Автосайт ГлавнаяРегистрацияВход Среда
15.08.2018
12:54
Приветствую Вас Гость | RSS
[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
  • Страница 1 из 1
  • 1
Модератор форума: Колчак  
Форум » ВАЗ » Дополнительное оборудование, тюнинг » Выпуске. Тематическая подборка обо всем (Выхлоп)
Выпуске. Тематическая подборка обо всем
Vadim_F18BДата: Пятница, 06.08.2010, 23:38 | Сообщение # 1
Рядовой
Группа: Администраторы
Сообщений: 5
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
По Материалам ТЮНИНГ Эксперт....оnцифровал и редактировал Okni
ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПЕРЕДЕЛОК
[center]Составные элементы выпускной системы оказывают влияние на общее сопротивление прохождению выхлопных газов от выпускного клапана до атмосферы. Выбор параметров основных глушителей влияет, прежде всего, на уровень звука и общее фоновое противодавление. Чем выше обороты двигателя, тем сильнее противодавление выпускного тракта. Естественно, это является немаловажным фактором при тюнинге двигателя. В зависимости от настройки моментной характеристики мотора значение и целесообразность замены основного глушителя меняется. Так, просто сменив его на прямоточную „банку" без каких-либо действий с силовой установкой, особенно если малый литраж и ощутимый момент на низах, никакой прибавки не почувствовать. Ее не покажет и динамометрический стенд, поскольку количество дополнительных сил будет соизмеримо с величиной ошибки измерительного оборудования.
На современных автомобилях уже редко встретишь выхлопную систему, удушающую мотор. При за¬мене компонентов выпускного тракта у таких машин никакой прибавки не получить вообще. Другое дело, когда силовой агрегат подвергся тюнингу. Любые работы, призванные затолкать в цилиндры больше рабочей смеси, естественно, приводят к тому, что через выпускной клапан выходит увеличившийся объем отработанных газов. Конечно, штатная выхлопная система без труда справится с результатами чип-тюнинга. И фильтр нулевого со¬противления не создаст проблем для заводских трубопроводов.

А вот установка других распредвалов,
„ПАУК" И РЕЗОНАТОР, НАСТРОЕННЫЕ НА КОНФИГУРАЦИЮ МОТОРА, СУЛЯТ МАКСИМУМ ЭФФЕКТА ОТ ДОРАБОТОК
увеличение рабочего объема двигателя и тем более установка наддува уже потребуют вмешательства в конструкцию выпускного тракта. Причем заменой штатного глушителя и расширением оконечных труб в этих случаях не ограничиться.
Про турбомоторы разговор особый. Здесь все процессы в выхлопной трубе, влияющие на наполняемость цилиндров, перемалываются словно в мясорубке крыльчаткой турбины. Поэтому у них важен лишь диаметр сечения трубопровода. У атмосферников же изменение конфигурации выпускного коллектора, труб и резонаторов весомо сказывается на работе двигателя. Именно эти части выпускной системы при их согласованной геометрии с параметрами мотора позволяют достичь максимума отдачи на определённых оборотах данной конфигурации двигателя.

УДАРНАЯ ВОЛНА
В момент открытия выпускного клапана после рабочего такта энергия истекающих из цилиндра отработав¬ших газов порождает ударную волну, распространяющуюся в газовой среде в направлении от выпускного клапана. Ударная волна — это фронт практически мгновенного скачкообразного изменения плотности, давления, скорости и температуры среды. Некорректно считать эти волны звуковыми: звуком они становятся, лишь вырождаясь. С простейшим примером этого явления — гидроударом — столкнулись строители первых закрытых водопроводов, когда резкое перекрытие заслонкой потока воды приводило к нагрузкам, разрывающим трубы. Ударная волна также помогает выплеснуть кетчуп из бутылки, когда ударяют по донышку: отраженный от дна, этот всплеск энергии, добежав до горлышка, выбрасывает на тарелку порцию соуса.
Ударная волна представляет собой не только фронт повышенного давления. За закрывшимся выпускным клапаном в среде газа возникает зона ударного же разряжения. Получается, что в пульсирующем потоке выхлопа на области повышенного и пониженного давления, возникающие вследствие инерции, накладываются скачки давления ударно-волновой природы. В действительности полная картина происходящего в выпускном тракте по сложности своей не уступает механизму протекания горения топливовоздушной смеси в цилиндрах, расчет которой возможен только через систему дифференциальных уравнений. Упрощенная же описательная схема процессов показывает принцип взаимодействия явлений.
Когда ударные волны доходят до первого препятствия, которым может быть любое колено, изменение диаметра сечения трубопровода, специальная шайба или обыкновенный наплыв от некачественной сварки, они отражаются и, потеряв часть своей энергии, стремятся возвратиться к выпускному клапану. От того, в какой момент такта выпуска и каким из своих фронтов отраженная волна подойдет к выпускному клапану зависит многое.
В работе газораспределительного механизма четырехтактных двигателей существует момент, когда и выпускной, и впускной клапаны находятся в открытом положении. Для предотвращения негативного влияния инерции газовой среды горючей и отработавшей смесей впускной клапан открывается раньше достижения поршнем верхней мертвой точки, тогда как выпускной клапан закрывается позже. Эта так называемая фаза перекрытия клапанов оказывает существенное влияние на повышение наполняемости цилиндров свежей горючей смесью. И чем выше обороты двигателя, тем весомее необходимость увеличения фазы перекрытия. Именно в момент фазы геометрия выпускного тракта оказывает наибольшее воздействие на процесс наполняемости цилиндров и, как следствие, на величину крутящего момента, а также на распределение ее значений по диапазонам оборотов. Впрочем, это влияние может быть сознательно снижено.
С одной стороны, подведя фронт разряжения к открытию выпускного клапана, можно было бы надеяться на его помощь в отводе отработавших газов и поступлению свежего заряда в цилиндр. Но в этом случае он лишь частично погасит новый ударный фронт, а подошедшая следом отлаженная волна повышения давления „убьет" инерционную продувку цилиндра в фазе перекрытия клапанов. Кто муже такой встречный волновой процесс становится неустойчивым, с постоянно сбиваемой цикличностью.
Если же в момент начала открытия выпускного клапана подвести ударный фронт, то он не сможет препятствовать отводу отработанных газов из цилиндра, вследствие того что сразу после рабочего такта давление в цилиндре гораздо выше энергии отраженной волны в выпускном коллекторе. В конце фазы перекрытия, когда истечение отработавших газов идет за счет их инерции, ударный фронт в выпускном тракте, сменяясь таким же ударным падением давления, способствует дозарядке цилиндра свежей рабочей смесью. При таком цикле волновые процессы в газовой среде становятся устойчивыми, что подразумевает возможность настройки выхлопной системы под определённые обороты двигателя.
Как правило, установившийся режим синхронной работы ГРМ с волновыми явлениями в выпускном тракте называют резонансной дозарядкй цилиндров. По механизму протекания этого процесса действительно устойчивость цикличности волн близка к резонансу, хотя не входит в стадию бесконечного увеличения амплитуды колебаний (в данном случае величины давления ударной волны). Иначе нагрузка бы росла до бесконечности, разрушая детали двигателя и выпускного тракта. Устоявшийся волновой процесс, пожалуй, можно сравнить с раскачиванием качелей человеком, который стоит рядом и импульсными подталкиваниями поддерживает постоянный ритм раскачки.
Однако при проектировании выпуск¬ной системы стандартного автомоби¬ля с этим явлением чаще стараются бороться, нежели использовать его преимущества. Дело в том, что повышение момента достигается лишь на определенных частотах оборотов двигателя, причем этот выигрыш оборачивается провалом моментной ха-ктеристики на частотах вращения коленвала, например вдвое меньших. Борьба эта ведется в нескольких направлениях. Некоторое уменьшение диаметра выпускного трубопровода за счет понижения давления потока газа при увеличении скорости этого потока способствует угасанию колебаний в среде. На это идут несмотря на возрастание сопротивления в выхлопной системе. Такой метод используется все реже.
За счет искусственно созданных препятствий, встречающихся на пути отраженной волны, снижается ее энергия. Это приводит к уменьшению влияния волнового фактора на очистку цилиндров. Методика решения такой задачи довольно проста: канал в выпускном коллекторе делается несколько больше по диаметру, нежели в головке блока цилиндров. Образованной таким образом ступенькой отсекается часть отраженной волны.
Часто за счет игры на разности длин промежуточных трубопроводов и конфигурации резонаторов добиваются гашения колебаний, тем самым сознательно убирая эффект резонансной дозарядки. Все это делается ради устойчивой работы мотора во всем диапазоне оборотов. Без подхватов, но и без провалов. Просто гораздо результативней на коэффициенте наполнения цилиндров отражается применение системы изменения фаз газораспределения. А улучшать еще и ее работу с помощью резонанса ударных волн — значит строить выпускной тракт с изменяемой геометрией. Этого, возможно, мы не увидим никогда. Ведь расчет обычной серийной системы отвода отработанных газов — долгий процесс моделирования математической модели потока через множество точек местных сопротивлений. Параллельно моделированию идет отладка и согласование параметров работы мотора по 100-150 показателям, учитывающим длину и диаметр каналов коллекторов, диаметр и количество цилиндров, ход поршня, конструкцию камеры сгорания, количество клапанов, их подъем, ширину и расположение фаз ГРМ. Окончательная же доводка производится на специальных стендах, позволяющих в небольших пределах оперативно менять геометрию и конфигурацию элементов выпускного тракта для окончательной настройки.

ДОБРОТНОСТЬ КАК КРАЙНЕЕ ПРОЯВЛЕНИЕ
В известной степени проектирование так называемых настроенных выхлопных систем несколько легче. Ну, во-первых, уже есть от чего отталкиваться, если речь идет о поднятии крутящего момента на определённых оборотах за счет резонансной до зарядки на двигателе, не претерпевшем значительных доработок. Когда же мотор форсирован, то для получения описываемого эффекта пренебрегают высокой эластичностью мотора, что сужает поле расчета в сравнении с задачами заводских конструкторов. Понятно, что целью в этом случае является повышение отдачи в довольно узком диапазоне оборотов, и чем четче настроена система, тем меньше этот диапазон.
При недостаточном диаметре велико будет сопротивление трубопроводов, при любых раскладах препятствующее очистке цилиндров от продуктов сгорания. При излишне большом — скорость истечения газов будет низкой, ухудшится и инерционная продувка камеры сгорания. Диаметр, намного превышающий оптимум, ударная волна воспримет как срез в атмосферу сразу за клапаном, то есть как препятствие, от которого она отразится, что равносильно очень короткому тракту, одинаковому по длине с выпускным каналом в головке блока. Энергия отраженной волны в этом случае практически максимальна, но приходит к месту назначения только в очень узком диапазоне высоких оборотов, недостижимых даже для тюнингованных двигателей. Это крайнее проявление такой характеристики колебательной системы, как добротность.
Добротность — отношение запасённой энергии к энергии, теряемой за один период колебания. Величина этого отношения показывает, во сколько раз амплитуда установившихся вынужденных колебаний при резонансе превышает амплитуду вдали от резонанса. Или, другими словами, обратная пропорциональность скорости затухания означает, что чем выше добротность системы, тем медленнее затухают в ней колебания. На практике это выливается в то, что высокодобротные системы позволяют максимально реализовать эффект резонансной дозарядки цилиндров и поднять крутящий момент двигателя. Но пик момента будет сколь высоким, столь и узким и, как правило, будет достижим лишь на высоких оборотах. Низкодобротные же системы не позволят достичь возможного максимума отданной конфигурации мотора, хотя их использование сулит расширение границ повышения момента.


Для уменьшения габаритных размеров коллекторов настроенного выхлопа работу отраженной волны

используют не в том цилиндре, от¬куда она возникла, а в следующем по очередности начала такта выпуска. Это позволяет, не слишком удлиняя трубы, понизить и расширить область применения дозарядки.
При равенстве конструктивных решений первичных и вторичных труб „пауков" добротность выше утех, чьи трубы короче и больше в диаметре. Сама конструкция тоже важна. Применяемые для четырехцилиндровых моторов схемы „штанов" 4-1 и 4-2-1 обладают

разной добротностью. Считается, что у первого варианта она априори выше. И его необходимость возникает только тогда, когда хотят получить заметную прибавку на больших частотах вращения коленвала, хотя в немалой степени виноваты в таком раскладе размеры автомобиля.
Соединение 4-1, рассчитанное, например, на средние обороты, по-простутрудно разместить в подкапотном пространстве. Иногда для этого вообще режут щит моторного отсека и проводят трубы в месте, предназначенном для ног переднего пассажира. Этот метод подойдет только спортсменам, ведь эксплуатировать такую машину повседневно, мягко говоря, некомфортно. Сложно и управлять тягой в узком интервале.
Схема же 4-2-1 позволяет расширить диапазон влияния на наполнение цилиндров. Отрезок, где четыре трубы переходят в две, работает на резонансную дозарядку цилиндров при высокой частоте вращения коленвала. соединение 2-1 — на средних оборотах. Естественно, расчет „пауков" 4-2-1 намного сложнее. Из общей практики применения настроенных выпускных коллекторов можно утверждать, что с распредвалами с фазой перекрытия менее 270° предпочтительней использовать соединение 4-2-1.
УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ
За многолетний опыт подобных работ были выработаны общие правила, основанные на многочисленных экспериментах, и даже формулы расчета геометрии трубопроводов, не требующие разработки математической модели газодинамических процессов. Правда, результаты таких вычислений являются лишь отправной точкой для последующей стендовой доводки системы выпуска до требуемых параметров Для соблюдения условий
Не лучший Вариант соединения труб...

беспрепятственного движения газов существует некий оптимум диаметра труб, значение которого связано с длиной труб через объем вмещаемого в расчетный отрезок газа. Диаметр трубы и ее длина рассчитываются исходя из объема газа, вытолкнутого из цилиндров двигателя. С учетом резонансных свойств системы предварительный расчет ведется по эмпирическим формулам, где многое зависит от коэффициентов, несколько отличающихся у разных производителей. Впрочем, и сами формулы у каждой лаборатории выработаны свои, хотя строятся по одному принципу прямой пропорциональности длины трубопровода от момента открытия выпускного клапана и обратной пропорциональности от оборотов коленвала. Для коллекторов 4-1 (рис. 1) такие упрощенные расчеты дают вполне приемлемые результаты. В схеме же 4-2-1, где первичные трубы состоят из двух сочленений 2-1, эмпирическим формулам эти соединения поддаются плохо. Правда, некоторые рассчитывают длину до их соединения в одну трубу и длину вторичной трубы по той же формуле, что и первичные трубы „паука" 4-1, а соотношение L1 и 1_Г уже подбирают экспериментально (рис. 2).
Расчеты по подобным формулам ведутся с оглядкой на то, что скорость потока в выхлопной трубе не должна превышать 35 м/сек, что накладывает ограничения на диаметр. И, естественно, выпускная система должна согласовываться с размера¬ми впускного трубопровода.
В любой колебательной схеме резонатор, установленный после вторичной трубы, должен приближаться по своим резонансным характерис-
[left]

* Для соединения 4-1 вариант расчета может выглядеть так: длина первичных труб: ^=М(аоп + 180°)/n; где: М — эмпирический коэффициент находящийся в пределах 2100-2200 для четырехцилиндровых моторов; аоп — опережение открытия выпускного клапана до НМТ в градусах поворота коленвала;
n — частота вращения коленчатого вала, при которой желательно получить максимальный эффект настройки;
L1 —длина первичной трубы плюс длина канала в головке цилиндра (см). Диаметр первичной трубы высчитывается исходя из принятой практики, что ее внутренний объем равняется удвоенному объему цилиндра (см3) В№=2в€љ(Vдвиг./пLВ№) , причем для компенсации изгибов, присущих первичным трубам, диаметр их несколько повышают 1в первой степени=1,1D1; где п = 3,14.
Длина вторичной трубы L2 должна быть равной или кратной длине первичной, для того чтобы в месте соединения не встретились противоположные фронты, гасящие друг друга: L1 = L2 или L2 = kL2; где k = 1,2,3...
Диаметр вторичной трубы принимается равным рабочему объему двигателя:
DВІ=2в€љ(Vдвиг./пLВІ)

[/left]

тикам к атмосфере. Расположенные за ним трубопроводы и основной глушитель не влияют на волновые процессы в выпускном тракте.
ПОСЛЕДНЯЯ МИЛЯ
К сожалению, и среди именитой, и среди безымянной продукции на прилавках магазинов в лучшем случае удастся узнать только часть ее геометрических параметров. Большинство готовых тюнинговых систем выпуска отработанных газов рассчитаны на характеристики стандартных моторов. А те, которые подразумевают установку на форсированные варианты,умалчивают о возможной конфигурации двигателя. Увы, покупателю приходится уповать либо на везение, что случается крайне редко, либо на опыт. Лучше, если опыт будет основан на чужих ошибках. Поскольку цена качественных изделий весьма высока. Цена полного набора именитого бренда может легко перевалить за $2000. Впрочем, и трудоемкость установки нельзя назвать низкой. Некоторые производители выпускают элементы выхлопного тракта с приличными припусками. Это с одной стороны неплохо, хоть и предполагает увеличение объема установочных работ. Хуже, когда на трубах сэкономили и их длины не хватает для корректной стыковки отдельных звеньев.
Еще проблематичней несовпадение пространственной конфигурации труб с днищем автомобиля, для которого они предназначены. На их фоне монтаж так называемых универсальных деталей, где отсутствуют в большинстве случаев даже примитивные намеки на крепления, покажется очень простой задачей.
При всей ограниченности известных параметров при выборе любых выхлопных систем некоторые внешние особенности позволяют судить о качестве изделий. Это относится как к штатным, так и готовым или сделанным на заказ тюнинговым вариантам. Так, угол соединения нескольких труб в одну не должен превышать 15°. Само место соединения не обеспечивает плавного перехода с одного сечения в другое, образуя тем самым застойные области в движении отработанных газов (рис. 3).

Идеальный вариант — отдельно изготовленная, а потом приваренная к трубам деталь коллектора, обеспечивающая плавный переход (рис. 4).

Резкие перепады геометрии выпускного тракта негативно сказываются на возможностях двигателя. Это относится не только к трубам, но и к резонаторам и корпусам катализаторов. Причем плавный переход к расширению в этих деталях более важен, чем плавное сужение на выходе (рис. 5)


а диаметр трубы на выходе лучше иметь больший, нежели на входе.
У американцев есть понятие „последняя миля". Так они называют завершающий этап, способный или наделить результат работы непревзойденным качеством, или загубить всю проделанную накануне работу в случае неудачи финальных усилий. Настройка выхлопной системы двигателя — та самая последняя миля, способная раскрыть весь потенциал доработок мотора. Но сама по себе, без отладки всех остальных систем (топливной, зажигания, газораспределения) и механизмов силового агрегата, не даст ничего, кроме финансовых и временных затрат.

 
Vadim_F18BДата: Суббота, 07.08.2010, 00:09 | Сообщение # 2
Рядовой
Группа: Администраторы
Сообщений: 5
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
О настроенном выпуске

Едва ли не самая популярная тема во всех “курилках”, так или иначе связанных с тюнингом автомобилей, – выпускные системы двигателей. По крайней мере, я чаще отвечаю на вопросы о выхлопе, чем о клапанах, головках, коленвалах и прочих составляющих настройки двигателей. Причем диапазон вопросов примерно следующий: от “скажите, а как применить формулу для вычисления резонансной частоты (приводится соотношение для резонатора Гельмгольца) к четырехдроссельному впуску?” до “мне друг подарил “паук” со своего спортивного “гольфа”. Сколько прибавится лошадиных сил, если я его установлю на свой автомобиль?” или “ я строю себе мотор. Какой глушитель купить, чтобы было больше мощности?”, или “сколько лошадиных сил прибавится, если я вместо катализатора установлю резонатор?”. Причем во всех вопросах красной линией проходит добавочная мощность.

ТАК ДАВАЙТЕ ДЛЯ НАЧАЛА РАЗБЕРЕМСЯ, ГДЕ ЖЕ ЛЕЖИТ ЭТА ДОБАВОЧНАЯ МОЩНОСТЬ. И ПОЧЕМУ ВЫПУСКНОЙ ТРАКТ ВЛИЯЕТ НА РАБОТУ МОТОРА.
Если мы все дружно понимаем, что мощность есть произведение вращающего момента на скорость вращения коленчатого вала (обороты), то понятно, что мощность – зависимая от скорости величина. Рассмотрим чисто теоретический двигатель (не важно, электрический он, внутреннего сгорания или турбореактивный), который отдает постоянный вращающий момент на оборотах от 0 до бесконечности. (кривая 2 на рис. 1) Тогда его мощность будет линейно расти с оборотами от 0 до бесконечности (кривая 1 на рис. 1). Предмет нашего интереса – четырехтактные многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания в силу конструкции и процессов, в них происходящих, имеют рост момента с увеличением оборотов до его максимальной величины, и с дальнейшим увеличением оборотов момент сновападает (кривая 3 на рис. 1). Тогда и мощность будет иметь аналогичный вид (кривая 4 на рис. 1). Важным обстоятельством для понимания функций выпускной системы является связь вращающего момента с коэффициентом наполнения цилиндра. Давайте себе представим процесс, происходящий в цилиндре в фазе впуска. Предположим, коленчатый вал двигателя вращается настолько медленно, что мы можем наблюдать движение топливовоздушной смеси в цилиндре и в любой момент времени давление во впускном трубопроводе и цилиндре успевает выравниваться. Предположим, что вверхней мертвой точке (ВМТ) давление в камере сгорания равно атмосферному. Тогда при движении поршня из ВМТ в нижнюю мертвую точку (НМТ) в цилиндр попадет количество свежей топливовоздушной смеси, точно равное объему цилиндра. Говорят, что в таком случае коэффициент наполнения равен единице. Предположим, что в вышеописанном процессе мы закроем впускной клапан в положении поршня, соответствующем 80% его хода. Тогда мы наполним цилиндр только на 80% его объема и масса заряда составит соответственно 80%. Коэффициент наполнения в таком случае будет 0.8. Другой случай. Пусть некоторым образом нам удалось во впускном коллекторе создать давление на 20% выше атмосферного. Тогда в фазе впуска мы сможем наполнить цилиндр на 120% по массе заряда, что будет соответствовать коэффициенту наполнения 1.2. Так, теперь самое главное. Вращающий момент двигателя совершенно точно на кривой момента соответствует коэффициенту наполнения цилиндра. То есть вращающий момент там выше, где коэффициент наполнения выше, и ровно во столько же раз, если, конечно, мы не учитываем внутренние потери в двигателе, которые растут со скоростью вращения. Из этого понятно, что кривую момента и, соответственно, кривую мощности определяет зависимость коэффициента наполнения от оборотов. У нас есть возможность влиять в некоторых пределах на зависимость коэффициента наполнения от скорости вращения двигателя с помощью изменения фаз газораспределения. В общем случае, не вдаваясь в подробности, можно сказать, что чем шире фазы и чем в более раннюю по отношению к коленчатому валу область мы их сдвигаем, тем на больших оборотах будет достигнут максимум вращающего момента. Абсолютное значение максимального момента при этом будет немного меньше, чем с более узкими фазами (кривая 5 на рис. 1). Существенное значение имеет так называемая фаза перекрытия. Дело в том, что при высокой скорости вращения определенное влияние оказывает инерция газов в двигателе. Для лучшего наполнения в конце фазы выпуска выпускной клапан надо закрывать несколько позже ВМТ, а впускной открывать намного раньше ВМТ. Тогда у двигателя появляется состояние, когда в районе ВМТ при минимальном объеме над поршнем оба клапана открыты и впускной коллектор сообщается с выпускным через камеру сгорания. Это очень важное состояние в смысле влияния выпускной системы на работу двигателя. Теперь, я думаю, пора рассмотреть функции выпускной системы. Сразу скажу, что в выпускной системе присутствует три процесса. Первый – сдемпфированное в той или иной степени истечение газов по трубам. Второй – гашение акустических волн с целью уменьшения шума. И третий – распространение ударных волн в газовой среде. Любой из названных процессов мы будем рассматривать с позиции его влияния на коэффициент наполнения. Строго говоря, нас интересует давление в коллекторе у выпускного клапана в момент его открытия. Понятно, что чем меньшее давление, а лучше даже ниже атмосферного, удастся получить, тем больше будет перепад давления от впускного коллектора к выпускному, тем больший заряд получит цилиндр в фазе впуска. Начнем с достаточно очевидных вещей. Выпускная труба служит для отвода выхлопных газов за пределы кузова автомобиля. Совершенно понятно, что она не должна оказывать существенного сопротивления потоку. Если по какой то причине в выпускной трубе появился посторонний предмет, закрывающий поток газов (например, соседи пошутили и засунули в выхлопную трубу картошку), то давление в выпускной трубе не будет успевать падать, и в момент открытия выпускного клапана давление в коллекторе будет противодействовать очистке цилиндра. Коэффициент наполнения упадет, так как оставшееся большое количество отработанных газов не позволит наполнить цилиндры в прежней степени свежей смесью. Соответственно, двигатель не сможет вырабатывать прежний вращающий момент. Весьма важно понимать, что размеры трубы и конструкция глушителей шума в серийном автомобиле достаточно хорошо соответствуют количеству отработанных газов, вырабатываемых двигателем в единицу времени. Как только серийный двигатель подвергся изменениям с целью увеличения мощности (будь то увеличение рабочего объема или увеличение момента на высоких оборотах), сразу увеличивается расход газа через выпускную трубу и следует ответить на вопрос, а не создает ли теперь в новых условиях избыточного сопротивления серийная выпускная система. Так что из рассмотрения первого процесса, обозначенного нами, следует сделать вывод о достаточности размеров труб. Совершенно понятно, что после некоторого разумного размера увеличивать сечение труб для конкретного двигателя бессмысленно, улучшения не будет. А отвечая на вопрос, где же мощность, можно сказать, что тут главное не потерять, прибрести же ничего невозможно. Из практики могу сказать, что для двигателя объемом 1600 куб. см, имеющего хороший вращающий момент до 8000 об./мин., вполне достаточно трубы диаметром 52 мм. Как только мы говорим о сопротивлении в выпускной системе, необходимо упомянуть о таком важном элементе, как глушитель шума. Так как в любом случае глушитель создает сопротивление потоку, то можно сказать, что лучший глушитель – полное его отсутствие. К сожалению, для дорожного автомобиля это могут себе позволить только отчаянные хамы. Борьба с шумом – это, как ни верти, забота о нашем с вами здоровье. Не только в повседневной жизни, но и в автоспорте действуют ограничения на шум, производимый двигателем автомобиля. Должен сказать, что в большинстве классов спортивных автомобилей шум выпуска ограничен уровнем 100 дб. Это довольно лояльные условия, но без глушителя ни один автомобиль не будет соответствовать техтребованиям и не сможет быть допущенным к соревнованиям. Поэтому выбор глушителя – всегда компромисс между его способностью поглощать звук и низким сопротивлением потоку.
ТЕПЕРЬ, НАВЕРНОЕ, СЛЕДУЕТ ПРЕДСТАВИТЬ СЕБЕ, КАКИМ ОБРАЗОМ ЗВУК ГАСИТСЯ В ГЛУШИТЕЛЕ.

А устические волны (шум) несут в себе энергию, которая возбуждает наш слух. Задача глушителя состоит в том, чтобы энергию колебаний перевести в тепловую. По способу работы глушители надо разделить начетыре группы. Это ограничители, отражатели, резонаторы и поглотители.
ОГРАНИЧИТЕЛЬ

Принцип его работы прост. В корпусе глушителя имеется существенное заужение диаметра трубы, некое акустическое сопротивление, а за ним сразу большой объем, аналог емкости. Продавливая через сопротивление звук, мы колебания сглаживаем объемом. Энергия рассеивается в дросселе, нагревая газ. Чем больше сопротивление (меньше отверстие), тем эффективней сглаживание. Но тем больше сопротивление потоку. Наверное, плохой глушитель. Однако в качестве предварительного глушителя в системе – довольно распространенная конструкция.
ОТРАЖАТЕЛЬ

В корпусе глушителя организуется большое количество акустических зеркал, от которых звуковые волны отражаются. Известно, что при каждом отражении часть энергии теряется, тратится на нагрев зеркала. Если устроить для звука целый лабиринт из зеркал, то в конце концов мы рассеем почти всю энергию и наружу выйдет весьма ослабленный звук. По такому принципу строятся пистолетные глушители. Значительно лучшая конструкция, однако так как в недрах корпуса мы заставим также газовый поток менять направление, то все равно создадим некоторое сопротивление выхлопным газам. Такая конструкция чаще всего применяется в оконечных глушителях стандартных систем.
РЕЗОНАТОР
Глушители резонаторного типа используют замкнутые полости, расположенные рядом с трубопроводом и соединенные с ним рядом отверстий. Часто в одном корпусе бывает два не равных объема, разделенных глухой перегородкой. Каждое отверстие вместе с замкнутой полостью является резонатором, возбуждающим колебания собственной частоты. Условия распространения резонансной частоты резко меняются, и она эффективно гасится вследствие трения частиц газа в отверстии. Такие глушители эффективно в малых размерах гасят низкие частоты и применяются в основном в качестве предварительных, первых в выпускных системах. Существенного сопротивления потоку не оказывают, т.к. сечение не уменьшают.
ПОГЛОТИТЕЛЬ

Способ работы поглотителей заключается в поглощении акустических волн неким пористым материалом. Если мы звук направим, например, в стекловату, то он вызовет колебания волокон ваты и трение волокон друг о друга. Таким образом, звуковые колебания будут преобразованы в тепло. Поглотите ли позволяют построить конструкцию глушителя без уменьшения сечения трубопровода и даже без изгибов, окружив трубу с прорезанными в ней отверстиями слоем поглощающего материала. Такой глушитель будет иметь минимально возможное сопротивление потоку, однако и хуже всего снижает шум. Надо сказать, что серийные выпускные системы используют в большинстве случаев различные комбинации всех приведенных способов. Глушителей в системе бывает два, а иногда и больше. Следует обратить внимание на особенность конструкций глушителей, которая в случае самостоятельного изготовления не позволяет достичь эффективного снижения шума, хотя кажется, что все сделано правильно. Если внутри глушителя у его стенок нет поглощающего материала, то источником звука становятся стенки корпуса. Многие замечали, что некоторые глушители имеют снаружи асбестовую обкладку, прижатую дополнительным листом фальшкорпуса. Это и есть та мера, которая позволит ограничить излучение через стенки и предотвратить нагрев соседних элементов автомобиля. Такая мера характерна для глушителей первого и второго типов. Есть еще одно обстоятельство, которое нельзя обойти вниманием в статье о тюнинге. Это тембр звука. Часто пожелания клиента к тюнинговой компании состоят в том, чтобы посредством замены глушителя добиться “благородного” звучания мотора. Надо заметить, что если требования к выпускной системе не распространяются дальше изменения “голоса”, то за дача существенно упрощается. Можно сказать, что, вероятнее всего, для таких целей больше подходит глушитель поглотительного типа. Его объем, количество набивки, а также сама набивка определяют спектр частот, интенсивно поглощаемых. Практически любая мягкая набивка поглощает в большей степени высокочастотную составляющую, придавая бархатистость звуку. Глушители резонаторного типа гасят низкие частоты. Таким образом, варьируя размеры, содержимое и набор элементов, можно подобрать тембр звучания.
ТЕПЕРЬ МОЖНО ПЕРЕЙТИ К ВОПРОСУ,НАИБОЛЕЕ ПОПУЛЯРНОМУ И БОЛЕЕ СЛОЖНОМУ. КАКИМ ОБРАЗОМ ДВИГАТЕЛЬ БЛАГОДАРЯ НАСТРОЙКЕ ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМЫ МОЖЕТ ПОЛУЧИТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ МОЩНОСТЬ?
Как мы уже уяснили, коэффициент наполнения, вращающий момент и мощность зависят от перепада давления между впускным и выпускным коллекторами в фазе продувки. Выпускную систему можно построить таким образом, что распространяющиеся в трубах ударные волны, отражаясь от различных элементов системы, будут возвращаться к выпускному клапану в виде скачка давления или разрежения. Откуда же появится разрежение, спросите вы. Ведь в трубу мы всегда только нагнетаем и никогда не отсасываем. Дело в том, что в силу инерции газов за скачком давления всегда следует фронт разрежения. Именно фронт разрежения интересует нас больше всего. Нужно только сделать так, чтобы он был в нужном месте в нужное время. Место нам уже хорошо известно. Это выпускной клапан. А время нужно уточнить. Дело в том, что время действия фронта весьма незначительное. А время открытия выпускного клапана, когда фронт разрежения может создать полезную для нас работу, сильно зависит от скорости вращения двигателя. Да и весь период фазы выпуска нужно разбить на две составляющие. Первая – когда клапан только что открылся. Эта часть характеризуется большим перепадом давления и активным истечением газов в выпускной коллектор. Отработанные газы и без посторонней помощи после рабочего хода покидают цилиндр. Если в этот момент волна разрежения достигнет выпускного клапана, маловероятно, что она сможет повлиять на процесс очистки. А вот конец выпуска более интересен. Давление в цилиндре уже упало почти до атмосферного. Поршень находится около ВМТ, значит, объем над поршнем минимален. Да еще впускной клапан уже приоткрыт. Помните? Такое состояние (фаза перекрытия) характеризуется тем, что впускной коллектор через камеру сгорания сообщается с выпускным. Вот теперь, если фронт раз режения достигнет выпускного клапана, мы сможем существенно улучшить коэффициент наполнения, так как даже за короткое время действия фронта удастся продуть маленький объем камеры сгорания и создать разрежение, которое поможет разгону топливовоздушной смеси в канале впускного коллектора. А если представить себе, что как только все отработанные газы покинут цилиндр, а разрежение достигнет свое го максимального значения, выпускной клапан закроется, мы сможем в фазе впуска получить заряд больший, чем если бы очистили цилиндр только до атмосферного давления. Этот процесс дозарядки цилиндров с помощью ударных волн в выпускных трубах может позволить получить высокий коэффициент наполнения и, как следствие, дополнительную мощность. Результат его действия примерно такой, как если бы мы нагнетали давление во впускном коллекторе с помощью компрессора. В конце концов, какая разница, каким образом создан перепад давления, заталкивающий свежую смесь в камеру сгорания, с помощью нагнетания со стороны впуска или разрежения в цилиндре? Такой вот процесс может вполне происходить в выпускной системе ДВС. Осталась сущая мелочь. Нужно такой процесс организовать.
Первым необходимым условием дозарядки цилиндров с помощью ударных волн надо назвать существование достаточно широкой фазы перекрытия. Строго говоря, нас интересует не столько сама ширина фазы как геометрическая величина, сколько интервал времени, когда оба клапана открыты. Без особых разъяснений понятно, что при постоянной фазе с увеличением скорости вращения время уменьшается. Из этого автоматически следует, что при настройке выпускной системы на определенные обороты одним из варьируемых параметров будет ширина фазы перекрытия. Чем выше обороты настройки, тем шире нужна фаза. Из практики можно сказать, что фаза перекрытия менее 70 градусов не позволит иметь заметный эффект, а значение для настроенных на обычные 6000 об/мин систем составляет 80 - 90 градусов.

Продолжение следует biggrin

 
Vadim_F18BДата: Суббота, 07.08.2010, 00:10 | Сообщение # 3
Рядовой
Группа: Администраторы
Сообщений: 5
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
Как и обещал продолжение статьи cool

Второе условие уже определили. Это необходимость вернуть к выпускному клапану ударную волну. Причем в многоцилиндровых двигателях вовсе необязательно возвращать ее в тот цилиндр, который ее сгенерировал. Более того, выгодно возвращать ее, а точнее, использовать в следующем по порядку работы цилиндре. Дело в том, что скорость распространения ударных волн в выпускных трубах - есть скорость звука. Для того чтобы возвратить ударную волну к выпускному клапану того же цилиндра, предположим, на скорости вращения 6000 об/мин, надо расположить отражатель на расстоянии примерно 3,3 метра. Путь, который пройдет ударная волна за время двух оборотов коленчатого вала при этой частоте, составляет 6,6 метра. Это путь до отражателя и обратно. Отражателем может служить, например, резкое многократное увеличение площади трубы. Лучший вариант - срез трубы в атмосферу. Или, наоборот, уменьшение сечения в виде конуса, сопла Лаваля или, совсем грубо, в виде шайбы. Однако мы договорились, что различные элементы, уменьшающие сечение, нам неинтересны. Таким образом, настроенная на 6000 об/мин выпускная система предполагаемой конструкции для, например, четырехцилиндрового двигателя будет выглядеть как четыре трубы, отходящие от выпускных окон каждого цилиндра, желательно прямые, длиной 3,3 метра каждая. У такой конструкции есть целый ряд существенных недостатков. Во-первых, маловероятно, что под кузовом, например, Гольфа длиной 4 метра или даже Ауди А6 длиной 4,8 метра возможно разместить такую систему. Опять же, глушитель все-таки нужен. Тогда мы должны концы четырех труб ввести в банку достаточно большого объема, с близкими к открытой атмосфере акустическими характеристиками. Из этой банки надо вывести газоотводную трубу, которую необходимо оснастить глушителем.
Короче, такого типа система для автомобиля не подходит. Хотя справедливости ради надо сказать, что на двухтактных четырехцилиндровых мотоциклетных моторах для кольцевых гонок она применяется. Для двухтактного мотора, работающего на частоте выше 12 000 об/мин, длина труб сокращается более чем в четыре раза и составляет примерно 0,7 метра, что вполне разумно даже для мотоцикла.
Вернемся к нашим автомобильным двигателям. Сократить геометрические размеры выпускной системы, настроенной на те же 6000 об/мин, вполне можно, если мы будем использовать ударную волну следующим по порядку работы цилиндром. Фаза выпуска в нем наступит для трехцилиндрового мотора через 240 градусов поворота коленчатого вала, для четырехцилиндрового - через 180 градусов, для шестицилиндрового - через 120 и для восьмицилиндрового - через 90. Соответственно, интервал времени, а следовательно, и длина отводящей от выпускного окна трубы пропорционально уменьшается и для, например, четырехцилиндрового двигателя сократится в четыре раза, что составит 0,82 метра. Стандартное в таком случае решение - всем известный и желанный "паук". Конструкция его проста. Четыре так называемые первичные трубы, отводящие газы от цилиндров, плавно изгибаясь и приближаясь друг к другу под небольшим углом, соединяются в одну вторичную трубу, имеющую площадь сечения в два-три раза больше, чем одна первичная. Длина от выпускных клапанов до места соединения нам уже известна - для 6000 об/мин примерно 820 мм. Работа такого <паука> состоит в том, что следующий за ударной волной скачок разрежения, достигая места соединения всех труб, начинает распространяться в обратном направлении в остальные три трубы. В следующем по порядку работы цилиндре в фазе выпуска скачок разрежения выполнит нужную для нас работу.
Тут надо сказать, что существенное влияние на работу выпускной системы оказывает также длина вторичной трубы. Если конец вторичной трубы выпущен в атмосферу, то импульсы атмосферного давления будут распространяться во вторичной трубе навстречу импульсам, сгенерированным двигателем. Суть настройки длины вторичной трубы состоит в том, чтобы избежать одновременного появления в месте соединения труб импульса разрежения и обратного импульса атмосферного давления. На практике длина вторичной трубы слегка отличается от длины первичных труб. Для систем, которые будут иметь дальше глушитель, на конце вторичной трубы необходимо разместить максимального объема и максимальной площади сечения банку с поглощающим покрытием внутри. Эта банка должна как можно лучше воспроизводить акустические характеристики бесконечной величины воздушного пространства. Следующие за этой банкой элементы выпускной системы, т.е. трубы и глушители, не оказывают никакого воздействия на резонансные свойства выпускной системы. Их конструкцию, влияние на сопротивление потоку, на уровень и тембр шума мы уже обсудили. Чем ниже избыточное давление они обеспечат, тем лучше.

Итак, мы уже рассмотрели два варианта построения настроенной на определенные обороты выпускной системы, которая за счет дозарядки цилиндров на оборотах резонанса увеличивает вращающий момент. Это четыре отдельные для каждого цилиндра трубы и так называемый "паук" "четыре в один". Следует также упомянуть о варианте "два в один - два в один" или "два Y", который наиболее часто встречается в тюнинговых автомобилях, так как легко компонуется в стандартные кузова и не слишком сильно отличается по размерам и форме от стандартного выпуска. Устроен он достаточно просто. Сначала трубы соединяются попарно от первого и четвертого цилиндров в одну и второго и третьего в одну как цилиндров, равноотстоящих друг от друга на 180 градусов по коленчатому валу. Две образовавшиеся трубы также соединяются в одну на расстоянии, соответствующем частоте резонанса. Расстояние измеряется от клапана по средней линии трубы. Попарно соединяющиеся первичные трубы должны соединяться на расстоянии, составляющем треть общей длины. Один из часто встречающихся вопросов, на которые приходится отвечать, это какой "паук" предпочесть. Сразу скажу, что ответить на этот вопрос однозначно нельзя. В некоторых случаях стандартный выпускной коллектор со стандартной приемной трубой работает абсолютно так же. Однако сравнить упомянутые три конструкции, несомненно, можно.
Тут надо обратиться к такому понятию, как добротность. Постольку, поскольку настроенный выпуск суть есть колебательная система, резонансные свойства которой мы используем, то понятно, что ее количественная характеристика - добротность - вполне может быть разной. Она действительно разная. Добротность показывает, во сколько раз амплитуда колебаний на частоте настройки больше, чем вдали от нее. Чем она выше, тем больший перепад давления мы можем использовать, тем лучше наполним цилиндры и, соответственно, получим прибавку момента. Так как добротность - энергетическая характеристика, то она неразрывно связана с шириной резонансной зоны. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что если мы получим большой выигрыш по моменту, то только в узком диапазоне оборотов для высокодобротной системы. И наоборот, если диапазон оборотов, в котором достигается улучшение, велик, то по величине выигрыш незначительный, это низкодобротная система.. На рис 2 по вертикальной оси отложено давление - разрежение, получаемое в районе выпускного клапана, а по горизонтальной оси - обороты двигателя. Кривая 1 характерна для высокодобротной системы. В нашем случае это четыре раздельные трубы, настроенные на 6000 об/мин.
Первый. Так как вращающий момент пропорционален перепаду давления, то наибольший прирост даст высокодобротная система номер один. Однако в узком диапазоне оборотов. Настроенный двигатель с такой системой будет иметь ярко выраженный <подхват> в зоне резонанса. И совершенно никакой на других оборотах. Так называемый однорежимный или <самолетный> мотор. Такой двигатель, скорее всего, потребует многоступенчатую трансмиссию. Реально такие системы в автомобилях не применяются. Система второго типа имеет более <сглаженный> характер, используется в основном для кольцевых гонок. Рабочий диапазон оборотов гораздо шире, провалы меньше. Но и прирост момента меньше. Таким образом настроенный двигатель тоже не подарок, об эластичности и мечтать не приходится. Однако если главное - высокая скорость при движении, то под такой режим будет подстроена и трансмиссия, и пилот освоит способы управления. Система третьего типа еще ровнее. Диапазон рабочих оборотов достаточно широкий. Плата за такую покладистость - еще меньшая добавка момента, которую можно получить при правильной настройке. Такие системы используются для ралли, в тюнинге для дорожных автомобилей. То есть для тех автомобилей, которые ездят с частой сменой режимов движения. Для которых важен ровный вращающий момент в широком диапазоне оборотов.

Второй. Как всегда, бесплатных пряников не бывает. На вдвое меньших от резонансной частоты оборотах фаза отраженной волны повернется на 180 градусов, и вместо скачка разрежения в фазе перекрытия к выпускному клапану будет приходить волна давления, которая будет препятствовать продувке, то есть сделает желаемую работу наоборот. В результате на вдвое меньших оборотах будет провал момента, причем чем большую добавку мы получим вверху, тем больше потеряем внизу. И никакими настройками системы управления двигателем невозможно скомпенсировать эту потерю. Останется только мириться с этим фактом и эксплуатировать мотор в том диапазоне, который можно признать "рабочим".

Однако человечество придумало несколько способов борьбы с этим явлением. Один из них - электронно-управляемые заслонки около выходных отверстий в головке. Суть их работы состоит в том, что на низкой кратной частоте заслонка перегораживает частично выхлопной канал, препятствуя распространению ударных волн и тем самым разрушая ставший вредоносным резонанс. Выражаясь более точно, во много раз уменьшая добротность. Уменьшение сечения из-за прикрытых заслонок на низких оборотах не столь важно, так как генерируется небольшое количество выхлопных газов. Второй способ - применение так называемых коллекторов . Их работа состоит в том, что они оказывают небольшое сопротивление потоку, когда давление в коллекторе меньше, чем у клапана, и увеличивают сопротивление, когда ситуация обратная.
Третий способ - несовпадение отверстий в головке и коллекторе. Отверстие в коллекторе большего размера, чем в головке, совпадающее по верхней кромке с отверстием в головке и не совпадающее примерно на 1 - 2 мм по нижней. Суть та же, что и в случае с конусом. Из головки в трубу - "по шерсти", обратно - "против шерсти". Два последних варианта нельзя считать исчерпывающими ввиду того, что "по шерсти" все-таки несколько хуже, чем гладкие трубы. В качестве лирического отступления могу сказать, что несовпадение отверстий - стандартное простое решение для многих серийных моторов, которое почему-то многие "тюнингаторы" считают дефектом поточного производства.

Третий. Следствие второго. Если мы настроим выпускную систему на резонансную частоту, например 4000 об/ мин, то на 8000 об/мин получим вышеописанный "провал, если на этих оборотах система окажется работоспособной.
Немаловажный аспект при рассмотрении работы настроенного выпуска - это требования к его конструкции с точки зрения акустических свойств. Первое и самое важное - в системе не должно быть других отражающих элементов, которые породят дополнительные резонансные частоты, рассеивающие энергию ударной волны по спектру. Это значит, что внутри труб должны отсутствовать резкие изменения площади сечения, выступающие внутрь углы и элементы соединения. Радиусы изгиба должны быть настолько большими, насколько позволяет компоновка мотора в автомобиле. Все расстояния по средней линии трубы от клапана до места соединения должны быть по возможности одинаковыми.
Второе важное обстоятельство состоит в том, что ударная волна несет в себе энергию. Чем выше энергия, тем большую полезную работу мы можем от нее получить. Мерой энергии газа является температура. Поэтому все трубы до места их соединения лучше теплоизолировать. Обычно трубы обматывают теплостойким, как правило, асбестовым материалом и закрепляют его на трубе с помощью бандажей или стальной проволоки.
Раз уж сейчас говорим о конструкции выпускной системы, нужно упомянуть о таком элементе конструкции, как гибкие соединения. Дело в том, что для переднеприводных автомобилей с поперечно расположенным силовым агрегатом существует проблема компенсации перемещений мотора относительно кузова. Так как опоры двигателя при такой компоновке принимают на себя весь реактивный момент от приводных валов ведущих колес, крены силового агрегата относительно кузова в продольном направлении могут иметь значительную величину. Конечно, величина отклонения сильно зависит от жесткости опор, однако нередко перемещения головки блока достигают величины 20 - 50 мм при переходе от торможения двигателем к разгону на низших передачах. В случае, если мы не позволим выпускной системе свободно изгибаться и сделаем ее абсолютно жесткой, конец глушителя должен будет совершать колебания вверх-вниз с амплитудой 500 - 600 мм, что определенно превышает разумную величину дорожного просвета значительной части автомобилей. Если мы попытаемся в таком случае закрепить трубу за кузов, то подвеска глушителя начнет играть роль дополнительной опоры силового агрегата и принимать на себя реактивный момент ведущих колес. В результате или непрерывно будут рваться подвесные элементы выпускной системы, или ломаться трубы. Для того чтобы избавиться от такого нежелательного явления, применяют гибкие соединения между трубами выпускной системы, позволяя приемной трубе перемещаться вместе с мотором, а всей остальной системе оставаться параллельной кузову. Есть несколько конструкций, позволяющих решить эту задачу. Две самые распространенные - гофрированная гибкая труба или шаровое соединение в виде полусферической шайбы с поджатой пружинами к ней ответной части. Гибкое соединение располагают как можно ближе к оси поворота силового агрегата на опорах, чтобы уменьшить перемещение труб относительно кузова. Для настроенных выпускных систем шаровое соединение предпочтительно. Внутренняя поверхность гофрированной вставки искажает форму трубы, что приводит к появлению паразитных частот резонанса. В качестве лирического отступления следует упомянуть, что для автомобилей такой компоновки при увеличении мощности в результате доработок двигателя и как следствие увеличения момента на передней ведущей оси, стандартные опоры силового агрегата окажутся перегруженными и позволят <прыгать> двигателю в подкапотном пространстве с размахом, вполне вероятно превышающим разумные пределы.

Теперь, после того как стали ясны процессы, происходящие в выпускной системе, вполне можно перейти к практическим рекомендациям по настройке выпускных систем. Сразу скажу, что в такой работе нельзя полагаться на свои ощущения и необходимо <вооружиться> измерительной системой. Измерять она должна прямым или косвенным методом обязательно как минимум два параметра - вращающий момент и обороты двигателя. Совершенно понятно, что лучший прибор - динамометрический стенд для двигателя. Обычно поступают следующим образом. Для подготовленного к испытаниям двигателя изготавливают экспериментальную выпускную систему. Так как мотор на стенде и нет ограничений в конфигурации труб из-за отсутствующего кузова, самые простые формы вполне применимы. Экспериментальная система должна быть удобной и максимально гибкой для изменения ее состава и длин труб. Хороший и быстрый результат дают различного рода телескопические вставки, позволяющие менять длины элементов в разумных пределах. Если вы хотите добиться от вашей силовой установки максимальных параметров, вы должны быть готовы выполнить значительное количество экспериментов. Математический расчет и "попадание в яблочко" с первого раза исключите из рассмотрения, как событие чрезвычайно маловероятное. Его можно использовать как "приземление в заданном районе". Некоторую уверенность в том, что вы недалеко от истины, дают опыт и предыдущие эксперименты с аналогичными по характеристикам моторами, у которых были получены хорошие результаты.
Тут, вероятно, надо остановиться и ответить на вопрос, а на какую частоту надо настраивать выпускную систему. Для этого надо определить цель. Постольку, поскольку в самом начале статьи мы решили, что будем добиваться максимальной мощности, то лучший в этом смысле вариант, если мы получим прирост момента на том участке моментной кривой, где коэффициент наполнения, а следовательно, и момент начинают существенно падать из-за высокой скорости вращения, т.е. мощность перестанет расти. Тогда небольшое приращение момента даст существенный выигрыш в мощности. См. рис. 3. Для того чтобы узнать эту частоту, необходимо как минимум иметь моментную кривую двигателя с ненастроенным выхлопом, т.е., например, со стандартным коллектором, открытым в атмосферу. Конечно, такие эксперименты весьма шумные и, извините за грубое слово, вонючие, однако необходимые. Некоторые меры по защите органов слуха и хорошая вентиляция позволят получить необходимые данные. Затем, когда нам станет известна частота настройки, нагружаем двигатель так, чтобы обороты стабилизировались в нужной точке кривой при на 100% открытом дросселе.
Теперь можно начинать экспериментировать с различными приемными трубами. Цель - подобрать такую приемную трубу или "паук", а точнее ее длину, чтобы получить прирост момента на нужной частоте. При попадании в нужную точку динамометр сразу отзовется увеличением измеряемой силы. Быстрее всего результат будет получен, если использовать телескопические трубы и менять длину на работающем и нагруженном двигателе. Меры безопасности будут нелишними, так как присутствует вероятность ожога, да и работающий с полной нагрузкой двигатель опасен в смысле разрушения. Известны случаи, когда при аварии обломки блока цилиндров пробивали кузов автомобиля и влетали в кабину водителя. После того как будет найдена конфигурация "паука", можно приступать к настройке вторичной трубы аналогичным образом. Как я уже говорил, влияние всех остальных элементов выпускной системы сводится к тому, чтобы не потерять уже достигнутого. Поэтому достаточно планируемые к установке в автомобиль трубы и глушителъ пристыковать к найденным и настроенным первым двум элементам и убедиться, что настройки сохранились или существенно не ухудшились. Далее можно уже приступать к проектированию и изготовлению рабочей системы, которая будет соответствовать автомобилю и разместится в предназначенном для нее туннеле кузова. Должен сказать, что работа очень большая и маловероятно, что может быть выполнена без специального оборудования. Кроме того, необходимо иметь в виду, что на параметры настройки выпускной системы оказывают влияние многие факторы. Известный авторитет в области спортивных моторов в США Smokey Yunick считает, что совместной настройке подлежит выпускная система, впускные и выпускные каналы головки, форма камеры сгорания, фазы газораспределения (распредвал), фазировка двигателя, впускной коллектор, система питания и система зажигания. Он утверждает, что любое изменение в одной из названных компонент обязательно влечет за собой перенастройку всех остальных для того, чтобы в худшем случае не навредить, а в лучшем достичь большей эффективности мотора. Как минимум понятно, что в фазе перекрытия, когда настроенная выпускная система выполняет полезную работу, мы имеем дело со сквозным потоком газов из впускного в выпускной коллектор через камеру сгорания. Впускной коллектор точно так же, как и выпускная система, может рассматриваться как колебательная акустическая система со своими резонансными свойствами. Так как цель настройки состоит в получении максимального перепада давления, роль впускного коллектора, а точнее его геометрии, очевидна. Ее влияние для моторов с широкой фазой перекрытия может оказаться меньше, чем от выпуска в силу меньшей энергетики, однако совместная настройка категорически необходима. Для узкофазных моторов (читай - серийных) настройка впускного коллектора, пожалуй, единственный способ получить резонансный наддув.
Пару слов хотелось бы сказать о разнице в настройке впрыскного и карбюраторного моторов.
Во-первых, у впрыскного мотора конструкция впускного коллектора может быть любая, так как мы не связаны с конструктивными особенностями карбюратора, а значит, возможности настройки гораздо шире.
Во-вторых, у него на кратных частотах отрицательное влияние обратного перепада давления существенно ниже. Карбюратор на любое движение воздуха в диффузоре распыляет топливо. Поэтому для кратных частот характерно переобогащение смеси из-за того, что один и тот же объем воздуха сначала движется через карбюратор из камеры сгорания к фильтру, а затем в том же такте обратно. В случае электронной системы впрыска количество топлива может быть строго отрегулировано с помощью программы управления. Также программируемый угол опережения зажигания может помочь уменьшить на этих оборотах вредное влияние обратной волны, не говоря уже об управлении теми заслонками на выхлопе, которые уже упоминались.
И, в-третьих, требование качественного приготовления смеси на низких оборотах диктует необходимость применять сужающееся сечение в карбюраторе, известное как диффузор, что создает дополнительное сопротивление потоку на высоких оборотах.
Ради справедливости надо сказать, что горизонтальные сдвоенные карбюраторы Вебер, Деллорто или Солекс частично решают эту проблему, позволяя каждому цилиндру дать трубу необходимой длины с целью настройки на нужные обороты, иметь достаточно большое сечение, но с переобогащением все равно бороться не в силах.
Есть еще один прием, позволяющий повысить эффективность выпускной системы. Применяется он в основном в тюнинге, так как при определенных эстетических наклонностях конструктора позволяет создать броский внешний вид автомобиля. Где-нибудь, как минимум на фотографиях авто американских любителей, вы наверняка видели автомобили с поднятыми из-под заднего бампера чуть ли не до крыши концами выпускных труб. Идея такой конструкции состоит в том, что при движении за задним срезом автомобиля создается "воздушный мешок", или зона разрежения. Если найти то место, где разрежение максимально, и конец выхлопной трубы поместить в эту точку, то уровень статического давления внутри выпускной системы мы понизим. Соответственно статический уровень давления у выпускного клапана упадет на ту же величину. Постольку, поскольку коэффициент наполнения тем выше, чем ниже давление у выпускного клапана, такое решение можно считать удачным.
В заключение хочу сказать, что при кажущейся простоте установка другой, отличной от серийной выпускной системы, как бы она ни была похожа на то, что применяется в спорте, вовсе не гарантирует вашему автомобилю дополнительных лошадиных сил. Если у вас нет возможности провести настройки для вашего конкретного варианта мотора, то самый разумный путь состоит в том, что вы купите полный комплект комплектующих для доработки мотора у того, кто эти испытания уже выполнил и заранее знает результат. Вероятно, комплект должен включать в себя как минимум распредвал, впускной и выпускной коллекторы и программу для вашего блока управления двигателем.
Автор: Александр Пахомов
 
Форум » ВАЗ » Дополнительное оборудование, тюнинг » Выпуске. Тематическая подборка обо всем (Выхлоп)
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск:


Copyright MyCorp © 2018