Меню сайта
Категории раздела
Трансмиссия [17]
Наш опрос
Оцените маш магазин
Всего ответов: 174
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Пятница, 29.03.2024, 12:55
Приветствую Вас Гость

Это интересно

Главная » Статьи » Трансмиссия

Настройка выпускной системы!
С основными задачами, стоящими перед выпускной системой автомобиля все более или менее знакомы: отведение продуктов горения топливной смеси за пределы кузова автомобиля и снижение шума от детонации всё той же топливной смеси. Однако, применительно к тюнингу автомобилей, всплывает понятие «настройка выпускной системы для повышения мощности двигателя». Процесс очень «тонкий», но основан он на тех законах физики, которые мы успешно «прошли мимо» в школе.

      Представьте себе процесс наполнения цилиндра топливной смесью. Цилиндр только что освободился от продуктов горения через открытый выпускной клапан и находится в верхней мёртвой точке (ВМТ), а давление в нём равно атмосферному. После этого, при движении поршня в нижнюю мёртвую точку (НМТ), через открытый впускной клапан в него попадёт количество свежей топливовоздушной смеси, точно равное объему цилиндра. Цилиндр наполнен на 100%, то есть коэффициент его наполнения равен 1 (единице). Теперь представим, что нам удалось поднять давление во впускном коллекторе на 20% выше атмосферного. Тогда масса заряда топливовоздушной смеси, поступившей в цилиндр в фазе впуска, составит 120% от номинала, то есть коэффициент наполнения цилиндра составит 1,2. Почти во столько же раз увеличится и крутящий момент, а значит вырастет мощность.

      Но мы говорим не о впускной системе двигателя, а о выпускной. Тогда представьте себе, что мы не увеличивали давление во впускном коллекторе, а понижали его в самом цилиндре и камере сгорания. При этом разница давлений составила ту же величину – 20%. Перепад давлений тот же и достигаемый результат легко себе представить – заполнение цилиндра зарядом на 120%. Но как заставить давление в цилиндре упасть ниже атмосферного?

      Вернёмся к физике. Отводимые из цилиндра продукты сгорания имеют массу и скорость движения. Следовательно, у них есть инерция. И эта инерция заставляет их двигаться даже после того, как поршень «остановился» в ВМТ. Движущиеся выхлопные газы создают за собой фронт разрежения, и, если выпускной клапан остаётся открытым, то на очень короткое время в цилиндре и камере сгорания появляется так нужная нам «область низкого давления». В самый ответственный момент, когда давление достигнет своей крайней нижней величины, остаётся только закрыть выпускной клапан. Теперь у нас есть цилиндр, готовый принять заряд топливовоздушной смеси, по массе превышающий номинал. Всё очень просто. Способ увеличения мощности двигателя путём точной настройки работы и формы выпускной системы существует.

      И ещё одна очень важная деталь. Если по какой-то причине выпускная труба начинает оказывать сильное сопротивление потоку движущихся газов, 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, соответственно, двигатель не сможет вырабатывать прежний вращающий момент. Размер трубы и конструкция глушителей шума в серийном автомобиле достаточно хорошо соответствуют количеству отработанных газов, вырабатываемых двигателем за единицу времени. Как только серийный двигатель подвергается изменениям с целью увеличения мощности (будь то увеличение рабочего объема или увеличение момента на высоких оборотах), сразу увеличивается расход газа через выпускную трубу и серийная выпускная система начинает оказывать избыточное сопротивление. В этой ситуации пересмотра требует размер выпускных труб. Естественно, после некоторого разумного размера увеличивать сечение труб для конкретного двигателя бессмысленно, улучшения не будет. Как правило, для двигателя объемом 1600 куб. см, имеющего хороший крутящий момент на скорости до 8000 об/мин., вполне достаточно трубы диаметром 52 мм. Только обратите особое внимание, что это, в отличие от описанного выше, ни в коем случае не добавляет мощности, а просто помогает уже имеющуюся мощность не потерять.

Все о катализаторе!

     Катализатор представляет собой керамическую сотовую конструкцию, которая увеличивает площадь контакта выхлопных газов с поверхностью покрытом тонким слоем платино-иридиевого сплава. Недогоревшие остатки (CO,CH,NO) касаясь поверхности каталитического слоя, окисляются до конца кислородом, присутствующим так же в выхлопных газах. В результате реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор и, тем самым, активизируется реакция окисления. В конечном итоге на выходе из катализатора (исправного) выхлопные газы имеют концентрацию СО2.

     Именно СО2 на выходе является причиной наличия катализатора в выхлопной системе. Данная концентрация соответствует нормам ЕС! Более того. Наличие катализатора при эксплуатации автомобиля в Украины приносит его владельцу больше проблем и головной боли.

Что такое лямда-зонд?

     С конца 80-х годов у большинства автомобилей появилась такая деталь, как датчик содержания кислорода в выхлопных газах. Лямбда-зонд, О-2 датчик, кислородный датчик (Oxygen Sensor) - так по разному могут называть эту небольшую, но важную детальку. С началом выпуска автомобилей с каталитическим нейтрализатором выхлопных газов появилась необходимость и в лямбда-зонде. Для нормальной работы катализатора нужно обеспечить постоянное оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания. В противном случае способность катализатора доокислять вредные примеси будет недостаточной и недолгой. 14.7 частей воздуха и 1 часть топлива - именно такой состав обеспечивает максимальное сгорание топливно-воздушной смеси, а лямбда-зонд предназначен как раз для того, что бы помогать "мозгам"(ECU) поддерживать эту пропорцию. В зависимости от содержания кислорода в выхлопе датчик выдаёт соответствующее напряжение и ECU корректирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.

Можно отключать лямбда-зонд?

     После замены катализатора на пламегаситель, наличие лямбда-зонда, как детали обеспечивающей в числе прочего качественную работу катализатора, становится не важным, поэтому часто возникает вопрос: можно ли эксплуатировать автомобиль совсем без лямбда-зонда? Здесь одного решения для всех нет. Наиболее просто и правильно эта задача решается в том случае, если у данного автомобиля предусмотрена возможность перепрограмировать ECU на режим работы без катализатора, как, например, у большинства автомобилей с мозгами Бош (Сименс не перепрограмируется). В этом случае после удаления катализатора меняется программа управления и лямбда-зонд просто снимается и всё. У некоторых марок автомобилей перепрограмирование невозможно и если неисправность датчика сильно влияет на работу мотора, тогда выхода нет - должен стоять исправный датчик. Так же у многих автомобилей неисправность или отсутствие л-зонда практически не сказывается ни на динамике, ни на расходе топлива, такой плюс есть, например, у большинства Тойот и Мерседесов начала 90-х годов. В таком случае можно спокойно спокойно эксплуатировать машину и без датчика, но конечно ещё лучше, когда всё в порядке.

Взаимозаменяемы ли датчики от различных автомобилей?

     Лямбда-зонды отличаются друг от друга резьбовой частью, наличием подогрева, количеством проводов и соединительным разьёмом. А принцип работы и сам рабочий элемент у всех датчиков практически одинаковые. Поэтому если у вашего датчика три провода и резьба 18х1.5, то можете смело ставить универсальный датчик с такими же параметрами или, например, от ВАЗ 2110. Датчик работать будет правильно, а его надёжность и долговечность будет зависеть уже от производителя. Если не доверяете "жигулёвским деталям", а нужного вам датчика нет в наличии, то в магазинах можно найти универсальный датчик практически любого типа.

Настроенный выхлоп.

     Для начала давайте разберемся, 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.
     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 рисунке) Тогда его мощность будет линейно расти с оборотами от 0 до бесконечности (кривая 1 на рисунке). 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 снова падает (кривая 3 на рисунке). Тогда и мощность будет иметь аналогичный вид (кривая 4 на рисунке).
     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 в верхней 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. 
     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.
 
Рассмотреть функции выпускной системы.

     В выпускной системе присутствует три процесса.
     Первый – с демпфированное в той или иной степени истечение газов по трубам.
     Второй – гашение акустических волн с целью уменьшения шума.
     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 существенное сопротивление потоку. Если по какой-то причине в выпускной трубе появился посторонний предмет, закрывающий поток газов 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 избыточное сопротивление 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.
     Без особых разъяснений понятно, что при постоянной фазе с увеличением скорости вращения время уменьшается. Из этого автоматически следует, что при настройке выпускной системы на определённые 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.
     Второе условие уже определили. Это необходимость вернуть к выпускному клапану ударную волну. Причём, в многоцилиндровых двигателях вовсе необязательно возвращать её в тот цилиндр, который её сгенерировал. Более того, выгодно возвращать её, а точнее использовать, в следующем по порядку работы. 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 пройдёт 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, четырёхцилиндрового 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 всё-таки нужен. Тогда мы должны концы четырёх труб ввести в банку достаточно большого объёма, 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 четырёхцилиндровых 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.
     Вернёмся 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 нём наступит для трёхцилиндрового мотора через 240 градусов поворота коленчатого вала, для четырёхцилиндрового 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, четырёхцилиндрового 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 скачёк разряжения, достигая места соединения всех труб, начинает распространяться в обратном направлении в остальные три трубы. В следующем по порядку работы цилиндре в фазе выпуска скачёк разряжения 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 разряжения 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 объёма 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.
     Есть ещё один приём, позволяющий повысить эффективность выпускной системы. Применяется он в основном в тюнинге, так как при определённых 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 создаётся «воздушный мешок» или зона разряжения. Если найти то место, где разряжение 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 упадёт на ту же величину. Постольку поскольку коэффициент наполнения тем выше, чем ниже давление у выпускного клапана, такое решение можно считать удачным.
     В заключении 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 дополнительные лошадиные силы. 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.
     Итак, мы уже рассмотрели два варианта построения настроенной на определённые обороты выпускной системы, которая за счёт 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 четвёртого 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 приёмной трубой работает абсолютно также. 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 её количественная характеристика – добротность – вполне может быть разной. Она действительно разная. Добротность показывает, во сколько раз амплитуда колебаний на частоте настройки больше, чем вдали от неё. 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 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 – разряжение, получаемое в районе выпускного клапана, а по горизонтальной оси – обороты двигателя. Кривая 1 характерна для высокодобротной системы. В нашем случае это четыре раздельных трубы, настроенные на 6000 об/мин. Кривая 2 – средний вариант, у нас это «четыре – в – один». А кривая 3 – низкодобротная система «два-в-один – два-в-один». Рассматривая эти кривые, можно сделать несколько выводов.
     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 «самолётный» 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 ещё ровнее. Диапазон рабочих оборотов достаточно широкий. Плата за такую покладистость – ещё 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 отражённой волны повернётся на 180 градусов и, вместо скачка разряжения 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 «A.R.». Схематическое изображение дано на рис. 5. 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 несовпадающее примерно на 1 – 2 мм. по нижней. Суть та же, что и в случае с «A.R.» конусом. Из головки в трубу – «по шерсти», обратно – «против шерсти». Два последних варианта нельзя считать исчерпывающими ввиду того, что «по шерсти» всё-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».
     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 несёт в себе энергию. Чем выше энергия, тем большую полезную работу мы можем от неё 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 колёс, крены силового агрегата относительно кузова в продольном направлении могут иметь значительную величину. Конечно, величина отклонения сильно зависит от жёсткости 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 её абсолютно жёсткой, конец глушителя должен будет совершать колебания вверх – вниз с амплитудой 500 – 600 мм, что значительно превышает разумную величину дорожного просвета значительной части автомобилей. Если мы попытаемся в таком случае закрепить трубу за кузов, то подвеска глушителя начнёт играть роль дополнительной опоры силового агрегата и принимать на себя реактивный момент ведущих колёс. 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 приёмной трубе перемещаться вместе с мотором, а всей остальной системе оставаться параллельной кузову. Есть несколько конструкций, позволяющих решить эту задачу. Две самые распространённые – 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 увеличении момента на передней ведущей оси, стандартные опоры силового агрегата окажутся перегруженными и позволят «прыгать» двигателю в подкапотном пространстве с размахом, вполне вероятно превышающем 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 её 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 расчёт 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 даёт 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. N. 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 приёмными трубами. Цель – подобрать такую приёмную трубу или «паук», а точнее её длину, чтобы получить прирост момента на нужной частоте. При попадании в нужную точку динамометр сразу отзовётся 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 глушитель 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 неё туннеле кузова. Должен сказать, что работа очень большая и маловероятно, что может быть выполнена без специального оборудования. Кроме того, необходимо иметь ввиду, 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.
Категория: Трансмиссия | Добавил: Support (24.06.2009)
Просмотров: 2175 | Рейтинг: 0.0/0 |
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Форма входа
Поиск
Администрация
Имя : Павел
Т. Раб. : 8 (0552) 51-71-81
Т. моб. : 8 (095) 941-32-98
@Mail : tuning_rs@inbox.ru
@Mail : pro.sport@i.ua
г. Херсон ул. И.Кулика, 131