходятся попарно, потом две получившиеся — в одну. Ступеней две, и у каждой своя длина, то есть своя настроечная частота.

Работает это так: первая ступень короткая и настроена выше, вторая длинная и настроена ниже. Вместе они дают не один узкий пик, а более широкую полку — мотор живее в середине и не проваливается внизу.

Плата тоже есть: верхний потолок ниже, чем у хорошо посчитанной 4-1. Компромисс в обе стороны, и на дороге он почти всегда выгоднее — потому что дорога это и есть середина диапазона.

Есть и практическая сторона. Двухступенчатая схема компактнее по высоте и легче укладывается в тесный моторный отсек, где длинные равные трассы просто некуда деть. На части машин выбор решается этим раньше, чем расчётом.

Первый вопрос не про схему, а про мотор. На турбированном резонансная настройка почти не работает вовсе: между цилиндрами и трактом стоит турбина, и она сглаживает волны. Там коллектор считается по другому принципу — довести газы до турбинного колеса горячими и с наименьшими потерями.

Второй — про то, как вы ездите. Город и трасса — это две-три тысячи оборотов, и там выигрывает 4-2-1. Трек и раскрутка до отсечки — 4-1.

Третий — про остальной тракт. Коллектор, поставленный на заводской выпуск с заводской прошивкой, отдаст малую часть того, что мог бы: узкое место просто переедет на пятнадцать сантиметров дальше. Работает он в связке.

И честное напоследок: коллектор не поднимает кривую целиком, он её двигает. Любой, кто обещает прибавку по всему диапазону, описывает не коллектор.