Автомотосервис

ГАЗОДИНАМИКА РЕЗОНАНСНЫХ ВЫХЛОПНЫХ ТРУБ

01.03.2013

Использование резонансных выхлопных труб на моторных моделях всех классов позволяет резко повысить спортивные результаты соревнований. Однако геометрические параметры труб определяются, как правило, методом проб и ошибок, поскольку до настоящего времени не существует ясного понимания и четкого толкования процессов, происходящих в этих газодинамических устройствах. А в немногочисленных источниках информации по этому поводу приводятся противоречивые выводы, имеющие произвольную трактовку.

Для детального исследования процессов в трубах настроенного выхлопа была создана специальная установка. Она состоит из стенда для запуска двигателей, переходника мотор — труба со штуцерами для отбора статического и динамического давления, двух пьезоэлектрических датчиков, двухлучевого осциллографа С1-99, фотоаппарата, резонансной выхлопной трубы от двигателя R-15 с «телескопом» и самодельной трубы с чернением поверхности и дополнительной теплоизоляцией.
 
Давление в трубах в районе выхлопа определялось следующим образом: мотор выводился на резонансные обороты (26000 об/мин), данные с присоединенных к штуцерам отбора давления пьезоэлектрических датчиков выводились на осциллограф, частота развертки которого синхронизирована с частотой вращения двигателя, и осциллограмма регистрировалась на фотопленку.
 
После проявления пленки в контрастном проявителе изображение переносилось на кальку в масштабе экрана осциллографа. Результаты для трубы от двигателя R-15 приведены на рисунке 1 и для самодельной трубы с чернением и дополнительной теплоизоляцией — на рисунке 2.
 
Рис. 1. Изменение давлений в резонансной выхлопной трубе R-15
 
Рис. 1. Изменение давлений в резонансной выхлопной трубе R-15.
 
Рис. 2. Изменение давлений в самодельной теплоизолированной выхлопной трубе
 
Рис. 2. Изменение давлений в самодельной теплоизолированной выхлопной трубе.
 
На графиках:
Р дин — динамическое давление, Р ст — статическое давление. ОВО — открытие выхлопного окна, НМТ — нижняя мертвая точка, ЗВО — закрытие выхлопного окна.
 
Анализ кривых позволяет выявить распределение давления на входе резонансной трубы в функции фазы поворота коленвала. Повышение динамического давления с момента открытия выхлопного окна с диаметром выходного патрубка 5 мм происходит для R-15 приблизительно до 80°. А его минимум находится в пределах 50° — 60° от нижней мертвой точки при максимальной продувке. Повышение давления в отраженной волне (от минимума) в момент закрытия выхлопного окна составляет около 20% от максимального значения Р . Запаздывание в действии отраженной волны выхлопных газов — от 80 до 90°. Для статического давления характерно повышение в пределах 22° с «плато» на графике вплоть до 62° от момента открытия выхлопного окна, с минимумом, находящимся в 3° от момента нижней мертвой точки. Очевидно, что в случае использования аналогичной выхлопной трубы колебания продувки происходят в 3°... 20° после нижней мертвой точки, а отнюдь не в 30° после открытия выхлопного окна, как считалось ранее.
 
Данные исследования самодельной трубы отличаются от данных R-15. Повышение динамического давления до 65° от момента открытия выхлопного окна сопровождается минимумом, расположенным в 66° после нижней мертвой точки. При этом повышение давления отраженной волны от минимума составляет около 23%. Запаздывание в действии выхлопных газов меньше, что связано, вероятно, с увеличением температуры в теплоизолированной системе, и составляет около 54°. Колебания продувки отмечаются в 10° после нижней мертвой точки.
 
Сравнивая графики, можно заметить, что статическое давление в теплоизолированной трубе в момент закрытия выхлопного окна меньше, чем в R-15. Однако динамическое давление имеет максимум отраженной волны в 54° после закрытия выхлопного окна, а в R-15 этот максимум сдвинут на целых 90“! Отличия связаны с разницей в диаметрах выхлопных патрубков: на R-15, как уже указывалось, диаметр равен 5 мм, а на теплоизолированной — 6,5 мм. Кроме того, за счет более совершенной геометрии трубы R-15 коэффициент восстановления статического давления у нее больше.
 
ВЫВОДЫ
 
Данные, приведенные в ранее опубликованных исследованиях, не дают достоверного представления о зависимости статического и динамического давления от углов поворота коленвала двигателя и от особенностей резонансных труб.
 
Коэффициент полезного действия резонансной выхлопной трубы в значительной мере зависит от геометрических параметров самой трубы, сечения выхлопного патрубка двигателя, температурного режима и фаз газораспределения.
 
Применение контротражателей и подбор температурного режима резонансной выхлопной трубы позволит сместить максимум давления отраженной волны выхлопных газов к моменту закрытия выхлопного окна и таким образом резко увеличить эффективность ее действия.
 
Теплоизолированные выхлопные трубы хорошо подобранной геометрии дадут с одновременным ростом температуры двигателя увеличение динамического давления в момент закрытия выхлопного окна, что дополнительно повысит мощность двигателя. Для более полного понимания смысла таких физических величин, как статическое и динамическое давление в системах настроенного выхлопа, а также влияния температурных режимов можно рекомендовать два последних издания из приведенного списка литературы.
 
В.ФОНКИЧ,
О.КУЗНЕЦОВ,
г.Черкассы,
Украина




Рекомендуем почитать
  • «ВОСЬМЁРКУ» - В КРУГ

    «ВОСЬМЁРКУ» - В КРУГСовременные модели велосипедов насыщены новыми материалами и технологиями. Но в большинстве случаев это касается рамы, руля, трансмиссии. Практически неизменным по конструкции остаётся лишь спицевое колесо: центральная стальная втулка на оси, стальные спицы, металлический обод и резиновая шина на нём. Конечно, изобретатели и тут не остаются в стороне, предлагая, например, различные варианты втулок, овальное и даже переменное сечение спиц, разные профили и материал (сталь, дюралюминий, углепластик) ободьев и т.д., но это дела не меняет: спицевое колесо пока остаётся самым лёгким, а потому и незаменимым.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.