От чего зависит звук выхлопа: Как изменить звук выхлопа автомобиля, мотоцикла

Содержание

Как изменить звук выхлопа автомобиля, мотоцикла

Любой автомобиль имеет свой собственный “голос” – звук выхлопной системы. Мощные двигатели издают жесткий басовитый звук, другие звучат на высоких тонах, к звуку примешивается дребезжание металла. Звук выхлопа во многом зависит от состояния выхлопной системы и двигателя, герметичности прилегания выхлопной трубы к коллектору, качества резиновых прокладок, которые защищают трубы от трения о днище машины.

Чтобы знать, как изменить звук выхлопа, нужно хоть немного представлять, как устроена выхлопная система. Ее основная задача – снижение токсичности газов, уменьшение шума, предотвращение попадания газов в салон. Выхлопная система состоит из:

выпускного коллектора – в него отработанные газы поступают непосредственно из двигателя;
катализатора – в нем в результате химических реакций газы очищаются;
резонатора – снижается шум;
глушителя – уменьшение уровня шума за счет особенностей конструкции.

Все эти части соединены между собой переходными трубами. Неисправности выхлопной системы могут привести не только к появлению не очень неприятного рева во время езды, но и к перебоям в работе двигателя.

За тембр звука выхлопа отвечают в основном две составляющих – катализатор и глушитель. Соответственно, чтобы изменить тембр, нужно проверить их состояние и провести с ними ремонтные работы.

Первым делом нужно оценить состояние всей выхлопной системы:

прислушаться к звуку выхлопа и оценить работу выхлопной системы – не льется ли жидкость, не валит ли черный дым;
проверить трубы на наличие коррозии и “прогаров” – выходящие из коллектора газы имеют температуру до 1000 градусов, и со временем металл испытывает усталость и в нем образуются отверстия;
проверить качество креплений – хомутов и держателей;
проверить качество соединения переходных труб, катализатора, резонаторов, глушителя;

посмотреть – не трется ли глушитель о днище автомобиля.

Соответственно, если обнаружены какие-либо неполадки, их нужно устранить самостоятельно или на СТО.

Тембр звучания выхлопа задается в катализаторе. Чтобы изменить тембр используют так называемые “банки” – дополнительные не штатные глушители, которые устанавливаются на трубы или соединяются с катализаторами. Внутри таких банок поверхности покрыты специальными волокнами, поглощающими шумы, также имеется система лабиринтов, по которым движутся отработанные газы. Тембр банки зависит от толщины стенок и от ее внутреннего устройства.

Также изменить тон звучания можно за счет использования глушителей, сделанных из разных материалов. Внутренний диаметр труб, которые идут от катализатора до глушителя тоже влияет на звучание. Правда, провести такие работы самостоятельно было бы очень сложно:

во-первых, нужно уметь резать трубы с помощью болгарки и иметь навыки сварщика;

во-вторых, комплектующие стоят не дешево, а в специальном салоне работу сделают специалисты.

Изменение звука выхлопа достигается также за счет специальных насадок на глушители. Внутри таких насадок установлены лопасти пропеллеров, которые вращаются под действием поступающих газов, что тоже будет смотреться очень круто и стильно.

Таким образом, изменение звука выхлопа может произойти как в результате ремонтных работ по восстановлению выхлопной системы и звук тогда вернется к заводскому, так и после тюнинга, когда владельцы крутых тачек хотят, чтобы их “звери” издавали мощный рев на трассе.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Как сделать мой звук выхлопа громче

На звук выхлопа автомобиля влияют четыре фактора. Первый и самый большой размер двигателя. Чем больше объем двигателя – обычно измеряется в литрах или кубических дюймах – тем больше выходная мощность. Предполагая, что двигатель останется прежним, тип и конструкция глушителя, трубопровод выхлопной системы и стиль наконечника выхлопа могут быть изменены или заменены, чтобы напрямую влиять на общий звуковой профиль вашего автомобиля.

Замена компонентов выхлопной системы на компоненты, разработанные для увеличения мощности выхлопа без глушения звука, сделает звук выхлопа громче.

Шаг 1

Замените глушитель на другой, предназначенный для усиления звука вашего автомобиля. Стеклопакеты, прямоточные выхлопы и конструкции с прямыми трубами значительно увеличат выход звука по сравнению со стандартным глушителем. Когда вы решите выбрать новый тип глушителя, обратитесь в магазин глушителей или выберите конструкцию, которая увеличивает объем газа, удаляемого через систему глушителя, без прохождения через шумопоглощающие камеры. Глушители, разработанные с ограниченными ограничителями, также могут увеличить выходную мощность вашего автомобиля.

Шаг 2

Добавьте звукопоглощающий наконечник выхлопа. Выхлопные наконечники с двойными стенками, расширяющимися концами или большими диаметрами могут увеличить громкость звука на выходе.

Шаг 3

Увеличьте размер ваших выхлопных труб на 1/2 дюйма до 1 дюйма в диаметре. Это должно быть сделано в сочетании с заменой глушителя, чтобы гарантировать, что газы не сжимаются диаметром старого глушителя. Увеличенный объем газов, пропускаемый через вашу систему, не только позволит более легко переносить выхлопные газы из системы, но большая пропускная способность и диаметр трубы создадут более глубокий тон и резонанс в выхлопной системе.

Подключите свою выхлопную систему с помощью сварных подвесок. Если ваша выхлопная система свисает с автомобиля с резиновыми опорами, вибрации, передаваемые из выхлопной системы, ослабляются. Прямое соединение через сварные швы помогает обеспечить вибрацию от выхлопа в салоне.

Чаевые

Если вы хотите иметь более громкий выхлоп, но не в салоне, замените прямые сварные швы свободно висящей системой подвески с резиновыми соединениями. Вибрации от выхлопной системы будут ослаблены в точке подключения. Звукоизолирующая изоляция, например звукоизоляционные маты, также может быть использована для подавления звука, слышимого и ощущаемого в салоне автомобиля.

Предупреждение

Увеличение размера труб в диаметре может изначально повысить производительность вашего автомобиля из-за неограниченных потоков выхлопных газов. Однако, поскольку размер увеличивается за пределы допустимых диапазонов, которые различаются в зависимости от двигателя транспортного средства, мощность и крутящий момент могут уменьшаться.

Предметы, которые вам понадобятся

Выхлопной наконечник
Глушитель
Выхлопная труба

Как изменить звук выхлопа

Звук выхлопа является своеобразным голосом автомобиля, поэтому любящие автовладельцы стараются следить за тем, как звучит заведенный двигатель. В некоторых случаях необычный звук выхлопа свидетельствует о неисправности системы.

Попробуйте понять характер изменившегося звучания выхлопной системы. Для этого нажмите несколько раз на педаль акселератора при заведенном двигателе. Лучше все попросить погазовать кого-нибудь из знакомых, чтобы была возможность послушать звук на улице.

Обратите внимание на то, капает ли вода из выхлопной трубы. Если жидкость продолжает сочиться даже после пятнадцати минут работы двигателя, выпускная система неисправна и требует починки.

Загоните автомобиль на эстакаду или на яму. Лучше всего заехать в ближайший автосервис и поднять машину на электрическом подъемнике. Внимательно осмотрите глушитель.

Нужно тщательно проверить то место, где глушитель вставлен в коллектор. Причиной может стать разгерметизировавшийся переходник. В этом случае нужно заменить резиновую прокладку и заново приварить глушитель к коллектору.

Проверьте все крепления. Разболтавшиеся нужно заменить на новые. Лучше всего использовать в качестве креплений алюминиевые или пластиковые хомуты. Тщательно прикрепите ими глушитель по всей длине.

Осмотрите днище автомобиля. Потертости свидетельствуют о том, что глушитель задевает кузов. В этих местах нужно подложить резиновую прокладку, смазав металл антикоррозийным составом.

Удалите катализаторы, если вы хотите придать вашей машине басовитое спортивное звучание. Для этого демонтируйте глушитель. Найдите то место, где установлены катализаторы. Сделайте надрезы болгаркой. Выньте корпус катализатора. Приварите отрезанный кусок обратно.

Установите специальную насадку на глушитель в том случае, если вы не хотите вносить никаких технический изменений. Такие насадки вставляются в конец трубы. В середине такой насадки расположены маленькие пропеллеры. Они начинают быстро крутить и создавать звук, когда выхлопные газы вырываются из трубы. Характер звука зависит от количества лопастей и расположения насадки.

Как гасится звук в глушителе машины

Чтобы понять принцип работы выпуска автомобиля и добиться «благородного» звучания мотора, надо ознакомиться с конструкцией глушителя и узнать, как глушится звук, производимый двигателем.

Уровень шума

Если любой глушитель авто создает сопротивление потоку, то лучший глушитель – полное его отсутствие. Но езда с повышенным шумом запрещена на дорогах общего пользования. И не только, в автоспорте также действуют ограничения на шум, производимый двигателем машины.

В большинстве классов спортивных автомобилей шум выпуска ограничен уровнем 100 Дб. Это довольно лояльные условия, но без глушителя ни один автомобиль не будет соответствовать требованиям и не будет допущенным к соревнованиям. Поэтому выбор глушителя – компромисс между его способностью поглощать звук и низким сопротивлением потоку.

Как гасится звук в глушителе

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

ОГРАНИЧИТЕЛЬ

В корпусе глушителя имеется существенное заужение диаметра трубы, некое акустическое сопротивление, а за ним сразу большой объем, аналог емкости. Чем больше сопротивление (меньше отверстие), тем эффективней сглаживание и больше сопротивление потоку. Наверное, плохой глушитель. Но в качестве предварительного глушителя в системе – довольно распространенная конструкция.

ОТРАЖАТЕЛЬ

В корпусе глушителя организуется большое количество акустических зеркал, от которых звуковые волны отражаются. При каждом отражении часть энергии теряется, тратится на нагрев зеркала. Если устроить для звука целый лабиринт из зеркал, то в конце рассеем всю энергию и наружу выйдет весьма ослабленный звук.

По такому принципу строятся пистолетные глушители. Значительно лучшая конструкция, но газовый поток меняет направление, что создаст некоторое сопротивление выхлопным газам. Такая конструкция 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. Существенного сопротивления потоку не оказывают, т.к. сечение не уменьшают.

ПОГЛОТИТЕЛЬ

Способ работы поглотителей — в поглощении акустических волн неким пористым материалом. Если 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. Поглотители позволяют построить конструкцию глушителя без уменьшения сечения трубопровода и без изгибов, окружив трубу с прорезанными в ней отверстиями слоем поглощающего материала.

Он имеет минимально возможное сопротивление потоку, но хуже снижает шум.

Если требования к выпускной системе автомобиля не распространяются дальше изменения «голоса», то задача упрощается. Подойдёт глушитель поглотительного типа. Его объем, количество и набивка определяют спектр частот, интенсивно поглощаемых. Мягкая набивка поглощает высокие частоты, придавая бархатистость звуку.

Глушители резонаторного типа гасят низкие частоты. Таким образом подбирают тембр звучания.

Благородный рык без истерик – Автомобили – Коммерсантъ

Рык мотора для меломана имеет не меньшее значение, чем его технические характеристики. Но добиться сочного баритона теперь не так просто. Если раньше спорткары не обходились без V8 под капотом, то теперь их оснащают 4-цилиндровыми агрегатами с турбонакачкой. А такой мотор не грохочет, а свистит, как пылесос. Чтобы вернуть мужественный антураж приходится прибегать к изощренным эстетическим технологиям. В чем секрет правильного выхлопа разбирался «Автопилот». Подробности добавляются ежедневно, следите за обновлениями!

Клуб V8

Фото: Jaguar

Раньше, когда элегантные купе не стеснялись показываться на людях с V-образными «восьмерками», со звуком выхлопа мало кто церемонился. Голос V8 попадает в область архетипических частот в пределах 200–450 Гц, на которых разговаривает «царь зверей». А львиный рык всегда вызывал уважение и благородный пиетет. Его не хотелось прятать и самым правильным считался прямоточный глушитель, не обремененный лишними банками и убирающий лишь грохот свыше 90 дБ.

Но времена изменились. Киотские мудрецы со своими экологическими протоколами существенно подпортили кровь ценителям подлинных маслкаров. Началась борьба с многоцилиндровыми сердцами. Уважаемые V-образные атмосферные «восьмерки» объявлены врагами человечества и изгоняются из топовых модельных линеек. Их место занимают турбированные 4-цилиндровые «свистелки». А они не умеют благородно звучать, что и вызывает оторопь у меломанов.

Четырем цилиндрам и даже V6 трудно тягаться с членами клуба V8 в певческом мастерстве

Физические свойства маломерков не позволяют им дотянуться до эталона. Двигатель производит вспышки одна за одной в течение секунды. Чем больше цилиндров, тем больше вспышек, а следовательно и частота выдаваемого шума в Гц. К примеру на 1000 об/мин двигатель V8 шумит на 67 Гц, V6 развивает 50 Гц, а худенький 4-цилиндровый агрегат только 33 Гц.

Фото: Jaguar

На пике тяги, приходящемся примерно на 4000 оборотов, картина иная. V8 рычит как рассерженный лев с частотой 267 Гц, V6 выдает 200 Гц, а вот L4 лишь трясется на 133 Гц. То есть малолитражки рождены с другой глоткой. Но это еще не все.

Всю песню им портит многоступенчатый турбонаддув, засасывающая воздух гекалитрами. Турбина свистит, как газонокосилка, а слабый треск мотора тонет в ее высокочастотной истерике. Естественно мало, кто захочет слушать вместо благородного рыка раздирающие уши «бабские визги».

Фото: Jaguar

Чтобы вернуть современным моторам благородства в голосе, дизайнеры и инженеры придумали несколько вариантов решения проблемы. И все они предполагают максимальное глушение мотора, и искусственное воссоздание его звука с помощью сложных акустических устройств.

Дубляж и переозвучка

Renault Clio Sport

Фото: Renault

Если голоса нет, то можно петь под фонограмму. Французы решили не мелочиться и оснастили заряженные малолитражки Renault Clio RS и Megan RS аж семью голосами. Есть еще свой реальный выхлоп, но он настолько беден, что его принято прятать. Для быстрых заездов по асфальту предложено грохотание Renault Sport Clio 2 V6 2003 года выпуска. Это была культовая машина, изготовленная на базе хэтчбека Clio путем вваривания моторного подрамника прямо в салон и установкой заднеприводной трансмисии. V-образный мотор находился за локтем у водителя и при неважной изоляции глушил седоков ревом.

Мощности в 255 л.с. влопне хватало, чтобы бросать машины, как пушинку

В качестве шутки на выбор есть трескучая Alpine A110 1600S 1969 года или неуклюжий Renault 8 Gordini (1969). есть еще в памяти голоса современного раллийного Renault Sport Clio Cup (2012) а так же детища дружественного бренда Nissan — суперкара GTR. А для футурологов предложено оценить звук концепт-кара Renault Reinastella (2038), которую по корпоративной легенду начнут выпускать в 2038 году. Автомобиль жужжит, как насекомое, имитируя звук электромотора из будущего.

Такое перевоплощение стало возможным при приложению R-Sound Effect для бортовой системы Renault R-Link. Звук записан в память и транслируется через колонки. Это оказалось дешевле, чем возиться с 4-цилиндровым штатным аппаратом Clio RS.

Таким же образом можно скачать звук любого суперкара и загрузить в бортовую систему даже трескучий мотоцикл GP 1971 года. Но меломаны обычно воротят нос от искусственных решений. Настоящий звук гораздо богаче и вкусней.

Трещетки под полом

Не удивительно, что, инженеры Subaru и Ford пошли по другому пути и решили оснастить спорткары специальным акустическим устройством — симпозером звуковых волн. Прибор представляет из себя акустический разонатор размерами 60х50х40 мм, генерирующий целый спектр звуковых волн. У 4-цилиндровых 350-сильных Ford Focus RS симпозер вмонтирован в трубы впуска и расположен перед центральной панелью за стенкой моторного отсека. Он состоит из четырех резонирующих камер с язычком, как у губной гармошки. Акустики так настраивали его вибрации, чтобы попасть в диапазон между 250 и 450 Гц.

При разгоне наддув всасывает воздух, дроссель камеры открывается, воздух бьет в акустический механизм, и тот издает искусственный треск, недостижимый для 4-литрового турбированного мотора. Звук усиливается в резонаторе и направляется в салон через медную трубу. В среднем громкость двигателя поднимается на 3 дБ(А). Снаружи рев не слышен, и для окружающих автомобиль остается таким же тихим, как и обычный Focus.

А вот на заднеприводном Subaru BRZ симпозер стоит не на впуске, а на выхлопной трубе после коллектора. Магистраль имеет тупиковое отклонение, где закреплена резонирующая камера, а внутри нее сокрыта мембрана. Она и трещит под полом при активном разгоне. Эта же камера работает и как резонатор Гельмгольца, то есть как подавитель нежелательных звуковых наслоений.

Динамики в трубе

Фото: Audi

Но беда симпозеров в том, что они работают только на внутреннего слушателя. А ведь так хочется громыхнуть на половину улицы. Тогда звук должен исходить из дымохода. А почему бы не поставить колонки прямо в трубы? На первый взгляд бредовая идея была запатентована и реализована на премиальных автомобилях.

Главную проблему, как уберечь нежные динамики от горячих газов, разрешили с помощью тупиковой камеры Гольмгольца. После глушителей, у декоративного патрубка добавилось ответвление с новым резонатором, где и поместился активный излучатель звуковых волн — актуатор.

Камера Гольмгольца работает как излучатель в противофазе

С ее помощью подавляются нежелательные нотки, портящие мелодику. А колонки выдают вместо стертых частот новые, исправляющие песню мотора. Резонируют при этом не мембраны и язычки, а трубы, рождая столь милые уху обертона духовых инструментов.

Акустическая конструкция позволяет вытянуть из тракторного тарахтения благородный баритон. Технология оказалась полезной для коррекции певческих способностей дизелей.

Фото: Audi

К примеру, Audi применила актуаторы для спортивного внедорожника SQ7 с 8-цилиндровым дизелем 4.0 TDI. Тянет он отменно, но мелодикой в голосе был не богат. Однако актуаторы помогают подтянуть частоты до уровня, соответствующего премиальному шильдику V8.

А вот компания BMW с помощью актуаторов корректируют практически все дизеля, идущие с пакетом M Performance. А это 6-цилиндровые рядные «шестерки» и турбочетверки 18d, 20d, 25d, 28d для второй, третьей и четвертой серии. Хотя там песня уже не та. Дизельная «четверка» заметно проигрывает «шестеркам» и «восьмеркам».

Active Sound System обладает несколькими голосами и управляется через бортовое меню. Driving Experience Control. В режимах ECO PRO и COMFORT система лишь корректирует нервное тарахтение и помогает глушителям справляться с нежелательными резонансами. А вот в SPORT и SPORT+ она разворачивается в полную силу и наполняет пространство горячими эмоциями.

Но звук активных колонок в трубах априори неспособен быть слишком громким, так как возможности динамиков не безграничны. А ведь настоящий трепет окружающие испытывают лишь когда их обдает 250-герцевым архетипическим рыком на 90 дБ. Как этого добиться?

Прямоток для американца

Мастера гаражного тюнинга пробивают в глушителях дырки отверткой в надежде получить побольше децибел. Примерно по такому жк принципу идут спортивные инженеры. Правда дырку они проделывают только одну и закрывают ее управляемым электроклапаном.

На спортивных трассах есть послабления по экологическим требованиям, и допуски по шуму подбираются к 90 дБ. Грех не пореветь всласть

Это и позволяет электронный клапан. В повседневной жизни, когда клапан задраен, газы выхлопа идут через все круги подавления. А вот на треке, где кричать можно, прямоточная магистраль открывается, и газы бьют в обходную трубу, мимо банок глушителей.

Фото: Jessica Lynn Walker

Chevrolet Performance таким образом обогатило голос Corvette. Этот спорткар держится за V8 как за часть американской традиции. Клапан здесь как нельзя кстати. На широких спортивных полигонах или на просторах хайвеев можно вдуть в трубы максимальную энергию.

Такое же устройство монтируется и на Camaro с 5-литровыми моторами. Есть оно и на 2,0-литровых 238-сильных машинах с турбонаддувом. Но такой клапан у даунсайзингов не даст нужного эффекта и выступает как украшение. Прежде чем усиливать голос, его необходимо исправлять в резонаторах.

Огонь и титановые трубы

Но самая сложная система звука реализована в титановом выхлопе на Nissan GTR. Правда установлен там не 4-цилиндровый агрегат, а V6. Расхождение по герцам у «шестерок» с «восьмерками» кратно полуторному множителю. И с применением хитрых приспособлений можно подтянуть голос к идеалу. В GTR используется многоступенчатые настройки, включающие и физические резонаторы и альтернативный прямоток, электронный шумодав в салоне и динамики в качестве симпозера.

Фото: Nissan

В городском ритме автомобиль нем, как рыба. Однако с переключением рычажка трансмиссии в положение «Трек» происходит метаморфоза. Электромагнитный клапан, пускает поток газов мимо глушителя. Прибавки в мощности «прямоток» не дает из-за навешанных катализаторов. Но звук получается громким.

На полигоне аппарат ревет на пределе разрешенных значений в 90 дб

Вживую GTR удалось послушать на автодроме Формулы 1 в Сочи. Автомобиль оглашал окрестности, словно поршневой истребитель на бреющем полете. Но от добра добра не ищут, и «прямоток» выдает сюрприз под названием «exhaust drone». При определенных частотах громкий орган под днищем рискует войти в резонанс с конструкцией, и материализуется гул, отвлекающий от наслаждения.

Фото: Nissan

Чтобы подавить нежелательные вибрации приходится прибегать к помощи Active Sound Enhancement (ASE). Этот комплекс приборов вооружен микрофонами внутри салона, а так же под капотом. Компьютер пользуется данными о вращении вала мотора, электроника фиксирует начало резонанса и компенсирует нежелательное гудение акустическим противофазным излучением из динамиков мультимедийной системы. За счет чего и удается ликвидировать посторонние шумы и усилить басовитый баритон V6.

Но приглушить вибрации еще полдела. Для превращения V6 в V8 требуется добавить правильных частот. Этот финт проделывает аудиосистема в диапазоне от 200 до 450 Гц. Правда обману подвергаются седоки внутри автомобиля. Снаружи слышен подлинный треск V6.

Динамиков в трубах у GTR нет. Зато присутствует клапан, как у Corvette. Если его закрыть, то GTR становится тихим, как легковушка.

В общем, чем жестче экологические требования, тем сложнее озвучивать автомобиль. То ли еще будет! Самые «безвредные» машины на электричестве вообще лишены голоса, и инженерам приходится выдумывать искусственные трещетки, чтобы хоть как-то обозначать их на дороге.

Электронный звук

В этом году на международном автосалоне в Токио компания Nissan презентовала не только концепты, но и звук «Canto» для электромобилей будущего. Дело в том, что электрокары на малых скоростях беззвучным и пешеходов необходимо предупреждать о их появлении, иначе недалеко от беды.

Звук решили делать не простой, а экологичный. Вместо рычащего баритона автомобиль должен запеть магическим фальцетом. Для реализации идеи нашлись музыканты, написавшие футуристическую мелодию, которая мгновенно улавливается слухом и одновременно не раздражает окружающих. Трескотня уступила место колокольчику и высокочастотной песне, похожей на журчание воды.

К слову, название «Canto» переводится с латыни как «я пою». Работает искусственный голос до 30 км/ч

Система Approaching Vehicle Sound for Pedestrians (VSP) состоит из встроенной в ветровое стекло камеры, умеющей распознавать пешеходов и велосипедистов, а так же шести динамиков, формирующих объемный звук. Если по курсу автомобиля виден человек, то колонки выдают направленный акустический луч для отпугивания пешехода.

Громкость сигнала почти на 5 дБ ниже, чем шум, производимый автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, но распространяется он дальше, за счет высокой частоты. Тем самым, слышат автомобиль только те люди, которые преграждают ему путь. Жильцы окрестных домов наслаждаются тишиной. Как утверждается, акустическими излучателями VSP будут оборудованы все электрокары Nissan.

Владимир Гаврилов

Глушитель. Что же делает тише звук двигателя?

Деталь, без которой ваш автомобиль не поставят на учёт, которая снижает объём выхлопных газов в атмосфере. Простой и в тоже время сложный глушитель. Как он работает?

Глушитель работает за счёт особого свойства сопротивления потоку газов, вылетающих из двигателя. Данная особенность позволяет двигателю приобретать большую мощность, уменьшая расход автомобиля и сохранение экологии. Также это устройство уменьшает уровень шума вашего двигателя, из-за своей хитрой конструкции.

Данное устройство хоть и находится в перечне важных, но оно не вечное. Изнашивается глушитель, как и любая металлическая деталь, находящаяся на улице. Иногда наши идеально ровные дороги тоже вносят свой вклад в жизнь и здоровье глушителя. Быстрая езда, при которой глушитель сильно нагревается, тоже не пройдёт незаметно.

На пальцах

Выхлоп автомобиля подвержен прямому воздействию технологического прогресса, и улучшается постоянно, оказывая влияние на все параметры вашего автомобиля. Но до сих пор нет разницы в составных частях устройства глушителя. Классическое устройство глушителя состоит из четырёх частей: катализатор, приёмная труба, резонатор и сам глушитель.

Самая неважная деталь глушителя — приёмная труба, которая забирает выхлопные газы из выпускного коллектора и передаёт их катализатору. В приёмной трубе есть виброкомпенсатор, гофрированый металлический цилиндр, который принимает на себя вибрацию от двигателя, и удерживает её от попыток проскочить на остальную выхлопную систему.

Следующим элементом идёт катализатор. Он дожигает остатки несгоревшего бензина. Кроме того, в данном устройстве окись углерода будет переходить в наименее вредную фазу. Такой элемент выхлопной системы составляет бачок, в котором находится металлический или керамический элемент, который имеет вид сот. Через такие элементы все выхлопные газы, при их проходе, будут преобразовываться посредством определенных химических реакций.

После катализатора уже находятся резонатор и сам глушитель. Эти элементы снижают шум посредством гашения за счёт сглаживания всех периодов эксплуатации мотора. Резонатор, по сути, это бачок, который имеет перфорированную трубу. Сам же глушитель, вернее, его устройство — это самый сложный элемент, и на пальцах его строение не объяснить.

Глушитель, и как он работает

Современный мир глушителей огромен и разносторонен. Конструкция его может зависеть от модели и марки машины, типа и объема двигателя, самого производителя, которые не всегда придерживаются определенной геометрии.

Принцип устройства глушителя очень простой: устройство замедляет поток газов для сглаживания отдельных тактов работы мотора. Формат этого устройства может быть любым, и производители тут не ограничены ничем.

Немаловажно строение и проекция самой выхлопной системы транспортного средства, способности сглаживания потолка выхлопных газов и тому подобное. Конечно же, самая большая нагрузка будет приходится непосредственно на устройство глушителя, который должен иметь достаточно внушительный объем и соответственное строение. Если заглянуть в разрез глушителя, то устройство будет напоминать определенное количество трубок с перегородками и перфорацией. Тем не менее, в таком устройстве все силы производителя на тотальном использовании необходимого объема.

Износ глушителя. Причина и следствие

Самая распространённая поломка у глушителя — прогар. Сварные швы в местах крепления и соединения перегородок и трубок делаются обычной сваркой. Данные швы будут подвергаться влиянию влаги и температуры, и если на таком шве появляется трещина — влага и вибрация сделают своё дело и устройство развалится.

Вторая поломка — это прогар минеральной ваты, которая располагается внутри выхлопной системы. Некоторые производители экономят на материале и используют дешёвые материалы. После выгорания ваты ваш автомобиль начинает извергать жуткий и громкий звук.

Послесловие

От того, как работает глушитель, зависит комфорт водителя, пассажиров и пешеходов. Так, при длительной эксплуатации повышенный шум может причинять серьезные неудобства. На сегодняшний день установка в конструкции прямоточного глушителя для автомобиля, перемещающегося в городской черте, является административным нарушением, которое грозит штрафами и предписанием о демонтаже устройства. Связано это с превышением норм шума, заданных стандартами.

Выхлопная система «Активный звук» | MPOWER.LT

«Автомобиль – это не роскошь, а средство передвижения» – всем известная фраза. Однако для большинства из нас это не только комфортное средство передвижения, но и едва ли не член семьи, «дорогая игрушка», на которую мы тратим много свободного времени и денег. И всё это можно объяснить. Современный образ жизни вынуждает нас проводить в автомобиле по несколько часов в день (а иногда и полдня), поскольку мы работаем, развлекаемся и путешествуем с помощью автомобиля. Поэтому мы выбираем такое транспортное средство, которое нас удовлетворяет и очаровывает, и у которого имеется частица «индивидуальности», выделяющая определенный автомобиль из множества других транспортных средств. Вот почему тюнинг, а точнее, тюнинг выхлопных систем – прекрасный повод реализовать вышесказанное. Все мы разные, поэтому и тюнинг выхлопной системы понимаем по-разному. Одному достаточно незначительных внешних и/или звуковых изменений, а другому подходит только прямой выхлоп или спортивный его вариант. А также встречаются и такие, кто не сможет «спокойно жить», пока его «гольф» не станет максимально похож на болид «Формулы-1» (шутка). Именно по этой причине мы выделили основные типы тюнинга выхлопа:

– тюнинг выхлопной системы
– управление звуком выхлопа по телефону (новинка!)
– разводка выхлопной системы
– изменение звука (тише/громче)
– увеличение мощности

Тюнинг выхлопной системы

Очень часто тюнинг рассматривается как внешние изменения автомобиля. Что касается выхлопной системы, то чаще всего это раздвоение выхлопа. Для таких работ предоставляется выбор среди множества форм насадок на глушители: круглые, квадратные, прямоугольные. Они производятся из нержавеющей стали, выглядят стильно и в значительной степени изменят внешний вид Вашего автомобиля при минимальных затратах времени и денег.

Разводка выхлопной системы

Более серьезным изменением внешнего вида Вашего автомобиля по сравнению с первым вариантом является разводка выхлопной системы. Всё достаточно просто – выхлопная труба, которая находится с одной стороны, разделяется на две таких трубы. Такая симметрия придает транспортному средству внушительности и создает позитивное впечатление. Можно выбрать из нескольких вариантов: вывести трубы справа и слева от заднего бампера, центрировать обе трубы или использовать тюнингованный бампер с интегрированными насадками. Окончательный вариант зависит только от Ваших желаний.

Изменение звука

Еще один популярный тип тюнинга – изменение звука. Чаще всего просят усилить звук выхлопа и сделать его более низким по звучанию. Диапазон звучания также подбирается по пожеланию клиента. Можно разнообразить звук путем использования X-пайп и H-пайп, эксклюзивные и оригинальные звуковые эффекты можно получить при использовании выхлопа с 4 насадками, когда достигается резонанс. К тому же, при увеличении диаметра труб улучшается прохождение газа и заполнение цилиндров, а тем самым увеличивается и мощность, а также крутящий момент.

Увеличение мощности

Наиболее ценный и одновременно сложный и дорогой тип тюнинга – увеличение мощности. Как известно, глушитель выполняет несколько функций: выхлоп газов из двигателя, снижение уровня выброса опасных веществ в атмосферу, уменьшение звука и вибрации. Однако всё это несколько снижает мощность двигателя. Для обычного автомобиля это не является критичным местом, но для спортивного автомобиля утрата мощности имеет решающее значение. Поэтому в отношении спортивных автомобилей применяются совсем иные решения по выхлопу – увеличение диаметра труб, резонаторы напрямую, даунпайпы, разводка выхлопной системы.

Как Вы можете видеть, существует достаточно много способов усовершенствования выхлопной системы Вашего автомобиля. Вам лишь остается принять решение: просто изменить внешний вид и звук выхлопа, интегрировать прямоточный глушитель, гофру глушителя или полностью заменить всю выхлопную систему – это зависит только от Вашего желания и возможностей.

Muffler Education — Circle Track Magazine

Чтобы понять сложность автомобильного глушителя, особенно предназначенного для гоночных или высокопроизводительных двигателей, необходимо включить некоторые базовые информационные компоненты. Давление расширения в конце сгорания излучается при уровнях энергии, намного превышающих атмосферное давление, что часто приводит к неприятным звукам. Это может быть приятно или нет. Что касается гоночных двигателей, то этого становится все меньше, особенно в областях с растущими экологическими проблемами.

Звук и поток Вот аналогия, которую следует рассмотреть. Допустим, вы стоите на берегу ручья или любого текущего ручья. Движущаяся жидкость имеет вес (или массу) и скорость, поэтому она отображает кинетическую энергию (К.Е.). Сколько К.Е. он содержит в зависимости от количества обоих этих элементов: массы и скорости. В выхлопном потоке работающего двигателя нашим примером теперь является выхлопной газ, и количество K.E. он отображает все еще функцию его массы и скорости. Достаточно просто.

Теперь предположим, что вы бросили камень в воду. Создается рябь, которая уносится вместе с движением воды. Эти возмущения подобны звуковым волнам в потоке выхлопных газов.

Продолжая наш пример, давайте предположим, что кусок проволочной сетки помещен поперек потока прямо под выступом камня. Когда волны проходят через сетку экрана, некоторая энергия рассеивается, а волны, которые возникают с другой стороны, имеют другой размер и форму, обычно уменьшенные.Происходит обмен энергией или преобразование, когда волны взаимодействуют с проволокой экрана, что приводит к преобразованию энергии из одной формы в другую.

По сути, это то, что происходит, когда нагретые выхлопные газы под высоким давлением покидают пространство сгорания двигателя и попадают в «заглушенную» выхлопную систему.

Технически звук можно определить как изменение давления или смещения частиц, распространяющееся в упругой среде, вызывающее колебания давления. С практической точки зрения звук выхлопа двигателя может быть приятным, не имеющим последствий, либо вредным.Его энергия может уменьшаться или поглощаться при прохождении через среду или при ударе о поверхность. Оба могут использоваться и используются в качестве автомобильных глушителей, гоночных или иных.

Звук в вакууме? Если у вас есть атмосфера внутри контейнера (в данном случае глушитель), значит, существует среда, через которую могут распространяться звуковые волны. При понижении атмосферного давления плотность этой среды уменьшается, что снижает ее способность перемещать звуковые волны. Хотя в глушителе вряд ли будет чистый вакуум, способность создавать и поддерживать зоны низкого давления внутри глушителя эффективно увеличивает его способность глушить звук.Для достижения этой цели можно спроектировать внутренние части глушителя.

Частота и амплитуда звука Строго говоря, мы можем определить акустическую частоту как количество звуковых волн (в секунду), проходящих через любую точку звукового поля (любую среду, через которую движется звук). Единицы звуковой частоты обычно измеряются в циклах в секунду. Поскольку звук — это слуховое ощущение, условия, описывающие его присутствие, относятся именно к тому, что мы можем слышать.

Например, силу звука можно определить как его амплитуду. Сильные звуки имеют большую амплитуду. Комбинация высокой частоты и большой амплитуды обычна в глушителях для автомобильных двигателей, особенно в гоночных двигателях. Кроме того, в нагретой среде звук распространяется быстрее, чем в более холодной. В результате глушители гоночных двигателей подвергаются воздействию высокочастотных звуковых волн большой амплитуды в горячих выхлопных газах, что усложняет конструкцию глушителя.

Существует также проблема изменения частоты, которую можно решить в глушителе. Поскольку одни звуковые частоты более приятны (или менее опасны для уха), чем другие, можно разработать глушители, которые отменяют (или изменяют) определенные звуковые частоты, позволяя другим оставаться в смеси звуков выхлопа.

Многие гонщики могут удивиться, узнав, что можно спроектировать глушители для снижения определенных звуковых частот, при этом обеспечивая условия низкого противодавления. Глушители этого типа часто характеризуют сетку перегородок, а не комбинацию перегородок и упаковочного материала. Для целей этого обсуждения перегородки могут включать в себя трубки с углублениями или перфорацией, а также углубления, похожие на жалюзи, которые либо поглощают, либо отражают волны давления.

Устройство, называемое резонатором Гельмгольца, часто используется для изменения тона (частоты и амплитуды) выхлопных импульсов.По определению, этот тип резонатора характеризуется корпусом, который сообщается с условиями внешнего давления посредством небольшого отверстия, обычно трубки (см. Иллюстрацию Гельмгольца). В зависимости от объема резонатора и сообщающейся трубки, резонаторы Гельмгольца будут резонировать на одной частоте, тем самым влияя на звук выхлопа на этой частоте.

Противодавление выхлопных газов Исторически глушение или ослабление звуков выхлопа двигателя достигалось путем добавления системы, которая также препятствует свободному потоку выхлопных газов, увеличивая противодавление.Низкое противодавление важно, потому что мы пытаемся избавить двигатель от побочных продуктов сгорания — частиц или остатков, которые не склонны сгорать во второй раз.

Неэффективная выхлопная система (с глушителем или без) может привести к тому, что эти остатки останутся в пространстве сгорания, не только предотвратив попадание свежего воздуха / топливных смесей в следующий цикл, но также уменьшив тепло сгорания за счет разбавления топливного заряда. Хотя могут быть случаи, когда желательна мера противодавления, особенно при низких оборотах, и для предотвращения «переполнения» цилиндров, в большинстве случаев это не так.Противодавление также вызывает естественную рециркуляцию выхлопных газов. Это снижает температуру горения и снижает количество оксидов азота, которые неэффективны для оптимальной мощности. В гоночном двигателе предотвращение загрязнения сгорания является одним из правил производства мощности. Поэтому нам не нужны гоночные глушители, которые способствуют возникновению противодавления или вызывают его.

На противодавление также влияют рабочий объем поршня, выходная мощность и частота вращения. При прочих равных условиях противодавление (и звук выхлопа) увеличивается с увеличением числа оборотов.При выборе глушителя важно учитывать все эти элементы.

Открытые трубы и глушители Это совокупность скачков давления (цикла) в выхлопной системе двигателя, которые влияют на его выход по звуку и мощности. Представление о том, что открытый выхлоп всегда обеспечивает максимальную мощность, не обязательно верно. Примеров предостаточно, но вот один, который раскрывает суть проблемы:

Рассмотрим одноцилиндровый двигатель, работающий с постоянной частотой вращения. Его выхлопная система представляет собой простую открытую трубу.Визуально кажется, что нет никаких ограничений для потока. Однако, удлиняя или укорачивая эту трубу, мы обнаруживаем соответствующее изменение скорости вращения. Если к выхлопному тракту не добавлено никаких физических препятствий (например, глушителя), как можно изменить частоту вращения двигателя, просто изменив длину трубы? Все просто: чем длиннее труба, по которой должны проходить выхлопные газы, тем выше противодавление.

Так что, если бы мы установили устройство, изменяющее энергию (возможно, глушитель), которое помогало бы чистому потоку, рассматривая звуковое давление как отдельную проблему.Теперь мы переходим к настройке выхлопной системы, снижая эффективное противодавление, создаваемое открытой выхлопной системой. Для сравнения, можно сказать, что глушитель с такой конструктивной задачей дает больше лошадиных сил по сравнению с открытым выхлопом.

В случаях, связанных с настройкой выхлопа этого типа, снижение давления на выходе из системы приводит к уменьшению противодавления. Если глушитель спроектирован так, чтобы его давление на выходе было ниже давления на входе, устройство становится своего рода односторонним клапаном, который повышает эффективность сгорания за счет уменьшения загрязнения в пространстве сгорания.Однако такой глушитель должен также предотвращать атмосферное давление, вызывающее обратный поток в периоды низкого давления в глушителе, например, во время перекрытия клапана, если его можно квалифицировать как «односторонний» клапан.

Глушители, противодавление и перекрытие клапанов Если противодавление снижается путем установки более эффективных глушителей, тогда существует возможность вернуться к вопросу перекрытия клапанов и того, как его уменьшение может увеличить мощность. То же самое верно и в обратном порядке, если вы устанавливаете глушители впервые или даже регулярно их включаете и выключаете.Некоторые изменения фаз газораспределения могут быть в порядке.

Если термин продувка подходит (продувка — это эффект условий низкого давления в выхлопном тракте, втягивающих сгоревшее содержимое цилиндра в выхлопную систему при открытии выпускного клапана), ее эффективность улучшается с увеличением перекрытия. . В течение этого периода в клапанах атмосферное давление может «видеть» всю дорогу, от места, где воздух входит, до места, где он выходит из двигателя. Это может нанести ущерб калибровке карбюратора и чистому объемному КПД (или крутящему моменту).Добавление глушителя может не только повлиять на сигналы дозирования топлива карбюратора, но его влияние на эффективность сгорания также вызывает изменения в начальной синхронизации зажигания. Как правило, по мере увеличения противодавления сигналы дозирования топлива ослабевают, эффективность сгорания падает, и требуется больше времени зажигания для зажигания и поддержания горения. Кроме того, может потребоваться увеличить перекрытие клапанов и / или задержать кулачок для увеличения мощности на более высоких оборотах, когда загрязнение ухудшается (меньше времени для удаления остатков из цилиндров).

Следствием этих условий является то, что происходит при уменьшении противодавления. В этом случае эффективность сгорания должна улучшиться. Но может случиться так, что цилиндры могут стать «избыточными», что приведет к снижению объемного КПД, поскольку свежий воздух / топливные заряды проходят через пространство сгорания во время перекрытия. Эту возможную потерю мощности можно устранить, сократив период перекрытия, в частности, закрыв впускной клапан.

Кроме того, из-за возможности повышения эффективности сгорания (уменьшение загрязнения воздуха / топлива) часто можно уменьшить момент зажигания. Учтите это: за счет задержки точки зажигания на кривошипе создается меньший отрицательный крутящий момент, что приводит к более высокому чистому крутящему моменту (увеличенному IMEP) и более низким характеристикам на низких оборотах, особенно при ускорении на выходе из поворотов и при обгоне. o речь идет не только о глушителях и их шумопоглощающих свойствах. Компаньоны и соображения по настройке — ключ к тому, чтобы максимально использовать приглушенную ситуацию.

Если вы уделите должное внимание компонентам двигателя, на которые влияет установка глушителя, можно минимизировать потери мощности из-за увеличения противодавления.В целом, гоночный двигатель должен представлять собой интегрированный пакет деталей, которые работают для оптимизации объемного КПД в типичном диапазоне оборотов, который наблюдается в гонке. Правильно разработанные диапазоны крутящего момента больше способствуют успеху на трассе, чем максимальная мощность. Нет причин, по которым установка глушителя должна отвлекать от этой концепции. Это просто хороший, здравый совет.

Критерии субботнего и вечернего выбора гоночных глушителей Слабая тема здесь, в основном из-за множества задействованных переменных.Но вот несколько рекомендаций:

* Если вы столкнулись с заглушением гоночного двигателя, узнайте, какие ограничения звука налагаются. Нет причин снижать уровень звука ниже необходимого, особенно если у вас есть выбор среди глушителей.

* Предположим, вы участвуете в гонке в области (или классе), требующей использования специального глушителя. Если это так, конкурентное игровое поле выравнивается. В этом случае критически важно оптимизировать все остальные аспекты движка, как описано в этой статье.

* После установки глушителя следите за температурой охлаждающей жидкости двигателя. Хотя противодавление может способствовать загрязненному сгоранию и снижению температуры пламени, оно также имеет тенденцию заставлять двигатель сохранять тепло в блоке двигателя и головках.

* Если глушитель, который вы установили, не обеспечивает особенно низкое противодавление, не удивляйтесь, если экономия топлива на трассе снизится, особенно если вы обнаружите, что для восстановления производительности требуется дополнительная струйная очистка.

* Глушители, допускающие низкое противодавление, фактически требуют от вас переосмысления фаз газораспределения, особенно периодов перекрытия клапанов.Во многих случаях короче — это норма.

* По возможности используйте переходную трубу между коллекторами. Это обеспечивает гашение звуковых импульсов и некоторое снижение шума. Вы можете обнаружить, что глушитель с меньшими ограничениями в сочетании с перекрестной трубой поможет вам достичь требуемых уровней шума и сохранить рабочие характеристики на открытой трубе.

* В целом глушитель — это дополнительный тюнинговый объем в выхлопной системе. Если есть возможность, поэкспериментируйте с его размещением вдоль выхлопной трубы. Вы, вероятно, найдете место, которое превосходит другие по длине.Один из способов определить это место — покрасить глушитель, запустить машину на некоторое время, а затем найти место, где на гильзе было выжжено наименьшее количество краски. Это сигнал для места, которое сводит к минимуму противодавление используемого вами глушителя.

* В подавляющем большинстве случаев длина выхлопной трубы, выходящая за конец глушителя, улучшает его рабочие характеристики как с точки зрения шумоподавления, так и с точки зрения мощности. Обычно оба хороши.

ПроизводителиBorla Performance IndustriesDept.CT095901 Эдисон DrOxnard, CA 93033805 / 986-8600

FlowmasterDept CT092975 Dutton AveUnit 3Santa Rosa, CA 95407707 / 544-4761

DesignDept. CT0911252 Sunco DrRancho Cordova, CA 95742916 / 635-8108

5 основных элементов настройки двигателя | ТЮНИНГ

ТЮНИНГ

5 основных элементов тюнинга двигателя

Детали впускные

Чтобы повысить эффективность впуска, самое важное — удалить все, что может стать препятствием, и беспрепятственно направить воздух в двигатель. Однако стандартный воздухоочиститель разработан для снижения шума всасывания и предотвращения засорения фильтра в течение длительного периода использования в различных условиях. Это делает штатную систему воздухозаборника очень неэффективной с точки зрения производительности. Это похоже на марафон в противогазе!
HKS разработала и создала Super Hybrid Filter и Super Power Flow как часть своей линейки воздухозаборников. Супергибридный фильтр — это стандартный фильтр заменяемого типа, в котором используется стандартная коробка воздухоочистителя и заменяется фильтр на фильтр, обеспечивающий больший поток воздуха, тем самым повышая общую эффективность всасывания.Комплект Super Power Flow удаляет корпус воздухоочистителя и заменяет его узлом открытого типа с фильтром, который способен справиться с требованиями более высоких уровней настройки. Хотя эти системы впуска сменного типа воздушной камеры способны обеспечить повышенную эффективность забора воздуха, цикл обслуживания короче, чем у стандартного воздушного фильтра, и поэтому для поддержания оптимальной производительности требуется регулярное обслуживание.

Детали выхлопной системы

Основы настройки выхлопа заключаются в увеличении эффективности выхлопа, но неверно предполагать, что наименьшее сопротивление приводит к наивысшей эффективности.При снятии глушителя сопротивление выхлопа радикально снижается, но также уменьшается крутящий момент двигателя, что отрицательно сказывается на запуске и ускорении транспортного средства, поэтому необходимо иметь правильную величину противодавления (сопротивления) выхлопных газов. Выпускные коллекторы являются хорошим примером этого, когда можно изменять характеристики двигателя с помощью формы, стыков и длины коллектора. Выхлопная система играет жизненно важную роль в выбросах выхлопных газов и уровне шума автомобиля. Стандартные глушители, как правило, имеют крутые изгибы и раздробленные участки, чтобы снизить производственные затраты и снизить затраты на компоновку.Особое внимание в конструкции уделяется снижению уровня шума и увеличению крутящего момента на самых низких оборотах двигателя. Спортивные глушители имеют более плавные изгибы для повышения эффективности выхлопной системы, и каждая система настроена на конкретный автомобиль, чтобы спортивные автомобили могли иметь эффективную мощность во всем диапазоне оборотов, в то время как седаны и универсалы будут уделять больше внимания созданию крутящего момента. Звук также настраивается в соответствии с приложением, в то же время давая достаточно, чтобы констатировать его присутствие. Турбины (подробнее позже) используют энергию выхлопных газов для выработки мощности и, таким образом, становятся сопротивлением в выхлопной системе, поэтому глушители для автомобилей с турбонаддувом имеют меньшее сопротивление по сравнению с автомобилями NA.В зависимости от типа транспортного средства и глушителя можно повысить уровень наддува и добиться значительного увеличения мощности.

Stock Глушитель

Обычно угол изгиба патрубков штатных выхлопных систем достаточно острый, потому что при проектировании системы основное внимание уделяется затратам, снижению шума и низкому крутящему моменту. Глушитель представляет собой конструкцию переборки, которая отводит выхлопные газы с перегородкой внутри глушителя.

Спортивный глушитель

Выхлопные системы спортивного типа обычно ориентированы на повышение эффективности выхлопа; следовательно, угол изгиба трубы ровный, а глушитель представляет собой прямую конструкцию, через которую труба проходит прямо внутри глушителя.Уровень шума выхлопных газов имеет тенденцию становиться выше, но в последнее время все чаще используются бесшумные выхлопные системы спортивного типа.

Металлический катализатор

улучшил как эффективность выхлопа, так и очищающие свойства

Катализатор очищает выхлопные газы, делая их менее вредными для окружающей среды. Катализатор имеет мелкоячеистую структуру с множеством крошечных отверстий, препятствующих потоку выхлопных газов. Если рассматривать только эффективность выхлопа, наилучшие результаты будут достигнуты при удалении катализатора, но это приведет к выбросу большого количества вредных газов в атмосферу и сделает звук выхлопа очень громким. По этим причинам снятие катализатора с автомобиля запрещено законом во многих странах. Чтобы решить эту проблему, был разработан металлический катализатор с ячейками HKS 150, который имеет гораздо более крупную сетку (ячейку), что обеспечивает более эффективный поток выхлопных газов, сохраняя при этом очищающие свойства благодаря инновационному дизайну, сочетающему эффективность с социальной ответственностью.

Перейти к HKS EXHAUST Products

Принудительная индукция

Что такое турбокомпрессор?

Используя энергию выхлопных газов двигателя, лопасти, подобные тем, что используются в ветряной мельнице, вращаются с помощью компрессора, установленного на той же оси.Это сжимает воздух и нагнетает его в двигатель, позволяя получить от двигателя более высокую мощность. Количество воздуха (давления), нагнетаемого в двигатель, называется давлением наддува, и его можно регулировать, контролируя количество выхлопных газов, проходящих через турбонагнетатель. Эта регулировка выполняется с помощью перепускного клапана, который находится между двигателем и турбонаддувом и может выпускать выхлопные газы, не проходя через турбонаддув. Это активируется давлением компрессора.
Повышая давление наддува, двигатель может всасывать больше воздуха, но из-за ограничений в мощности двигателя и экстремального сгорания (известного как детонация или детонация) давление наддува ограничено.Стандартное давление наддува обычно ограничено большим запасом прочности, чтобы справиться с широким спектром применений, а также по экологическим причинам.

2 типа перепускного клапана

Байпасные клапаны делятся на 2 основных типа. Типы приводов и типы перепускных клапанов. Оба работают, открывая перепускной клапан при достижении заданного уровня наддува и позволяя выхлопным газам выходить без прохождения через турбонагнетатель, что предотвращает дальнейшее повышение наддува.Оба они выполняют одну и ту же работу, но привод является компактным и может быть выполнен как единое целое с турбоагрегатом, в то время как перепускная заслонка требует трубопроводов и фитингов перед турбонаддувом, пропускная способность байпаса может быть увеличена на перепускной заслонке, что дает более стабильные настройки наддува. Исходя из этих характеристик, обычно приводы используются на стандартных и небольших турбинах, в то время как перепускные клапаны используются на более крупных турбинах для приложений с большей мощностью.

Что такое «Boost Up»?

За счет увеличения количества нагнетаемого воздуха в двигатель увеличивается сила взрыва, что увеличивает мощность двигателя.«Повышение» увеличивает консервативные уровни прироста акций, чтобы полностью раскрыть потенциал сетапа акций. Наиболее распространенный способ повышения наддува — установка контроллера наддува EVC (электронный контроллер клапана). Также можно заменить привод на более прочную пружину. Хотя форсирование — это относительно простой способ увеличения мощности, существует множество возможных осложнений, таких как детонация управления подачей топлива или прекращение форсирования, которые могут привести к возможному повреждению двигателя, поэтому важно знать возможности автомобиля.

Что такое «Турбо-своппинг»?

Turbo Swapping — это следующий шаг по сравнению с ускорением. Ограничения стандартного турбонаддува могут быть легко достигнуты, и те, кому нужно больше, могут заменить свой турбо на тот, который может обрабатывать больший воздушный поток.
Обычно можно подумать, что с одним и тем же двигателем и давлением наддува малый турбонаддув и большой турбонаддув будут производить одинаковую мощность. Однако это не так, и больший турбонаддув будет производить больше мощности.Это вызвано разницей в эффективности турбонаддува, поскольку турбонагнетатель каждого размера имеет давление наддува (расход воздуха), при котором он может работать наиболее эффективно, а использование неэффективного давления наддува вызовет повышение температуры воздуха, снижая плотность воздуха, тем самым уменьшая количество воздуха. в двигатель даже при том же давлении наддува.

Что такое интеркулер?

Интеркулер — это теплообменник (охлаждающее устройство), предназначенный для охлаждения воздуха, нагретого турбонагнетателем во время сжатия.
Популярная настройка в этой области включает добавление или замену промежуточного охладителя на более производительный и эффективный. Хороший интеркулер должен уменьшать сопротивление воздушному потоку (потерю давления), а также максимально снижать температуру воздуха. Это два противоположных свойства, поэтому добиться того и другого вместе сложно. HKS продолжила разработку промежуточных охладителей для достижения обоих критериев.

Что такое нагнетатель?

В отличие от турбонагнетателя, который использует мощность выхлопных газов, нагнетатель заимствует небольшую мощность непосредственно от двигателя для работы компрессора.В частности, для вращения компрессора чаще всего используют ремень и шкив от коленчатого вала двигателя. В результате компрессор будет работать на низких оборотах, обеспечивая хороший отклик с момента нажатия педали акселератора. В турбонагнетателе, в котором используется поток выхлопных газов, возникает задержка перед генерацией потока выхлопных газов, необходимых для работы компрессора. Однако при более высоких оборотах двигателя (об / мин) нагнетатели, использующие мощность двигателя, становятся менее эффективными, чем турбокомпрессор.

Обычные типы нагнетателей

Тип корней: 2 ротора сцепляются вместе и выталкивают воздух из корпуса.Большинство обычных нагнетателей относятся к этому типу. Поскольку нагнетатель типа Рутс не сжимает воздух внутри устройства, для получения большой выходной мощности может потребоваться корпус большего размера.

Центробежный тип: имеет форму турбины, но приводится в движение непосредственно двигателем, а не выхлопными газами. Внутренняя структура делится на несколько дополнительных подгрупп. HKS использует так называемый «тип привода с реакцией на крутящий момент» и с внутренним механизмом сжатия и тяги, способным обеспечить подходящее сжатие на всех оборотах двигателя.

Перейти к продукту HKS

Управление топливом

Для полного сгорания топлива необходимо примерно 15 г воздуха на каждый 1 г топлива (15: 1), и это называется стехиометрическим соотношением воздух-топливо. Однако на практике воздушно-топливное соотношение двигателя имеет тенденцию быть богаче топливом, чем стехиометрическое соотношение из-за таких условий, как распыление топлива (насколько хорошо топливо смешивается с воздухом) и охлаждающего эффекта, который топливо оказывает на двигатель.Датчик A / F (воздух-топливо) используется для измерения соотношения, и многие системы контроля запасов будут использовать датчик O2 для грубой регулировки. В нормальных условиях бортовой компьютер автомобиля измеряет количество воздуха, втянутого двигателем, с помощью расходомера воздуха и рассчитывает необходимое количество необходимого топлива. Это зависит от того, что транспортное средство находится в стандартных условиях, и после того, как количество воздуха изменится с помощью «наддува» или чего-то подобного, то заправку, как правило, следует отрегулировать в соответствии с требованиями. При настройке заправки можно использовать опыт, но использование измерителя A / F и регистратора данных, которые могут регистрировать различные различные параметры, является обычной практикой.
Компания HKS разработала F-CON как продукт, позволяющий контролировать заправку топливом. В сигнал форсунки вносятся изменения для регулирования объема топлива при различных обстоятельствах. Также можно изменить сигнал расходомера воздуха, чтобы компьютер запаса обнаруживал расход воздуха, отличный от того, который фактически присутствует, чтобы повлиять на заправку топливом. HKS AFR и FCD являются продуктами этого типа.

F-CON V Pro совместим с системами D-Jetronic

Во многих традиционных установках количество впрыскиваемого топлива рассчитывается с помощью расходомера воздуха с использованием того, что часто называют системой L-Jetronic.В системах L-Jetronic обычно используется датчик с горячей пружиной, который размещается во впускном трубопроводе, который может ограничивать поток воздуха, а также имеет ограничения на объем воздуха, который они могут измерять. Системы D-Jetronic используют датчик давления во впускном коллекторе для измерения количества присутствующего воздуха, что делает его более эффективным для воздушного потока. Системы D-Jetronic также называют «безвоздушными», а использование F-CON V Pro может превратить систему L-Jetronic в систему D-Jetronic.

Инструмент регулировки топлива для обеспечения полного сгорания

Зажигание

Самый популярный вариант при настройке системы зажигания — это замена свечей зажигания.Свечи зажигания имеют значение теплового диапазона, и, как правило, более низкие значения (тип с низким тепловым диапазоном) подходят для использования в более низких тепловых условиях, однако в более горячих условиях свечи зажигания могут вызывать детонацию (детонацию). Свечи зажигания с большим диапазоном нагрева хорошо работают при более высоких температурах, но могут вызывать более слабое зажигание при более низких температурах и, возможно, пропуски зажигания. Во время разгона или другой настройки взрывная сила в камере сгорания увеличивается, повышая температуру, что облегчает возникновение детонации, которое может привести к повреждению двигателя, и поэтому необходимо перейти на свечи зажигания с более высоким диапазоном нагрева.
Также важно контролировать момент зажигания, что обычно достигается с помощью компьютерного управления, например, заправки топливом. Время зажигания означает, когда сгорает топливно-воздушная смесь, и правильное время зажигания может варьироваться в зависимости от условий. Как правило, более раннее (расширенное) зажигание увеличивает мощность, но становится более восприимчивым к детонации, тогда как отложенное (замедленное) зажигание снижает вероятность детонации, но также имеет тенденцию к снижению мощности и реакции. Продукция HKS F-CON может точно настраивать угол опережения зажигания в зависимости от потребностей пользователя.

Детали системы зажигания, обеспечивающие получение сильных искр и надежное зажигание

Тайна того, почему двигатели V8 звучат так благозвучно

Конструкция машины, редакционный комментарий
4 мая 2000 г.

Когда я впервые научился водить машину, в нашей семье было множество автомобилей и пикапов, все с рядными шестицилиндровыми двигателями. Мое ухо привыкло к их звуку выхлопа, как к нормальному для всего автомобильного.

Однажды друг подвез меня на своем Ford V8, и я внезапно понял, что двигатели V8 сильно отличаются от шестерок. Если шестерка с трудом перебирала передачи и превращалась в надоедливый гул на скорости более 50 миль в час, то V8 нетерпеливо преодолевал высокие обороты на каждой передаче и издавал приятное мурлыканье на шоссе. Водители, которые устанавливали на свои V8 глушители Hollywood, слышали звук, похожий на глубокий булькающий звук, производимый бортовым морским двигателем, выхлопывающим через воду.

Я всегда задавался вопросом, почему тон V8 такой характерный.Я думал, что это как-то связано с импульсами выхлопа, чередующимися по тону или фазе, обманывая наш слух, заставляя думать, что он слышит только половину импульсов выхлопа, которые на самом деле производит двигатель.

Но что вызывает этот эффект? Присоединены ли шатуны к общим шейкам коленчатого вала, охватывающим ряды цилиндров, которые разнесены на 90 °, оставляя 270 °, прежде чем пара поршней снова установит последовательность зажигания? Или это акустическое явление из-за того, что выхлопные газы поступают из двух рядов цилиндров?

Когда я делал свои собственные настройки с зажиганием от прерывателя, я заметил, что искровые башни на крышках распределителя двигателей V8 расположены равномерно, как и у шестерок, поэтому интервал зажигания не может быть ответственным. Более того, V8, особенно с голливудскими глушителями, звучат примерно одинаково, независимо от того, питаются ли они кроссоверными трубами или отдельными двойными выхлопами. Когда стали популярны V6, я заметил, что они звучат как прямые шестерки, а не как V8. Итак, в целом выхлоп, идущий из двух рядов цилиндров, по-видимому, не имел большого отношения к звуку двигателя. Все это действительно озадачило меня, и я так и не смог понять, что вызывает характерную акустическую сигнатуру V8.

Теперь перенесем ленту на конец марта этого года, и помощник редактора Эми Хиггинс только что передала Ли Тешлеру свою статью об Indy 500.Из-за того, что в этом году в Indy используются новые коленчатые валы 180 °, в статье есть сегмент акустической сигнатуры, возникающей из-за кривошипов. Ли подумал, что объяснение Эми по этому поводу может быть технически неточным, и передал этот вопрос мне. Я согласился, что в этой части ее статьи могут быть некоторые технические недоработки.

Бедная Эми. Ли и я попросили ее глубже разобраться в этом вопросе и проверить то, что она написала. Это заняло много времени и потребовало у нее много дополнительной работы, но знаете что? Она была права с самого начала.Проблема заключалась в том, что мы с Ли не знали о двигателях столько, сколько мы думали.

Итак, теперь вы думаете, что статья Эми наконец ответила на мои вопросы об акустике V8. Что ж, ты ошибаешься. Статья отвечает на некоторые из них — до определенной степени. Но дополнительные технические объяснения от Oldsmobile, которые вы не увидите в статье, потому что они неуместны, как никогда сбили меня с толку.

Вот в чем проблема. Обычные автомобильные двигатели V8 с так называемым коленчатым валом 90 ° имеют нерегулярные интервалы между включениями, что объясняет раздвоение тона.Но инженеры Oldsmobile продолжают говорить, что цилиндры также срабатывают с интервалами 90 °, независимо от того, какой у вас коленчатый вал: 90 или 180 °. Таким образом, вы получаете нерегулярные интервалы выхлопа при регулярном зажигании. Если ты сможешь это понять, ты умнее меня. Однако мне стало легче, так это то, что представитель Oldsmobile сказал, что все это практически невозможно визуализировать. Я верю в это и до сих пор задаюсь вопросом, что именно такого особенного в автомобильных двигателях V8, благодаря которым они так хорошо звучат.

— Рональд Хол, редактор

Звуки выхлопа Muscle Car: как сделать звук вашего автомобиля огромным

Есть несколько способов улучшить звук выхлопа маслкара .Выхлопные газы влияют на характеристики автомобиля, поскольку они удаляют выхлопные газы из двигателя и позволяют новому свежему воздуху поступать в двигатель. Когда выхлопные газы не выходят из транспортного средства оптимальным образом, они по существу заглушают двигатель, не позволяя ему работать на пике. Модификация выхлопа может значительно увеличить общую мощность автомобиля, а также сделать его звучанием самого мощного и лучшего на трассе (или блоком, в зависимости от обстоятельств). Есть несколько вещей более приятных, чем грохот выхлопа автомобиля, который, кажется, служит напоминанием о мощности, которая находится под капотом.Усиление звука выхлопа дает иное, но не менее удовлетворительное ощущение, что автомобиль, которым вы управляете, — это сила, с которой нужно считаться.

Необходимые инструменты и материалы:

Набор головок
Набор гаечных ключей
Отвертки
Плоскогубцы (разные)
Ключи полумесяцы

Шаг 1. Замена глушителя

Устанавливаемые на заводе глушители рассчитаны на максимальное поглощение шума.Большинство глушителей, устанавливаемых на заводе-изготовителе или устанавливаемых на заводе, сконструированы таким образом, что выхлоп должен проходить через несколько камер типа «S» в глушителе, который поглощает тепло и звук. Заменив глушитель на глушитель с высокими эксплуатационными характеристиками, вы не только получите удовлетворительный звук , мощности двигателя, но и, вероятно, получите мощность и производительность двигателя.

Шаг 2: Добавьте или замените выхлопной наконечник

Насадка для выхлопа — это недорогое дополнение, работающее по принципу «подключи и работай». Они дают новую жизнь узким ржавым выхлопным трубам OEM и могут существенно изменить внешний вид выхлопной системы.Доступно множество стилей, которые просто зажимаются на существующей трубе и могут быть легко установлены. Вы можете получить желаемый громкий звук примерно за пять минут.

Шаг 3. Проведите оценку выхлопной трубы

Трубка, соединяющая выхлопную трубу вашего автомобиля, очень похожа на садовый шланг. Если в шланге есть перегиб, вы теряете давление и мощность. Выхлопные линии имеют тот же принцип и часто могут «перекручиваться», что создает заедание в потоке выхлопных газов.Это можно исправить с помощью так называемого станка для гибки оправки, который представляет собой особый тип машины, которая протягивает шар через выхлопную трубу, сглаживая любые «перегибы» в выхлопной линии. Это увеличивает поток выхлопных газов в вашей системе и обеспечивает максимальное поступление свежего воздуха в двигатель. Слишком маленькая трубка ограничит поток. Подумайте о полной замене труб, чтобы стимулировать воздушный поток и снизить противодавление в выхлопной системе.

Шаг 4. Рассмотрим турбокомпрессор

Многие производители предлагают послепродажные турбокомпрессоры или суперзарядные устройства.Они не только издают звук, которого хотят многие, но и повышают производительность за счет повышения давления воздуха, поступающего в цилиндр. Чем больше воздуха и топлива, тем больше мощность.

Музыка звука — анализ выхлопных газов становится научным

Несмотря на всю науку, которая применяется к инженерным системам транспортных средств, область автомобильных выхлопных газов остается областью, в которой отсутствует истинная методология — не столько в том, как она работает, сколько в разрушении звука, исходящего из выхлопной трубы.

Любой, у кого есть острый слух, может определить звуки, которые ему нравятся или не нравятся, но количественное определение того, что именно создает эти звуки, и как ими можно управлять и настраивать, — нечто более трудное.

Таким образом, поставщики автомобильных выхлопов, воодушевленные своими OEM-заказчиками, составляли обширные базы данных, чтобы включить в них все мыслимые звуки выхлопа, от мурлыкающего Lexus до ревущего Viper и дизельного пикапа Super Duty.

Когда поставщики комплектных выхлопных газов, такие как Arvin Industries и Tenneco Automotive, смогут гораздо более точно анализировать звуки и присваивать им цифровые значения, что, наконец, внесет объективность в процесс, который в течение многих лет полагался на субъективные уши инженеров.

В конечном счете, поставщики смогут создать для конкретного автомобиля любой звук, который пожелает заказчик.

Tenneco, например, продвигает свой «активный глушитель», концепция, которая разрабатывалась в течение нескольких лет и недавно была применена к прототипу Plymouth Prowler, говорит Роберт Парманн, вице-президент Tenneco по инженерно-выхлопным технологиям.

Стандартный пассивный глушитель был заменен системой «шумоподавления», а также динамиками (обычно по одному на выхлопную трубу) для создания более спортивного звука.Кроме того, система снижает противодавление выхлопных газов, что улучшает характеристики двигателя и увеличивает мощность.

Хотя пакет прототипа еще не производился, в прошлом году компания DaimlerChrysler Corp. принесла Tenneco награду Technology Role Model Award. Кроме того, это дало Tenneco возможность разработать аналогичную систему для более крупной платформы DaimlerChrysler. Эта система сейчас в разработке.

Tenneco также разрабатывает пакет послепродажного обслуживания для индивидуального звучания выхлопных газов, возможно, еще в ’01, г.- говорит Парманн. Цену пока рано говорить, но изначально эта штука не из дешевых.

Для мотоциклистов звук выхлопа — это все, будь то в автомобиле или мотоцикле. Harley-Davidson Motor Co. в последние годы пыталась получить государственный товарный знак для знаменитого низкого грохота своих мотоциклов на холостом ходу, отчасти потому, что конкуренты усердно пытались его скопировать. (Честно говоря, вы могли бы записать, как кто-то повторяет слово «картофель», и не за горами.)

Как и Tenneco, Arvin серьезно относится к количественной оценке звука, настолько серьезно, что он нашел в музыкальной индустрии эксперта с чувствительным слухом и образованием, который применил бы настоящую науку для анализа качества звука.

Арвин нанял Курта Цванцига, который сделал себе имя в звукозаписывающем бизнесе. Он провел сотни часов в студиях с музыкантами (нет, он не «открыл» никого крупного вроде кукол Гу Гу) и обучал студентов профессиональным техникам звукозаписи. На своей последней работе г-н Цванциг жил в Медине, штат Огайо, и занимался проектированием и строительством студий звукозаписи.

Он не искал новую работу два года назад, когда позвонил хедхантер и сказал, что Арвину нужен эксперт, который мог бы помочь компании лучше определить звуки, создаваемые ее выхлопными системами, а затем поделиться этой информацией с инженерами Арвина.

У Арвина была совместная исследовательская программа с Исследовательской лабораторией ВВС США на авиабазе Райт-Паттерсон в Огайо (см. WAW, февраль 1998 г., стр. 60) по созданию компьютерной программы для количественной оценки качества звука, но с тех пор этот проект был реализован. снято с производства. Г-н Цванциг продолжает некоторые из этих исследований.

Что привлекло Арвина в 32-летнем уроженце Иллинойса, так это его опыт и образование. Он получил степень по физике с акцентом на акустику в Университете Северного Иллинойса.

У него есть много вопросов по работе. «Серьезно ли заказчики заинтересованы в качестве звука и насколько далеко они пойдут, чтобы сделать это приоритетом? Улучшение этого качества будет стоить вам», — говорит г-н Цванциг. «Возможны ли вообще звуки, которые они хотят?»

В течение многих лет основной задачей поставщиков выхлопных систем было устранение плохих звуков. Но сегодня автомобили и легкие грузовики намного тише, чем раньше, во многом из-за улучшенной звукоизоляции. Некоторые роскошные автомобили настолько тихие, что трудно сказать, что они вообще работают.Таким образом, звуки, которые проникают в кабину, нуждаются в дальнейшем улучшении.

«Мы избавились от плохого звука, и теперь мы хотим сделать то, что осталось, более приятным», — говорит г-н Цванциг. «Если вы нажмете педаль, вы захотите услышать обороты двигателя. Если вы слышите и чувствуете это, у вас происходит сильное дрожание рук. Если вы этого не слышите, вам может не понравиться, если вы в маслкаре. Это как музыкальный инструмент в группе ».

В роскошном автомобиле, по его оценкам, 10% внутреннего шума исходит из выхлопной системы, в то время как в маслкаре это больше похоже на 30-40%.

научных статей, журналов, авторов, подписчиков, издателей

Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов Science Alert издает и разрабатывает названия в партнерстве с самыми престижные научные общества и издатели. Наша цель заключается в том, чтобы максимально широко использовать качественные исследования. аудитория.

Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуют в наших журналах. Есть масса информации здесь, чтобы помочь вам публиковаться вместе с нами, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.

2021 цены уже доступны.Ты может получить личную / институциональную подписку перечисленных журналы прямо из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, пожелает связаться с выбранным вами агентством по подписке. Направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки. в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.

Science Alert гордится своей тесные и прозрачные отношения с обществом.В виде некоммерческий издатель, мы стремимся к самым широким возможное распространение публикуемых нами материалов и на предоставление услуг высочайшего качества нашим издательские партнеры.

Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную форму в Интернете.В зависимости от характера вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.

Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) стремится предоставить авторитетный, надежный и значимая информация по освещению наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей мировых научное сообщество.База данных ASCI также предоставляет ссылку к полнотекстовым статьям до более чем 25000 записей с ссылка на цитированные ссылки.

Наука и внедрение высокопроизводительных выхлопных систем

Звук и ярость

ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги ЯВЛЯЮТСЯ ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖИТ ГМО и не нарушат чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА

ЭТО МОДИФИЦИРОВАННАЯ ВЕРСИЯ СТАТЬИ

Джека Кейна, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ В НОМЕРЕ 036 ЖУРНАЛА
RACE ENGINE TECHNOLOGY MAGAZINE

Слишком часто производители двигателей и шасси не задумываются о выхлопе двигателя, однако его конструкция и конструкция существенно влияют на характеристики автомобиля.Выхлопная система может быть жизненно важным инструментом для оптимизации производительности двигателя, поскольку ее конструкция управляет волнами давления, которые могут в решающей степени способствовать наполнению цилиндров и продувке. С другой стороны, выхлопная система создает множество проблем. Это основной путь потерь тепловой энергии; и это может быть кошмар для упаковки автомобилей.

Окружающая среда, в которой должна выдержать выхлопная система соревнований, и особенно коллектор двигателя, может быть описана только как жесткое сочетание температур, напряжений, коррозии и вибрации.Современная выхлопная технология может помочь уменьшить проблемы и помочь максимизировать потенциальные выгоды от системы.

Рисунок 1
Двигатель BMW Formula-One на полной мощности

Интересно, что после разговоров с несколькими высокопоставленными и хорошо известными экспертами в этой области, хотя существует общее согласие относительно того, какие функции вызывают улучшения, существуют разные мнения о причинах, по которым эти улучшения происходят.

Основы

Вычисление того, что на самом деле происходит во время цикла выпуска, представляет собой очень сложную задачу в потоке сжимаемой жидкости, детали которой подробно объясняются в нескольких текстах, мой любимый — «Проектирование и моделирование четырехтактных двигателей» профессора Гордона Блэра.Для целей этой статьи нижеследующее чрезмерно упрощенное объяснение послужит иллюстрацией принципов.

Событие выхлопа состоит из двух отдельных компонентов. Первый — это удаление выхлопных газов из цилиндра, которое происходит в виде импульса горячего газа, выходящего из цилиндра и стекающего по первичной трубе коллектора. Второй — это (намного более быстрое) распространение волны давления в порту, вызванное скачком давления, который происходит при открытии выпускного клапана, и различными отражениями этой волны.Правильное использование этих волн давления (компонент два) может значительно улучшить очистку цилиндра (компонент один) и может сильно способствовать притоку свежего заряда.

Что касается компонента 1, когда выпускной клапан впервые открывается в 4-тактном поршневом двигателе, давление в цилиндре все еще значительно выше атмосферного. В двигателе с искровым зажиганием без наддува, который сжигает бензин и работает с высоким BMEP, давление может составлять 7 бар или более, а давление в выпускном отверстии клапана составляет около 1 бара (атмосферное).Когда клапан открывается, перепад давления в быстро меняющемся отверстии клапана (степень сжатия примерно 7) запускает поток выхлопных газов через отверстие, и выброс заставляет давление в отверстии (за клапаном) быстро увеличиваться, или » шип».

Мгновенная скорость потока выхлопных газов в любой точке определяется градиентом давления и площадью поперечного сечения в этой точке. В коллекторе меньший диаметр трубы увеличит скорость при заданном числе оборотов в минуту, что может улучшить настройку волны давления (второй компонент) и может быть полезным в отношении эффектов инерции.Однако, если диаметр слишком мал, возникнут потери потока и, как следствие, увеличение градиента давления, которое может компенсировать любой выигрыш в настройке. Таким образом, выбор правильного диаметра трубок является важной частью дизайна.

На ранней стадии цикла выпуска разность давлений на клапане высока, поэтому мгновенная скорость частиц газа через небольшое отверстие выпускного клапана очень высока. Когда-то после середины такта выпуска большая часть выхлопных газов покинула цилиндр.В это время площадь отверстия клапана довольно велика, а давление в цилиндре приближается к атмосферному, что приводит к тому, что мгновенная скорость частиц через клапан намного ниже. Именно на той фазе цикла выпуска отработавших газов второй компонент становится важным.

Чтобы помочь с объяснением второго компонента, Рисунок 2 показывает следы давления в цилиндре (черный), давления в канале впускного клапана (голубой) и давления в канале выпускного клапана (красный), взятые из имитация двигателя с высоким BMEP, работающего около оптимальной точки настройки как для впуска, так и для выпуска.

Рисунок 2
Давление на впускном и выпускном отверстиях и в цилиндрах с эффективной настройкой

Второй компонент — результат «скачка» давления, который происходит в EVO, показанный пиком в красной линии на Рис. Два , сразу после EVO. Этот скачок давления, или волна давления, движется по трубе в сумме локальной скорости звука плюс скорость частицы в потоке газа. Когда волна давления встречает изменение площади поперечного сечения трубы, возникает отраженная волна давления, которая распространяется в противоположном направлении.Если изменение площади увеличивается (ступенька, коллектор, атмосфера), смысл отраженной волны давления (сжатие или расширение) инвертируется. Если изменение площади уменьшается (например, конец другого порта с закрытым клапаном или сопло турбонагнетателя), ощущение отраженной волны не меняется. Амплитуда отраженной волны в первую очередь определяется пропорциональным изменением площади поперечного сечения (отношения площадей), но в любом случае амплитуда уменьшается.В целях приближения скоростью частицы можно пренебречь, поскольку ее эффект самоуменьшается во время прохождения волны туда и обратно. Однако это необходимо учитывать при высокоточном моделировании. Эти волны иногда называют волнами конечных разностей из-за методов численного моделирования конечных разностей, используемых для расчета их характеристик распространения.

В случае первичного коллектора с текущим потоком, инициированная EVO волна положительного давления (сжатия) отражается обратно как волна отрицательного давления (расширения).Если возвращение отраженной волны отрицательного давления обратно к выпускному клапану может произойти во время последней части цикла выпуска, результирующее более низкое давление в канале усилит отвод выхлопных газов из цилиндра и уменьшит давление в цилиндре, так что, когда впускной клапан открывается, низкое давление в цилиндре начинает перемещать свежий заряд в цилиндр, в то время как поршень замедляется до остановки в ВМТ.

Примечание в Рисунок 2 , как давление в цилиндре (черный) и давление в выпускном отверстии (красный) становятся сильно отрицательными примерно от середины такта выпуска до ВМТ).Также обратите внимание на то, как отраженная волна положительного давления второго порядка во впускном тракте (светло-голубая) достигает задней части впускного клапана непосредственно перед IVO и работает вместе с правильно рассчитанными отрицательными давлениями выхлопных газов, чтобы начать перемещение свежего заряда в цилиндр.

Если, с другой стороны, волна отрицательного давления выхлопных газов прибывает в неоптимальное время, ее эффекты могут быть вредными для очистки цилиндра и приема свежего заряда. Отраженная положительная волна во время перекрытия (например, от сопла турбокомпрессора) может толкать большое количество выхлопных газов обратно в цилиндр и во впускную систему.

Рисунок 3 показывает те же три кривой давления, когда двигатель работает значительно выше точек настройки впуска и выпуска. Помимо снижения эффективности дыхания, обратите внимание на дополнительные насосные потери из-за более высокого давления в цилиндре в последней части цикла выпуска, частично вызванные поздним приходом отраженного отрицательного импульса выпуска.

Рисунок 3
Давление на впускном и выпускном отверстиях и в цилиндрах с плохой настройкой

Время прихода отрицательной волны на заднюю (левую) сторону выпускного клапана определяется частотой вращения двигателя, скоростью звука в трубе и расстоянием от клапана до соответствующего изменения площади.Эти три фактора заставят настройку выхлопа входить и выходить из строя в диапазоне рабочих скоростей двигателя. Сложные конструкции позволяют создавать системы, имеющие более одной точки настройки. Наиболее показательный пример настройки импульса выхлопа наглядно демонстрируется работой двухтактных двигателей с продувкой картера и поршневыми портами.

На соответствующем расстоянии настройки от выпускных клапанов первичные трубы от двух или более цилиндров часто соединяются вместе в большую коллекторную трубу, которая обеспечивает увеличение площади для генерации отраженных волн, описанных выше.

Используя систему 4-в-1 в качестве примера, четыре первичные трубки в идеале будут иметь одинаковую длину центральной линии и будут резко переходить в область, площадь которой примерно в три-четыре раза больше площади первичной. Чем больше поперечное сечение Площадь коллекторной трубки плюс площадь всех других трубок в том же соединении по сравнению с площадью активной первичной трубки (отношение площадей), тем больше будет амплитуда отраженной волны. Однако коллектор имеет оптимальный размер: слишком большая площадь и волновая настройка коллектора будет уменьшена.Оптимальная длина связана с количеством подаваемых в нее цилиндров.

Эффект прямого коллектора, как правило, представляет собой очень резкую настройку, при которой длина основных компонентов может изменяться для создания эффекта «раскачивания» кривой крутящего момента вокруг ее пика. Удлинение трубок поднимает часть кривой ниже пика и уменьшает часть выше пикового крутящего момента; их сокращение имеет обратный эффект. Были разработаны различные стратегии для распространения эффекта настройки выхлопа на более широкий диапазон оборотов.Эти стратегии обычно включают генерацию дополнительных волн меньшей амплитуды (например, дополнительные, меньшие шаги) или попытки увеличить ширину (длительность) импульса за счет амплитуды импульса за счет использования сужающейся части для увеличения изменения площади на более длительное время. промежуток времени.

На рисунке 4 показано одно из этих устройств, известное в Штатах как «коллектор слияния». Первичные компоненты сходятся в область сопла, которая больше первичной площади, но меньше конечного размера коллектора.Это поддерживает скорость газа немного дольше, помогая очистить соседние трубы, а меньшее соотношение площадей снижает амплитуду отраженной волны. Сечение за соплом сужается до конечного диаметра коллектора, позволяя потоку замедляться с лучшим восстановлением давления, чем при резком переходе, и увеличивает ширину отраженной волны. Характеристики отраженной волны можно настраивать с помощью различных площадей сопла, различного конечного диаметра и длины коллектора, а также длины сужающейся части.Чистый эффект обычно направлен на усиление определенной части кривой крутящего момента и на расширение диапазона оборотов, в котором это усиление эффективно.

Рисунок 4
A «Коллектор слияния»

Иногда утверждают, что скорость звука является функцией давления, плотности, температуры и / или фазы луны. Фактически, скорость звука в идеальном газе (который имитирует воздух) является функцией жесткости газа, деленной на плотность. При выполнении арифметических действий, необходимых для создания уравнения, в котором используются известные параметры, члены жесткости и плотности заменяются эквивалентами закона идеального газа, в результате получается уравнение: Va (скорость звука в метрах в секунду) = квадратный корень (S x R x T), где S — отношение удельных теплоемкостей (приблизительно 1.4 для воздуха при 25 ° C, 1,35 для выхлопных газов при 500 ° K), R — газовая постоянная (приблизительно 287 Дж / кг-° K для воздуха, 291 для выхлопных газов), а T — абсолютная температура (° K, что составляет ° C + 273).

Это сводится к тому, что если у человека есть значения удельной теплоты и газовой постоянной для данного газа (или смеси газов), скорость звука изменяется только в зависимости от температуры. Чтобы добавить немного сложности, мгновенная температура выхлопного газа изменяется вдоль выхлопного тракта, возможно, до 150 ° C в первичной трубе.

Следующее интересное основание состоит в том, что по мере увеличения степени давления в плавно уменьшающемся сопле скорость частиц на наименьшей площади поперечного сечения увеличивается с увеличением степени сжатия, пока не достигает локальной скорости звука. Как только он достигнет скорости звука, независимо от того, насколько больше становится отношение давлений, скорость газовых частиц остается звуковой («подавленной»). Увеличение давления на входе приведет к увеличению массового расхода из-за увеличения плотности до сопла, но скорость частиц через сопло остается звуковой.

Для воздуха, протекающего в плавно уменьшающемся сопле, степень давления, которая вызывает только звуковой поток («критическое отношение давлений»), немного меньше 2,0. Для негладких и нерегулярных форсунок (например, выпускного клапана) критическое отношение давлений выше, но эффект тот же. Это означает, что в течение некоторого периода времени после EVO скорость потока частиц газа через выпускной клапан имеет локальную скорость звука, которая, как показано ниже, довольно высока при температурах выхлопных газов.

Опять же, следует отметить, что эти объяснения сильно упрощены. Существует несколько высокотехнологичных пакетов программного обеспечения для моделирования двигателей, которые, как утверждается, позволяют достаточно точно моделировать характеристики двигателя, включая явления выхлопной системы. Эти модели настолько сложны, что могут учитывать такую эзотерику, как локальные градиенты температуры вдоль первичной, вторичной и коллекторной трубок. Для обеспечения точности эти модели полагаются на точные данные двигателя, включая коэффициенты расхода клапана при различных подъемах.Очевидно, трудно определить точные данные о коэффициенте расхода для клапанов, особенно при высоких соотношениях давлений, что сильно влияет на пределы точности вычислений.

При этом несколько дизайнеров сказали мне, что моделирование имеет тенденцию быть менее точным в прогнозировании различных эффектов коллектора с точки зрения реальных эффектов геометрии, углов трубы и тому подобного. Один из подходов к этой проблеме заключался в использовании CFD-моделирования (трехмерный анализ) для коллекторов и объединении этих результатов с одномерным моделированием труб.

Выхлопные материалы

Обычно системы коллекторов изготавливаются из сварных наборов разрезов из предварительно сформированных U-образных изгибов и прямых сегментов труб из выбранного материала. Для этого есть несколько причин, но наиболее убедительной является тот факт, что для достижения проектной конфигурации обычно нет достаточного пространства для захвата между изгибами для формирования труб из единого куска трубы. В некоторых случаях, когда изгибы расположены не слишком близко друг к другу, трубы могут быть изогнуты за одно целое с использованием устройства для гибки оправки, которое будет сохранять круглое поперечное сечение трубы на протяжении всего изгиба и перехода.Типичный трубогиб для выхлопных труб, обычно используемый в автомобильных выхлопных цехах, не подходит для этой работы, поскольку эти трубогибы сильно искажают поперечное сечение изгибов и уменьшают площадь поперечного сечения.

Радиусы изгиба НКТ (радиус центральной линии изгиба на виде сверху) выражаются в единицах диаметра, кратных диаметру НКТ. Например, «изгиб 1,5-D» в трубке диаметром 2 дюйма будет иметь радиус изгиба 3 дюйма. Один производитель описал специальное оборудование, которое он изобрел для изготовления высококачественных выхлопных труб из листа.Первая машина скатывает листы в прямые отрезки труб необходимого диаметра. Вторая машина завершает прямую часть трубы непрерывным сварным швом, используя полуавтоматический процесс в среде защиты инертного газа. Третья машина делает то, что считалось невозможным: изгибает трубы из инконеля со стенкой 0,50 мм на секции с радиусом менее 1 D, сохраняя при этом точную геометрию поперечного сечения.

В гоночных коллекторах и выхлопных системах обычно используются несколько материалов, в зависимости от требований и рабочих температур.

Для наиболее требовательных применений обычно используются трубки из инконеля. Хотя название «Inconel» является зарегистрированным товарным знаком Special Metals Corp., этот термин стал чем-то вроде общего обозначения семейства аустенитных суперсплавов на никель-хромовой основе, которые обладают хорошей прочностью при экстремальных температурах и устойчивы к окислению и коррозии. . Благодаря превосходным высокотемпературным свойствам Inconel может предложить повышенную надежность в системах коллектора, а в некоторых случаях это единственный материал, который подойдет.Высокотемпературные прочностные свойства могут способствовать уменьшению веса конструкции, поскольку при заданных требованиях к надежности Inconel позволяет использовать трубы с гораздо более тонкими стенками, чем можно было бы использовать с другими материалами. Загвоздка, как обычно, в том, что трубки из инконеля довольно дороги.

Некоторые сплавы Inconel сохраняют очень высокую прочность при повышенных температурах. Одним из фаворитов для применения в коллекторах является Inconel-625, сплав твердого раствора, содержащий 58% никеля, 22% хрома, 9% молибдена, 5% железа, 3.5% ниобия, 1% кобальта. Он обладает хорошей свариваемостью с использованием дуговой сварки в среде защитного инертного газа и хорошей формуемостью в отожженном состоянии, а также имеет более низкую степень теплового расширения, чем нержавеющие сплавы, обычно используемые в выхлопных системах. Свариваемость и формуемость важны из-за несколько ограниченного количества размеров трубок Inconel, что часто приводит к необходимости формовать секции труб из листа. Предел текучести этого сплава при 650 ° C (1200 ° F) составляет 345 МПа (50 тыс. Фунтов на квадратный дюйм), а при 870 ° C (1600 ° F) — впечатляющие 276 МПа (40 тыс. Фунтов на квадратный дюйм).Как и в случае со многими металлами, жаропрочность снижается по мере увеличения количества времени, в течение которого детали подвергаются воздействию экстремальных температур.

Трубки из инконеля

практически необходимы в высокопроизводительных системах с турбонаддувом, и несколько опытных игроков сказали мне, что все машины Формулы-1 и несколько команд Кубка используют инконель для своих коллекторов, как для надежности, так и для экономии веса.

Один строитель сказал мне, что некоторые команды обычно используют заголовки из 0,50 мм (0.020 дюймов) стеновые трубки из инконеля. Он также сказал мне, что, учитывая огромную тепловую нагрузку, создаваемую выхлопными газами современных двигателей Формулы-1, он серьезно сомневался в том, что комплект коллекторов из нержавеющей стали, даже в 1,6-миллиметровой стене (0,065 дюйма), выживет. Рисунок 1 , двигатель BMW F-1 на полной мощности, наглядно иллюстрирует эту сложную среду.

Существует несколько аустенитных нержавеющих сплавов, которые обычно используются в выхлопных системах. В порядке снижения температурных возможностей это 347, 321, 316 и 304.Кроме того, доступны специальные варианты химического состава основных сплавов (углерод, никель, титан и ниобий) для повышения жаропрочности этих сплавов.

Что касается использования нержавеющей стали, то осведомленный источник сообщил мне, что в гонках на кубок NASCAR нержавеющие сплавы 304 и 321 использовались чаще, чем Inconel, в зависимости от предпочтений различных команд. Менеджер одной известной команды сказал мне, что ввиду того факта, что тонкостенные коллекторы Inconel (а) очень хрупкие и легко повреждаются в результате непреднамеренного неправильного обращения, (б) «гротескно» дороги и (в) обеспечивают почти неизмеримую прибыль Автомобиль весом 3600 фунтов, по его мнению, использование заголовков Inconel не является разумным рациональным использованием его ресурсов.Один производитель сказал, что для оценки величины затрат один изгиб U-образной формы диаметром 2 дюйма и толщиной стенки 0,032 дюйма из инконеля будет стоить примерно 200 долларов, в то время как такой же изгиб в 321-нержавеющая сталь будет в диапазоне 65 долларов.

Несмотря на то, что титан достаточно хорошо работает в выпускных клапанах, практические пределы температуры для титановых сплавов, подходящих для труб, указаны на уровне около 300 ° C (575 ° F), что делает этот материал подходящим для легких выхлопных труб в различных областях и в некоторых приложениях для мотоциклов.Мой любимый поставщик титана сообщает, что коммерчески чистый (CP) титан 1 и 2 классов уже несколько десятилетий используется в выхлопных системах двухтактных мотоциклов для соревнований. Для легкости многие из этих систем были изготовлены из трубок со стенкой 0,50 мм и рассматривались как расходные материалы, заменяемые после каждой встречи.

Можно задаться вопросом, почему те же материалы, что и титановые выпускные клапаны, не используются для выхлопных труб. По-видимому, причина проста в соотношении затрат и выгод, поскольку ориентировочная стоимость тонких листов Ti-6242 оценивалась в более чем 150 долларов за фунт при закупках большого количества.Добавьте к этому тот факт, что этому материалу не хватает пластичности, чтобы его можно было легко формовать в трубы, плюс тот факт, что возникнут проблемы со сваркой швов прокатанной трубы, и еще больше проблем с формированием сварных прямых труб в изгибы, и это станет очевидным. что есть более подходящие материалы для использования выхлопных труб.

Формула-1

Недавно у меня была возможность держать в своих усталых, измученных руках первичную коллекторную трубу, которая якобы предназначалась для почти современного F-1.Изображения упомянутого оборудования не разрешены, но воспроизведение из памяти, показанное на рис. 5 , иллюстрирует очень интересную особенность, наличие ступеньки большого диаметра в первичной обмотке, довольно близко к фланцу.

Рисунок 5
Трубка первичного коллектора Formula-One

На рисунке показана единственная 10-миллиметровая ступенька на расстоянии примерно 125 мм от фланца. Однако эксперты говорят, что в 2008 году чаще наблюдались две ступеньки меньшего размера (по 5 мм каждая) в первичной обмотке, в зависимости от исследований и убеждений разработчиков.Первый шаг обычно находится между 100 и 200 мм от фланца. Если есть вторая ступенька, она обычно на 100–150 мм больше первой ступени, и, как правило, размеры трубок находятся в диапазоне примерно от 50 до 65 мм. (1,97–2,56 дюйма), хотя конкретные конструкции, кажется, сильно различаются от команды к команде.

Мое первое впечатление, которое разделяли многие эксперты, с которыми я разговаривал, заключалось в том, что, поскольку эти двигатели работают со скоростью до 19000 об / мин, основная длина, необходимая для достижения импульса отрицательного давления во время перекрытия, была настолько короткой, что из-за из-за ограничений упаковки коллектор будет слишком далеко от клапанов, чтобы инициировать своевременное отражение.Однако немного больше размышлений и быстрых расчетов выявили совершенно иную теорию.

В целях приближения предположим, что средняя температура выхлопных газов в первичном контуре около головки составляет 1500 ° F (815 ° C). Уравнение скорости звука в воздухе (по словам профессора Блэра, достаточно близкое для приближений) дает скорость звука 661 м / с (2168 футов в секунду). При 18000 об / мин (300 об / мин) одно вращение коленчатого вала занимает 3,33 миллисекунды (мс) или 3333 микросекунды (мкс).Следовательно, один градус поворота кривошипа занимает 9,26 мкс (3333 ÷ 360). Если первая ступенька в первичном контуре находится на расстоянии 200 мм от задней части выпускных клапанов, то с использованием расчетной скорости звука в качестве приближения скорости распространения конечной волны давления расстояние 400 мм туда и обратно от клапана до ступеньки и назад требуется около 600 микросекунд, или 65 градусов хода коленчатого вала.

Предположим, что в двигателе со скоростью 18 000 об / мин открытие выпускного клапана, достаточного для обеспечения значимого потока, будет происходить в районе 100 ° после ВМТ.Таким образом, ясно, что это первое отражение рассчитано на то, чтобы вернуться к клапанам еще до того, как поршень достигнет НМТ. С какой целью? Вспоминая, что во время продувки в цилиндре имеется достаточный перепад давлений для создания дроссельного (звукового) потока через отверстие выпускного клапана, тогда, безусловно, было бы выгодно поддерживать эту скорость газа как можно дольше.

Известный инженер в мире Формулы-1 подтвердил, что именно по этой причине в первичном контуре используются один или несколько больших шагов: создать отрицательное давление в задней части выпускного клапана, рассчитанное таким образом, чтобы оно увеличивалось. продолжительность критического перепада давлений.

Кубок NASCAR

Требуемая конфигурация двигателя Cup (90 ° V8 с двухплоскостным коленчатым валом) представляет собой интересную задачу для разработчиков выхлопной системы. Из-за порядка включения этой конфигурации двигателя импульсы выхлопа на каждом блоке двигателя неравномерно распределены. По словам технического директора одной известной команды: «Конструкция выхлопной системы в Cup — это интересный компромисс между минимизацией потерь потока и в то же время попыткой оптимизировать любую настройку, которую вы можете сделать с неравномерно разнесенной системой, что не так уж и много.»

С системой нумерации цилиндров GM (1-3-5-7 слева) и порядком зажигания {18436572; замена 4-7 не допускается в чашке}), интервал выхлопных импульсов с левой стороны (выраженный в градусах вращения коленчатого вала) составляет 270 ° -180 ° -90 ° -180 °, в то время как интервал с правой стороны составляет 90 ° -180 ° -270 ° -180 °. Этот неравномерный интервал между импульсами серьезно препятствует достижению хорошо настроенной выхлопной системы, чего можно добиться с помощью равномерно распределенных импульсов и коллектора 4-в-1.

Эта сложность настройки привела (более десяти лет назад) к повторному введению конфигурации 4-в-2-в-1 (так называемый «Tri-Y»), которая существует по крайней мере с 1960-х годов.В «Tri-Y» цилиндры на каждой группе спарены, чтобы обеспечить максимальное разделение между импульсами. Используя вышеприведенную схему нумерации, первичные обмотки цилиндров 1 и 5, 3 и 7 будут объединены в несколько более крупные вторичные трубы, которые после соответствующей длины будут объединены в больший коллектор. С правой стороны расположены пары смежных основных цветов (2 и 4, 6 и 8). Это обеспечивает разделение импульсов в каждой вторичной обмотке на 450–270 °. Пример этой конфигурации показан на рис. 6 .

Рисунок 6
Пример системы заголовков 4-2-1

Настройка этого типа системы не очень интуитивно понятна. Несколько хорошо подготовленных экспертов в Cup сказали мне, что их команды потратили много времени на моделирование, используя очень сложное (и дорогое) программное обеспечение для моделирования, чтобы прибыть «в парк мячей», а затем выполнить точную настройку проектов на динамометрическом стенде. И, как и следовало ожидать, существуют различные конструкции заголовков для длинных, коротких и ограничительных дорожек.

Один эксперт упомянул, что, хотя относительно несложно точно смоделировать поведение основных компонентов, очень сложно точно смоделировать второстепенные компоненты и коллекторы, поскольку теоретические отражения существенно изменяются особенностями геометрии (радиусы изгиба, углы пересечения, углы сопла и диффузора и т. д.), которые вызывают деструктивные помехи и затухание импульсов. При этом несколько экспертов согласились с тем, что по-прежнему действуют практические правила: для лучшего низкого уровня нужны лампы меньшего размера и более длинные; для лучшего высокого класса нужны трубки побольше и короче.

Конструкция и настройка заголовка чашки сопряжены с дополнительными проблемами. Бригады шасси часто накладывают большой набор ограничений на основную длину и расположение изгиба, чтобы не мешать критическим элементам, таким как места поворота верхнего рычага управления. Преобладает мнение, что с точки зрения времени прохождения круга улучшение поворачиваемости автомобиля является разумным компромиссом против небольшого увеличения мощности. Простой заголовок, показанный на рис. 6 просто для иллюстрации концепции, представляет собой динамический заголовок, созданный почти без учета каких-либо ограничений упаковки.Подумайте, насколько сложно реализовать эту концепцию в очень тесном моторном отсеке автомобиля Cup, ограниченном выступающими трубами рамы, точками захвата подвески, внешним масляным насосом длиной 230 мм и т. Д.

Учитывая существующие ограничения упаковки, действительно удачно то, что длина первичной обмотки в системе 4-2-1 не так критична, как длина вторичных обмоток. Несколько экспертов сказали мне, что двигатели очень чувствительны к изменениям длины вторичных секций, и что большая часть усилий по разработке сосредоточена на вторичном объединении, длине, диаметре и шагах.

Если вернуться назад, то свод правил Кубка NASCAR дает некоторые интересные сведения о дополнительных проблемах с выхлопной системой. Правила включают требования, согласно которым выхлопная система для каждого ряда двигателя V8 должна быть полностью отдельной и не может подключаться в каком-либо месте, кроме одной трубы «X» или «H» в жестко ограниченной области выхлопных труб, и должен заканчиваться двумя выхлопными трубами, которые выходят под рельсы рамы в плотно ограниченной зоне с правой стороны автомобиля.Кроме того, трубы от коллектора до выхода должны быть из магнитной стали с внутренним диаметром не более 101,6 мм (4,0 дюйма) и иметь окружность не более 336,5 мм (13,25 дюйма).

Ограничение по окружности представляет собой небольшую проблему. Чтобы поместиться под рамой COT и по-прежнему обеспечивать дорожный просвет, выхлопные трубы большого диаметра изменяют форму поперечного сечения с двумя длинными параллельными стенками (не ближе 51 мм друг к другу) и полным радиусом на каждом конце, например как показано на рис. 7 .

Рисунок 7
Выход выхлопной трубы под рамой NASCAR

Из-за того, что круглое сечение обеспечивает наибольшую площадь поперечного сечения для данной окружности, при необходимом овальном выходе трубы на конце выхлопной трубы образуется отверстие. Если минимальная высота выходного сечения составляет 51 мм, то ограниченная окружность (при условии, что длина стенки трубы 1,6 мм) дает площадь поперечного сечения, которая составляет всего 77% от круглой выхлопной трубы диаметром 101,6 мм. Эта уменьшенная площадь может быть ограничением потока при высоких оборотах.

Топливо и забавный автомобиль

На высших уровнях дрэг-рейсинга, в частности Top Fuel и Funny-Car, выхлопные системы могут показаться очень простыми. Системы коллектора, известные как «зумби», состоят из одной трубы на каждом цилиндре, сбрасываемой прямо в атмосферу, причем каждая труба изогнута так, что она обращена вверх, назад и часто наружу. Внешний угол изгиба в Веселых Машинах обычно больше, чем у автомобиля Top Fuel без кузова, чтобы исключить повреждение кузова как от температуры, так и от сотрясения выхлопных газов.

Помимо шума, примечательной особенностью этих выхлопных систем является большой объем открытого беловатого пламени, стоящего сразу за концами этих труб, как показано на Рисунок 8 . Этот фронт пламени является побочным продуктом двух пересекающихся параметров.

Рисунок 8
Вторичное сгорание

Во-первых, эти двигатели с наддувом и нитрометановым питанием имеют заявленный расход топлива в диапазоне от 80 до 90 галлонов в минуту. При таком количестве подаваемого топлива очевидно, что за впускным клапаном будет скопление определенного количества топлива.Когда воздухозаборник открывается, некоторая часть собранного топлива будет либо в жидкой форме, либо в смеси, которая слишком богата для горения (недостаточно молекул кислорода). Кроме того, в этих двигателях явно используется большое перекрытие, чтобы помочь в охлаждении. Комбинация излишка топлива и длительного перекрытия гарантирует, что нетривиальное количество сырого топлива и топливной смеси закорачивается непосредственно в выхлопной трубе и нагревается во время движения. Когда он выходит из первичной обмотки, он обнаруживает изобилие кислорода и инициирует энергичное вторичное сгорание.Комбинация большого изменения импульса массового потока, проходящего через двигатель, плюс это вторичное сгорание было рассчитано по крайней мере одним аэрокосмическим инженером для создания нормальных сил реакции, превышающих 2500 фунтов (1130 кг).

Учитывая, что трубы расположены под углом как в поперечной, так и в продольной плоскостях, сила реакции выхлопных газов может существенно повлиять на устойчивость автомобиля. Вертикальный компонент, очевидно, обеспечивает прижимную силу шасси. Задний компонент добавит движущей силы.Если все в балансе, боковые компоненты, генерируемые левым и правым наборами труб, должны уравновешиваться и сводиться к нулю. Однако мне сказали, что потеря одного цилиндра на Веселой машине может вызвать у водителя серьезные трудности с управлением автомобилем. Это связано с тем, что потеря одного цилиндра приводит к дисбалансу боковой тяги и добавляет момент рыскания из-за теперь асимметричной тяги, направленной назад. Тот же самый (весьма заслуживающий доверия) источник сообщил мне, что потеря двух цилиндров на одном берегу почти наверняка сделает автомобиль неуправляемым.

Как и следовало ожидать, длина основных цветов играет решающую роль в настройке двигателя. Ведущий инженер известной команды Funny-Car сказал мне, что потребовались значительные усилия при разработке только для того, чтобы удалить газы из-под кузова Funny-Car.

Этот источник также сказал, что когда они попробовали коллекторные системы, в результате двигатели работали «ужасно». Теория состоит в том, что поток выхлопных газов в относительно ограниченное пространство поднял давление в коллекторе настолько, чтобы создать разрушительную засорение в трубе коллектора.

Что касается самих труб, то хорошо известно, что «слишком крутой изгиб» в первичной обмотке или «слишком большая длина» резко снижает производительность двигателя. По-видимому, в нитрометановых двигателях с наддувом любая настройка на стороне выпуска (кулачок, порты, коллекторы) требует существенного изменения кривых подачи топлива. После экспериментов с различными изменениями выхлопной системы, а затем работы над приведением топливной системы в соответствие с изменениями двигателя, чистое изменение характеристик обычно считалось не стоящим времени и усилий.После определения рабочей комбинации опыт показал, что усилия по развитию в других областях, помимо выхлопной системы, будут более продуктивными.

Мне сказали, что в настоящее время разработка выхлопной системы Funny Car не ведется в больших объемах из-за нескольких практических и экономических факторов. Трудно представить себе уровень сложности разработки двигателя в системе, которая не подходит для динамометрической ячейки и, следовательно, должна быть протестирована на треке в течение 5-секундных тестовых сессий.Без учета заработной платы, логистики, транспорта, питания, проживания и других «накладных» расходов, наличные расходы на «еще один тестовый запуск» неудобно близки к десяти тысячам долларов.

Мото-ГП

Нил Сполдинг, штатный эксперт Race Engine Technology по мотоциклам, предоставил мне галерею подробных фотографий, демонстрирующих различные стратегии, используемые в Moto-GP (F-1 в гонках на мотоциклах) для формирования кривых мощности двигателя с помощью тонкой настройки выхлопа. , наряду с огромным количеством информации об этих машинах, включая тот факт, что использование трубок Inconel довольно распространено.

В нескольких статьях, посвященных RET, Нил обсуждал сложность передачи доступной мощности на землю в Moto-GP и усилия, которые производители предприняли для улучшения доступного сцепления с дорогой, включая выполнение неравномерных команд стрельбы, чтобы повлиять на шину. пятно контакта выгодным способом. Неравномерный интервал между импульсами выхлопа требует нестандартного мышления, чтобы получить выгоду от настройки выхлопа. Для линеаризации кривой мощности двигателя (сглаживания кривой крутящего момента) широко используется конструкция 4-2-1, описанная выше в разделе «Чашка».

В этих системах используются различные методы, характерные для конкретного двигателя, включая расходящиеся конусы в первичных трубках сразу за фланцем, ступеньки в первичных трубах, сходящиеся-расходящиеся коллекторы, прямые коллекторы, расходящиеся конические коллекторы и многое другое.

На рисунке 9 показана извилистая система 4-2-1, разработанная для рядного 4 нерегулярного горения Yamaha 990 куб.см 2005 года. На рисунке показан расходящийся конус в первичной части сразу за фланцами. Нил сказал мне, что текущая система для 800-кубового двигателя имеет существенно более короткие первичные и вторичные валы из-за того, что двигатели 800 куб. См вращаются до 18 000 об / мин, тогда как 990-е были в диапазоне 16 000 об / мин.

Рисунок 9
2005 Yamaha 990

На рисунке 10 показаны отдельные блоки, используемые на экспериментальном двигателе Kawasaki объемом 990 куб. См, который, как сообщается, имел коленчатый вал с плоской плоскостью, но приводил в действие пары цилиндров вместе. Обратите внимание на очень длинные конические расширительные трубы и уменьшенные выходные диаметры, которые помогут уменьшить чрезмерную пиковость кривой мощности, которая возникает, когда первичный контур открывается прямо в атмосферу (что составляет очевидную бесконечную площадь расширения).Также обратите внимание на то, что нижняя труба имеет более длинную осевую линию и более длинный конический конец. Это тоже поможет распространить потенциально очень пиковый звук этих трубок на более широкий диапазон оборотов.

Рисунок 10
2005 Экспериментальный Kawasaki 990

Приложения с турбонаддувом

По словам инженеров турбокомпрессоров, наиболее важным аспектом проектирования хорошей системы коллектора для систем с турбонаддувом является максимальное использование энергии импульса выхлопных газов. Эта рекуперация энергии состоит как минимум из двух компонентов.

Первый — подавать на турбину равномерно распределенные импульсы выхлопа. Для этого полезно сначала поработать с двигателем (или блоком двигателей), у которого интервалы между запусками равномерно распределены. В приложении, в котором цилиндры, питающие данную турбину или секцию турбины, имеют равные промежутки, длины первичных труб должны быть как можно ближе к равной длине.

Второй компонент — максимальное восстановление энергии скорости импульса. Для этой цели корпуса турбины доступны в раздельном корпусе или конфигурациях «двойной спирали», в которых имеется разделительная стенка в центре корпуса сопла турбины для разделения входящего потока на два отдельных потока.Это позволяет достичь почти идеального разделения импульсов в 240 градусов коленчатого вала на рядном 6-цилиндровом двигателе, сгруппировав передние 3 цилиндра с одной стороны корпуса и задние три цилиндра с другой стороны. Тот же эффект может быть достигнут на двигателе V6, если сгруппировать каждую группу отдельно.

Хотя конструкция раздельного корпуса увеличивает смачиваемую область (следовательно, сопротивление пограничного слоя) потоку газа, преимущества более чем компенсируют это увеличение сопротивления. В случаях, когда была оптимизирована рекуперация энергии импульса, часто можно, основываясь на расчетах с использованием потерь давления и температуры в турбине, наблюдать очень высокий КПД турбины, который, по мнению некоторых экспертов, превышает 100%.

Импульсы, которые расположены равномерно, но слишком близко друг к другу, снизят эффективность рекуперации энергии этого импульса. По-видимому, это явление наблюдается в рядных 4-цилиндровых двигателях с ровным расположением цилиндров, а также на отдельных группах двигателей V8 с плоским кривошипом, где разделение импульсов составляет 180 °. Мне сказали, что идеальное разделение импульсов составляет около 240 градусов коленчатого вала, и что на ровном (одноплоскостном) рядном 4-м (в отличие от двухплоскостных коленчатых валов, используемых в некоторых мотоциклах Moto-GP) двигатели) лучше разделить концевые цилиндры на одну сторону, а два центральных — на другой стороне турбины, чем объединить все четыре вместе в цельный спиральный корпус.Те же рассуждения применимы к каждому ряду V8 с одноплоскостным коленчатым валом.

Что касается неравномерного интервала между импульсами каждого ряда двухплоскостного кривошипа V8, существует согласие, что очень трудно организовать интервал между импульсами полезным образом. Было продемонстрировано, что там, где на каждом ряду используется небольшой турбонагнетатель, использование системы 4 в 2 с короткими трубками (та же идея, что и описанная выше 4-2-1), питающая турбину с двойной спиралью, может дать некоторые преимущества. в результате получается разделение 450 — 270 с точки зрения рекуперации энергии импульса.Если один большой турбонагнетатель может быть расположен таким образом, что длины трубок от каждого ряда могут быть практически одинаковыми, то разделение первичных труб для достижения разделения на 180 ° будет преимуществом.

По возможности, снижение потерь тепла (энергии) до того, как выхлопные газы достигнут турбины, позволяет турбине быть более эффективной. Это было сделано с помощью труб с двойными стенками, световозвращающих покрытий и оберток. Однако изоляция труб для уменьшения теплопотерь, конечно, повысит рабочую температуру самих труб, что может потребовать особо прочных материалов, тогда как более доступных материалов будет достаточно в неизолированной форме.

Еще одно важное соображение выхлопной системы, чтобы обеспечить наиболее эффективную работу перепускной заслонки при контроле наддува, заключается в том, чтобы расположить впускной канал перепускной заслонки так, чтобы он подвергался общему давлению выхлопного потока, а не в стороне, где он статическое давление.

Разное