Чи не найпопулярніша тема у всіх курилках, так чи інакше пов'язаних з тюнінгом автомобілів, - випускні системи двигунів. Принаймні, я частіше відповідаю на питання про вихлоп, ніж про клапани, голівки, колінвали та інші складові налаштування двигунів. Причому діапазон питань приблизно такий: від “скажіть, а як застосувати формулу для обчислення резонансної частоти (наводиться співвідношення для резонатора Гельмгольця) до чотиридросельного впуску?” до мене друг подарував "павук" зі свого спортивного "гольфа". Скільки додасться кінських сил, якщо я його встановлю на свій автомобіль? або “ я будую собі двигун. Який глушник купити, щоб було більше потужності?”, або “скільки кінських сил додасться, якщо замість каталізатора встановлю резонатор?”. Причому з усіх питань червоною лінією проходить додаткова потужність.
Так, давайте спочатку розберемося, де ж лежить ця додаткова потужність. І чому випускний тракт впливає роботу мотора.
Якщо ми всі дружно розуміємо, що потужність є твір крутного моменту на швидкість обертання колінчастого валу (обороти), то зрозуміло, що потужність – залежна від швидкості величина. Розглянемо чисто теоретичний двигун (не важливо, електричний він, внутрішнього згоряння або турбореактивний), який віддає постійний крутний момент на обертах від 0 до нескінченності. (крива 2 на рис. 1) Тоді його потужність лінійно зростатиме з оборотами від 0 до нескінченності (крива 1 на рис. 1). Предмет нашого інтересу – чотиритактні багатоциліндрові двигуни внутрішнього згоряння в силу конструкції та процесів, що в них відбуваються, мають зростання моменту зі збільшенням оборотів до його максимальної величини, і з подальшим збільшенням оборотів момент знову падає (крива 3 на рис. 1). Тоді і потужність матиме аналогічний вигляд (крива 4 на рис. 1). Важливою обставиною для розуміння функцій випускної системи є зв'язок моменту, що обертає, з коефіцієнтом наповнення циліндра. Давайте собі уявімо процес, що відбувається в циліндрі у фазі впуску. Припустимо, колінчастий вал двигуна обертається настільки повільно, що ми можемо спостерігати рух паливоповітряної суміші в циліндрі і в будь-який момент часу тиск у впускному трубопроводі та циліндрі встигає вирівнюватися. Припустимо, що у верхній мертвій точці (ВМТ) тиск у камері згоряння дорівнює атмосферному. Тоді при русі поршня з ВМТ в нижню мертву точку (НМТ) в циліндр потрапить кількість свіжої паливно-повітряної суміші, точно дорівнює обсягу циліндра. Кажуть, що у такому разі коефіцієнт наповнення дорівнює одиниці. Припустимо, що в цьому процесі ми закриємо впускний клапан в положенні поршня, що відповідає 80% його ходу. Тоді ми наповнимо циліндр тільки на 80% його об'єму і маса заряду становитиме відповідно 80%. Коефіцієнт заповнення у разі буде 0.8. Інший випадок. Нехай деяким чином нам вдалося у впускному колекторі створити тиск на 20% вищий за атмосферний. Тоді у фазі впуску ми зможемо наповнити циліндр на 120% за масою заряду, що відповідатиме коефіцієнту наповнення 1.2. Так, тепер найголовніше. Обертальний момент двигуна абсолютно точно на кривій моменту відповідає коефіцієнту наповнення циліндра. Тобто крутний момент там вищий, де коефіцієнт наповнення вищий, і рівно в стільки ж разів, якщо, звичайно, ми не враховуємо внутрішні втрати у двигуні, які ростуть зі швидкістю обертання. З цього відомо, що криву моменту і, відповідно, криву потужності визначає залежність коефіцієнта наповнення від оборотів. Ми маємо можливість впливати в деяких межах на залежність коефіцієнта наповнення від швидкості обертання двигуна за допомогою зміни фаз газорозподілу. У загальному випадку, не вдаючись у подробиці, можна сказати, що чим ширше фази і чим більш ранню по відношенню до колінчастого валу область ми їх зрушуємо, тим на великих оборотах буде досягнутий максимум крутного моменту. Абсолютне значення максимального моменту буде трохи менше, ніж з вужчими фазами (крива 5 на рис. 1). Істотне значення має звана фаза перекриття. Справа в тому, що при високій швидкості обертання певний вплив має інерція газів у двигуні. Для кращого наповнення в кінці фази випуску випускний клапан треба закривати трохи пізніше ВМТ, а відкривати впускний набагато раніше ВМТ. Тоді у двигуна з'являється стан, коли в районі ВМТ при мінімальному обсязі над поршнем обидва клапани відкриті і колектор впускний повідомляється з випускним через камеру згоряння. Це дуже важливий стан у сенсі впливу випускної системи на роботу двигуна. Тепер, я думаю, настав час розглянути функції випускної системи. Відразу скажу, що у випускній системі є три процеси. Перший – здемпфоване тією чи іншою мірою витікання газів по трубах. Другий – гасіння акустичних хвиль із метою зменшення шуму. І третій – поширення ударних хвиль у газовому середовищі. Будь-який із названих процесів ми розглядатимемо з позиції його впливу на коефіцієнт наповнення. Строго кажучи, нас цікавить тиск у колекторі у випускного клапана на момент його відкриття. Зрозуміло, що чим менший тиск, а краще навіть нижче атмосферного, вдасться отримати, тим більше буде перепад тиску від впускного колектора до випускного, тим більший заряд отримає циліндр у фазі впуску. Почнемо із досить очевидних речей. Випускна труба служить для відведення вихлопних газів межі кузова автомобіля. Цілком зрозуміло, що вона не повинна чинити суттєвого опору потоку. Якщо з якоїсь причини у випускній трубі з'явився сторонній предмет, що закриває потік газів (наприклад, сусіди пожартували і засунули у вихлопну трубу картоплю), то тиск у випускній трубі не встигатиме падати, і в момент відкриття випускного клапана тиск у колекторі протидіятиме очищенню циліндра. Коефіцієнт наповнення впаде, так як велика кількість відпрацьованих газів, що залишилася, не дозволить наповнити циліндри, як і раніше, свіжою сумішшю. Відповідно, двигун не зможе виробляти колишній крутний момент. Дуже важливо розуміти, що розміри труби та конструкція глушників шуму в серійному автомобілі досить добре відповідають кількості відпрацьованих газів, що виробляються двигуном за одиницю часу. Як тільки серійний двигун зазнав змін з метою збільшення потужності (чи то збільшення робочого об'єму або збільшення моменту на високих оборотах), відразу збільшується витрата газу через випускну трубу і слід відповісти на питання, а чи не створює тепер у нових умовах надлишкового опору серійна випускна система . Отже, з розгляду першого процесу, позначеного нами, слід зробити висновок про достатність розмірів труб. Зрозуміло, що після деякого розумного розміру збільшувати перетин труб для конкретного двигуна безглуздо, поліпшення не буде. А відповідаючи на запитання, де ж потужність, можна сказати, що тут головне не втратити, придбати нічого неможливо. З практики можу сказати, що двигуна об'ємом 1600 куб. см, що має гарний крутний момент до 8000 об./хв., цілком достатньо труби діаметром 52 мм. Як тільки ми говоримо про опір у випускній системі, слід згадати про такий важливий елемент, як глушник шуму. Так як у будь-якому випадку глушник створює опір потоку, то можна сказати, що найкращий глушник - повна його відсутність. На жаль, для дорожнього автомобіля це можуть собі дозволити лише запеклі хами. Боротьба з шумом - це, як не крути, турбота про наше з вами здоров'я. Не тільки у повсякденному житті, а й в автоспорті діють обмеження на шум, який виробляє двигун автомобіля. Повинен сказати, що у більшості класів спортивних автомобілів шум випуску обмежений рівнем 100 дБ. Це досить лояльні умови, але без глушника жоден автомобіль не відповідатиме техвимогам і не зможе бути допущеним до змагань. Тому вибір глушника завжди компроміс між його здатністю поглинати звук і низьким опором потоку.
Тепер, напевно, слід уявити собі, яким чином звук гаситься в глушнику
Акустичні хвилі (шум) несуть у собі енергію, яка збуджує наш слух. Завдання глушника полягає в тому, щоб енергію коливань перевести на теплову. За способом роботи глушники треба розділити начотири групи. Це обмежувачі, відбивачі, резонатори та поглиначі.
ОбмежувачПринцип його простий. У корпусі глушника є істотне завуження діаметра труби, акустичний опір, а за ним відразу великий об'єм, аналог ємності. Протискуючи через опір звук, ми коливання згладжуємо об'ємом. Енергія розсіюється у дроселі, нагріваючи газ. Чим більший опір (менший отвір), тим ефективніше згладжування. Але тим більше опір потоку. Напевно, поганий глушник. Однак як попередній глушник у системі – досить поширена конструкція.
ВідбивачУ корпусі глушника організується велика кількість акустичних дзеркал, від яких відбиваються звукові хвилі. Відомо, що з кожному відображенні частина енергії втрачається, витрачається на нагрівання дзеркала. Якщо влаштувати для звуку цілий лабіринт із дзеркал, то зрештою ми розсіємо майже всю енергію і назовні вийде вельми ослаблений звук. За таким принципом будуються пістолетні глушники. Значно найкраща конструкція, проте так як у надрах корпусу ми змусимо також газовий потік змінювати напрямок, то все одно створимо деякий опір вихлопним газам. Така конструкція найчастіше застосовується в кінцевих глушниках стандартних систем.
Резонатор
Глушники резонаторного типу використовують замкнуті порожнини, розташовані поруч із трубопроводом та з'єднані з ним рядом отворів. Часто в одному корпусі буває два не рівні об'єми, розділених глухою перегородкою. Кожен отвір разом із замкненою порожниною є резонатором, що збуджує коливання власної частоти. Умови поширення резонансної частоти різко змінюються і вона ефективно гаситься внаслідок тертя частинок газу в отворі. Такі глушники ефективно в малих розмірах гасять низькі частоти і застосовуються в основному як попередні, перші у випускних системах. Істотного опору потоку надають, т.к. перетин не зменшують.
Поглинач.
Спосіб роботи поглиначів полягає в поглинанні акустичних хвиль якимось пористим матеріалом. Якщо ми звук направимо, наприклад, у скловату, то він викличе коливання волокон вати та тертя волокон один про одного. Таким чином, звукові коливання будуть перетворені на тепло. Чи поглинаєте дозволяють побудувати конструкцію глушника без зменшення перерізу трубопроводу і навіть без вигинів, оточивши трубу з отворами, що прорізають в ній, шаром поглинаючого матеріалу. Такий глушник матиме мінімально можливий опір потоку, проте найгірше знижує шум. Треба сказати, що серійні випускні системи використовують у більшості випадків різні комбінації всіх способів. Глушників у системі буває два, а іноді й більше. Слід звернути увагу на особливість конструкцій глушників, яка у разі самостійного виготовлення не дозволяє досягти ефективного зниження шуму, хоча здається, що все зроблено правильно. Якщо всередині глушника у стінок немає поглинаючого матеріалу, то джерелом звуку стають стінки корпусу. Багато хто помічав, деякі глушники мають зовні азбестову обкладку, притиснуту додатковим листом фальшкорпуса. Це і є той захід, який дозволить обмежити випромінювання через стінки та запобігти нагріванню сусідніх елементів автомобіля. Такий захід характерний для глушників першого і другого типів. Є ще одна обставина, яку не можна залишити без уваги у статті про тюнінг. Це тембр звуку. Часто побажання клієнта до тюнінгової компанії полягають у тому, щоб за допомогою заміни глушника досягти "шляхетного" звучання двигуна. Слід зазначити, що й вимоги до випускної системі не поширюються далі зміни “голосу”, то завдання істотно спрощується. Можна сказати, що, найімовірніше, для таких цілей більше підходить глушник поглинального типу. Його обсяг, кількість набивання, а також саме набивання визначають спектр частот, що інтенсивно поглинаються. Практично будь-яка м'яка набивка поглинає переважно високочастотну складову, надаючи бархатистість звуку. Глушники резонаторного типу гасять низькі частоти. Таким чином, варіюючи розміри, вміст та набір елементів, можна підібрати тембр звучання.
Тепер можна перейти до питання, найбільш популярного та складного – яким чином двигун, завдяки налаштуванню випускної системи, може отримати додаткову потужність?
Як ми вже усвідомили, коефіцієнт наповнення, момент, що обертає, і потужність залежать від перепаду тиску між впускним і випускним колекторами у фазі продування. Випускну систему можна побудувати таким чином, що ударні хвилі, що поширюються в трубах, відбиваючись від різних елементів системи, будуть повертатися до випускного клапана у вигляді стрибка тиску або розрідження. Звідки ж з'явиться розрідження, спитайте ви. Адже в трубу ми завжди лише нагнітаємо і ніколи не відсмоктуємо. Справа в тому, що через інерцію газів за стрибком тиску завжди слідує фронт розрідження. Саме фронт розрідження цікавить нас найбільше. Потрібно тільки зробити так, щоб він був у потрібному місці у потрібний час. Місце нам добре відомо. Це випускний клапан. А час треба уточнити. Справа в тому, що час дії фронту дуже незначний. А час відкриття випускного клапана, коли фронт розрідження може створити корисну нам роботу, залежить від швидкості обертання двигуна. Та й весь період фази випуску потрібно розбити на дві складові. Перша – коли клапан щойно відкрився. Ця частина характеризується великим перепадом тиску та активним закінченням газів у випускний колектор. Відпрацьовані гази без сторонньої допомоги після робочого ходу залишають циліндр. Якщо хвиля розрідження досягне випускного клапана, малоймовірно, що вона зможе вплинути на процес очищення. А ось кінець випуску цікавіший. Тиск у циліндрі вже впав майже до атмосферного. Поршень знаходиться біля ВМТ, отже обсяг над поршнем мінімальний. Та ще впускний клапан вже відкритий. Пам'ятаєте? Такий стан (фаза перекриття) характеризується тим, що впускний колектор через камеру згоряння повідомляється з випускним. Ось тепер, якщо фронт раз ріжіння досягне випускного клапана, ми зможемо істотно поліпшити коефіцієнт наповнення, так як навіть за короткий час дії фронту вдасться продути маленький об'єм камери згоряння і створити розрідження, яке допоможе розгону паливоповітряної суміші в впускному колекторі каналу. А якщо уявити собі, що як тільки всі відпрацьовані гази покинуть циліндр, а розрідження досягне свого максимального значення, випускний клапан закриється, ми зможемо у фазі впуску отримати заряд більший, ніж якби очистили циліндр тільки до атмосферного тиску. Цей процес дозарядки циліндрів за допомогою ударних хвиль у випускних трубах може дозволити отримати високий коефіцієнт наповнення та, як наслідок, додаткову потужність. Результат його дії приблизно такий, якби ми нагнітали тиск у впускному колекторі за допомогою компресора. Зрештою, яка різниця, яким чином створений перепад тиску, що заштовхує свіжу суміш камеру згоряння, за допомогою нагнітання з боку впуску або розрідження в циліндрі? Такий процес може цілком відбуватися у випускній системі ДВС. Залишилася дрібниця. Потрібно такий процес організувати...
Першою необхідною умовою дозарядки циліндрів за допомогою ударних хвиль слід назвати існування досить широкої фази перекриття. Строго кажучи, нас цікавить не так сама ширина фази як геометрична величина, як інтервал часу, коли обидва клапани відкриті. Без особливих роз'яснень відомо, що з постійної фазі зі збільшенням швидкості обертання час зменшується. З цього автоматично випливає, що при налаштуванні випускної системи на певні обороти одним з параметрів, що варіюються, буде ширина фази перекриття. Чим вище обороти налаштування, тим ширша потрібна фаза. З практики можна сказати, що фаза перекриття менше 70 градусів не дозволить мати помітного ефекту, а значення для налаштованих на звичайні 6000 об/хв систем складає 80 - 90 градусів. Другу умову вже визначили. Це необхідність повернути до випускного клапана ударну хвилю. Причому в багатоциліндрових двигунах зовсім необов'язково повертати її в той циліндр, який її згенерував. Більш того, вигідно повертати її, а точніше, використовувати в наступному порядку роботи циліндрі. Справа в тому, що швидкість поширення ударних хвиль у випускних трубах є швидкість звуку. Для того щоб повернути ударну хвилю до випускного клапана того ж циліндра, припустимо, на швидкості обертання 6000 об/хв, треба розташувати відбивач на відстані приблизно 3,3 метра. Шлях, який пройде ударна хвиля за час двох обертів колінчастого валу за цієї частоти, становить 6,6 метра. Це шлях до відбивача і назад. Відбивачем може бути, наприклад, різке багаторазове збільшення площі труби. Найкращий варіант - зріз труби в атмосферу. Або, навпаки, зменшення перетину як конуса, сопла Лаваля чи, дуже грубо, як шайби. Однак ми домовилися, що різні елементи, що зменшують перетин, нам не цікаві. Таким чином, налаштована на 6000 об/хв випускна система передбачуваної конструкції для, наприклад, чотирициліндрового двигуна виглядатиме як чотири труби, що відходять від випускних вікон кожного циліндра, бажано прямі, довжиною 3,3 метра кожна. Така конструкція має цілий ряд істотних недоліків. По-перше, малоймовірно, що під кузовом, наприклад, Гольфа завдовжки 4 метри або навіть Ауді А6 завдовжки 4,8 метра можна розмістити таку систему. Знову ж таки, глушник все-таки потрібен. Тоді ми повинні кінці чотирьох труб ввести до банку досить великого обсягу, з близькими до відкритої атмосфери акустичними характеристиками. З цієї банки треба вивести газовідвідну трубу, яку необхідно оснастити глушником. Коротше, така система для автомобіля не підходить. Хоча задля справедливості треба сказати, що на двотактних чотирициліндрових мотоциклетних моторах для кільцевих гонок вона застосовується. Для двотактного двигуна, що працює на частоті вище 12 000 об/хв, довжина труб скорочується більш ніж у чотири рази і становить приблизно 0,7 метра, що цілком розумно навіть для мотоцикла. Повернемося до наших автомобільних двигунів. Скоротити геометричні розміри випускної системи, налаштованої на ті ж 6000 об/хв, можна, якщо ми будемо використовувати ударну хвилю наступним по порядку роботи циліндром. Фаза випуску в ньому настане для трициліндрового мотора через 240 градусів повороту колінчастого валу, для чотирициліндрового - через 180 градусів, для шестициліндрового - через 120 і для восьмициліндрового - через 90. Відповідно, інтервал часу, а отже, і довжина труби, що відводить від випускного вікна пропорційно зменшується і для, наприклад, чотирициліндрового двигуна скоротиться вчетверо, що складе 0,82 метра. Стандартне в такому разі рішення – всім відомий та бажаний "павук". Конструкція його проста. Чотири так звані первинні труби, що відводять гази від циліндрів, плавно згинаючись і наближаючись один до одного під невеликим кутом, з'єднуються в одну вторинну трубу, що має площу перерізу в два-три рази більше, ніж одна первинна. Довжина від випускних клапанів до місця з'єднання нам вже відома – для 6000 об/хв приблизно 820 мм. Робота такого "павука" полягає в тому, що наступний за ударною хвилею стрибок розрідження, досягаючи місця з'єднання всіх труб, починає поширюватися у зворотному напрямку до інших трьох труб. У наступному порядку роботи циліндрі у фазі випуску стрибок розрідження виконає необхідну нам роботу. Тут треба сказати, що значний вплив на роботу випускної системи має також довжина вторинної труби. Якщо кінець вторинної труби випущений в атмосферу, то імпульси атмосферного тиску поширюватимуться у вторинній трубі назустріч імпульсам, згенерованим двигуном. Суть налаштування довжини вторинної труби полягає в тому, щоб уникнути одночасної появи в місці з'єднання труб імпульсу розрідження та зворотного імпульсу атмосферного тиску. Насправді довжина вторинної труби трохи відрізняється від довжини первинних труб. Для систем, які матимуть далі глушник, на кінці вторинної труби необхідно розмістити максимального обсягу та максимальної площі перерізу банку з поглинаючим покриттям усередині. Ця банка повинна якнайкраще відтворювати акустичні характеристики нескінченної величини повітряного простору. Наступні цієї банкою елементи випускний системи, тобто. труби і глушники, не впливають на резонансні властивості випускної системи. Їхню конструкцію, вплив на опір потоку, на рівень і тембр шуму ми вже обговорили. Чим нижчий надлишковий тиск вони забезпечать, тим краще.
Отже, ми вже розглянули два варіанти побудови налаштованої на певні обороти випускної системи, яка за рахунок дозарядки циліндрів на оборотах резонансу збільшує момент, що обертає. Це чотири окремі для кожного циліндра труби і так званий "павук" "чотири в один". Слід також згадати про варіант "два в один - два в один" або "два Y", який найчастіше зустрічається в тюнінгових автомобілях, так як легко компонується в стандартні кузови і не дуже відрізняється за розмірами і формою від стандартного випуску. Влаштований він досить просто. Спочатку труби з'єднуються попарно від першого і четвертого циліндрів в одну і другого і третього в одну як циліндрів, рівновіддалених один від одного на 180 градусів по колінчастому валу. Дві труби, що утворилися, також з'єднуються в одну на відстані, відповідному частоті резонансу. Відстань вимірюється від клапана середньої лінії труби. Попарно з'єднуються первинні труби повинні з'єднуватися на відстані, що становить третину загальної довжини. Одне з найпоширеніших питань, на які доводиться відповідати, це якому "павук" віддати перевагу. Відразу скажу, що відповісти на це питання однозначно не можна. У деяких випадках стандартний випускний колектор зі стандартною приймальною трубою працює так само. Однак порівняти згадані три конструкції, безперечно, можна. Тут треба звернутися до такого поняття, як добротність. Оскільки налаштований випуск суть є коливальна система, резонансні властивості якої ми використовуємо, то зрозуміло, що її кількісна характеристика - добротність - цілком може бути різною. Вона справді різна. Добротність показує, у скільки разів амплітуда коливань на частоті налаштування більше, ніж далеко від неї. Чим вона вища, тим більший перепад тиску ми можемо використовувати, тим краще наповнимо циліндри і, відповідно, отримаємо збільшення моменту. Оскільки добротність - енергетична характеристика, вона нерозривно пов'язані з шириною резонансної зони. Не вдаючись у подробиці, можна сказати, що якщо ми отримаємо великий виграш на момент, то лише у вузькому діапазоні оборотів для високодобротної системи. І навпаки, якщо діапазон оборотів, у якому досягається поліпшення, великий, то за величиною незначний виграш, це низькодобротна система. На рис 2 по вертикальній осі відкладено тиск - розрідження, одержуване в районі випускного клапана, а по горизонтальній осі - обороти двигуна. Крива 1 характерна для високодобротної системи. У нашому випадку це чотири роздільні труби, налаштовані на 6000 об/хв.
Перший. Так як момент, що крутить, пропорційний перепаду тиску, то найбільший приріст дасть високодобротна система номер один. Однак у вузькому діапазоні обертів. Настроєний двигун з такою системою матиме яскраво виражений "підхоплення" в зоні резонансу. І зовсім ніякої на інших оборотах. Так званий однорежимний або літаковий мотор. Такий двигун, швидше за все, вимагатиме багатоступінчасту трансмісію. Реально такі системи в автомобілях не використовуються. Система другого типу має "згладжений" характер, використовується в основному для кільцевих гонок. Робочий діапазон оборотів набагато ширший, провали менші. Але й приріст моменту менший. Таким чином, налаштований двигун теж не подарунок, про еластичність і мріяти не доводиться. Однак якщо головне - висока швидкість під час руху, то під такий режим буде підлаштована і трансмісія, і пілот освоїть способи керування. Система третього типу ще рівніша. Діапазон робочих оборотів досить широкий. Плата за таку поступливість - ще менша добавка моменту, яку можна отримати при правильному налаштуванні. Такі системи використовуються для ралі, у тюнінгу для дорожніх автомобілів. Тобто для тих автомобілів, які їздять із частою зміною режимів руху. Для яких важливий рівний момент, що обертає, в широкому діапазоні оборотів. Другий. Як завжди, безкоштовних пряників не буває. На вдвічі менших від резонансної частоти оборотах фаза відбитої хвилі повернеться на 180 градусів, і замість стрибка розрідження у фазі перекриття до випускного клапана приходитиме хвиля тиску, яка перешкоджатиме продуванню, тобто зробить бажану роботу навпаки. В результаті на вдвічі менших оборотах буде провал моменту, причому чим більшу добавку ми отримаємо вгорі, тим більше втратимо внизу. І жодними налаштуваннями системи керування двигуном неможливо компенсувати цю втрату. Залишиться тільки миритися з цим фактом і експлуатувати двигун у тому діапазоні, який можна визнати "робочим". Однак людство придумало кілька способів боротьби із цим явищем. Один із них - електроннокеровані заслінки біля вихідних отворів у голівці. Суть їх роботи полягає в тому, що на низькій кратній частоті заслінка перегороджує частково вихлопний канал, перешкоджаючи поширенню ударних хвиль і тим самим руйнуючи резонанс, що став шкідливим. Висловлюючись точніше, багато разів зменшуючи добротність. Зменшення перерізу через прикриті заслінки на низьких оборотах не так важливо, так як генерується невелика кількість вихлопних газів. Другий спосіб - застосування про колекторів " AR " .
Їхня робота полягає в тому, що вони чинять невеликий опір потоку, коли тиск у колекторі менше, ніж у клапана, і збільшують опір, коли ситуація зворотна. Третій спосіб - розбіжність отворів у головці та колекторі. Отвір у колекторі більшого розміру, ніж у голівці, що збігається по верхній кромці з отвором у голівці і не збігається приблизно на 1 - 2 мм по нижній. Суть та сама, що й у випадку з "AR" конусом. З головки в трубу - "вовна", назад - "проти вовни". Два останні варіанти не можна вважати вичерпними з огляду на те, що "по шерсті" все-таки дещо гірше, ніж гладкі труби.
Як ліричний відступ можу сказати, що розбіжність отворів - стандартне просте рішення для багатьох серійних моторів, яке чомусь багато "тюнінгаторів" вважають дефектом потокового виробництва. Третій. Наслідок другого. Якщо ми налаштуємо випускну систему на резонансну частоту, наприклад 4000 об/хв, то на 8000 об/хв отримаємо вищеописаний "провал", якщо цих оборотах система виявиться працездатною. Важливий аспект при розгляді роботи налаштованого випуску – це вимоги до його конструкції з погляду акустичних властивостей. Перше і найважливіше - в системі не повинно бути інших елементів, що відбивають, які породять додаткові резонансні частоти, що розсіюють енергію ударної хвилі по спектру. Це означає, що всередині труб повинні бути відсутні різкі зміни площі перерізу, що виступають всередину кути та елементи з'єднання. Радіуси вигину повинні бути настільки великими, наскільки дозволяє компонування двигуна в автомобілі. Всі відстані по середній лінії труби від клапана до місця з'єднання повинні бути по-можливості однаковими. Друга важлива обставина полягає в тому, що ударна хвиля несе в собі енергію. Чим вища енергія, тим більшу корисну роботу ми можемо отримати від неї. Мірою енергії газу є температура. Тому всі труби до місця їхнього з'єднання краще теплоізолювати. Зазвичай труби обмотують теплостійким, як правило, азбестовим матеріалом і закріплюють його на трубі за допомогою бандажів або сталевого дроту. Якщо вже зараз говоримо про конструкцію випускної системи, треба згадати про такий елемент конструкції, як гнучкі з'єднання.
Справа в тому, що для передньопривідних автомобілів з поперечно розташованим силовим агрегатом існує проблема компенсації переміщень мотора щодо кузова. Так як опори двигуна при такому компонуванні приймають на себе весь реактивний момент від приводних валів провідних коліс, крени силового агрегату щодо кузова в поздовжньому напрямку можуть мати значну величину. . Звичайно, величина відхилення залежить від жорсткості опор, проте нерідко переміщення головки блоку досягають величини 20 - 50 мм при переході від гальмування двигуном до розгону на нижчих передачах. У випадку, якщо ми не дозволимо випускній системі вільно згинатися і зробимо її абсолютно жорсткою, кінець глушника повинен буде робити коливання вгору вниз з амплітудою 500 - 600 мм, що перевищує розумну величину дорожнього просвіту значної частини автомобілів. Якщо ми спробуємо в такому випадку закріпити трубу за кузов, то підвіска глушника почне відігравати роль додаткової опори силового агрегату і приймати він реактивний момент провідних коліс. В результаті або безперервно рвуться підвісні елементи випускної системи, або ламаються труби. Для того, щоб позбутися такого небажаного явища, застосовують гнучкі з'єднання між трубами випускної системи, дозволяючи приймальній трубі переміщатися разом з мотором, а решті всієї системи залишатися паралельною кузову. Є кілька конструкцій, що дозволяють вирішити це завдання. Дві найпоширеніші гофрована гнучка труба або кульове з'єднання у вигляді напівсферичної шайби з підібганою пружинами до неї частини у відповідь. Гнучке з'єднання мають якомога ближче до осі повороту силового агрегату на опорах, щоб зменшити переміщення труб щодо кузова. Для налаштованих випускних систем шарове з'єднання переважно. Внутрішня поверхня гофрованої вставки спотворює форму труби, що призводить до появи паразитних частот резонансу. Як ліричний відступ слід згадати, що для автомобілів такого компонування при збільшенні потужності в результаті доробок двигуна і як наслідок збільшення моменту на передній провідній осі, стандартні опори силового агрегату виявляться перевантаженими і дозволять "стрибати" двигуну в підкапотному просторі з розмахом, що ймовірно перевищує розумні межі. Тепер, після того, як стали зрозумілі процеси, що відбуваються у випускній системі, цілком можна перейти до практичних рекомендацій щодо налаштування випускних систем. Відразу скажу, що в такій роботі не можна покладатися на свої відчуття та необхідно "озброїтися" вимірювальною системою. Вимірювати вона повинна прямим або непрямим методом обов'язково як мінімум два параметри - момент, що обертає, і обороти двигуна. Цілком зрозуміло, що найкращий прилад – динамометричний стенд для двигуна. Зазвичай надходять у такий спосіб. Для підготовленого до випробувань двигуна виготовляють експериментальну випускну систему. Так як мотор на стенді і немає обмежень у конфігурації труб із-за відсутнього кузова, найпростіші форми цілком застосовні. Експериментальна система має бути зручною та максимально гнучкою для зміни її складу та довжин труб. Хороший і швидкий результат дають різноманітні телескопічні вставки, що дозволяють змінювати довжини елементів у розумних межах. Якщо ви бажаєте досягти від вашої силової установки максимальних параметрів, ви повинні бути готові виконати значну кількість експериментів. Математичний розрахунок та "попадання в яблучко" з першого разу виключіть із розгляду, як подія надзвичайно малоймовірна. Його можна використовувати як "приземлення у заданому районі". Певну впевненість у тому, що ви недалеко від істини, дають досвід і попередні експерименти з аналогічними характеристиками моторами, у яких були отримані хороші результати. Тут, мабуть, треба зупинитися і відповісти на запитання, а яку частоту треба налаштовувати випускну систему. Для цього треба визначити мету. Так як на самому початку статті ми вирішили, що добиватимемося максимальної потужності, то найкращий у цьому сенсі варіант, якщо ми отримаємо приріст моменту на тій ділянці моментної кривої, де коефіцієнт наповнення, а отже, і момент починають істотно падати через високу швидкість обертання. , тобто. потужність перестане зростати. Тоді невелике збільшення моменту дасть суттєвий виграш у потужності. рис. 3 . Щоб дізнатися цю частоту, необхідно як мінімум мати моментну криву двигуна з ненастроєним вихлопом, тобто, наприклад, зі стандартним колектором, відкритим в атмосферу. Звичайно, такі експерименти дуже галасливі і, вибачте за грубе слово, смердючі, але необхідні. Деякі заходи захисту органів слуху та хороша вентиляція дозволять отримати необхідні дані. Потім, коли нам стане відома частота налаштування, навантажуємо двигун так, щоб обороти стабілізувалися в потрібній точці кривої при на 100% відкритому дроселі. Тепер можна починати експериментувати із різними приймальними трубами. Мета - підібрати таку приймальну трубу або "павук", а точніше її довжину, щоб отримати приріст моменту на потрібній частоті. При попаданні в потрібну точку динамомет
