No Image

Расчет глушителя 4 х тактного двигателя

СОДЕРЖАНИЕ
0
1 503 просмотров
20 августа 2019

Собственно поговорим овыхлопе – про 2Т много где написано и даже есть приблезительные раскройки, а вот по 4Т информации маловато – кроме того что патрубки до обединения должны быть обинаковой длины мне моло что достоверно извесно.
Так вот на каком растоянии от целиндров надо соединять патрубки чтоб обеспечить наилутьший подсос выхлопа, какого диаметра брать потрудбки, какой обем резонатора и на каком растоянии от двигателя его устанавливать. Как все ето зависит от кубатуры и оборотов.
Чтоб сделать тихий выхлоп все просто – подлинее глушак , побольше обем. А как обеспечить максимальную мощность?

v-aga , ну вот и подведи научную основу на примере оппозита. Возьми постоянные величины и напиши уравнения. Останется добавлять свои переменные и получать ответ.
Что ещё тут можно сделать?
(Стыдливо): сам с математикой не в ладах. =)

v-aga , Что сказать тут?наверняка без закиси азота этот парень не обойдется.А патрубки ваще можно в багажнике возить.
Ты ети мать.давай еще раз и поподробней,про
обороты и мощность.

v-aga , где-то читал, что 4-т рассчитать гораздо сложнее, чем 2-т, в основном настраивают исследовательским методом , известным как метод Тыка.

vred , просто из-за другого принципа работы 4Т, система, прямо расчитанная как для 2Т, получилась бы слишком длинной, даже для многоцилиндровых двигателей.
Поэтому приходится мудрить с высшими гармониками, акустическими зеркалами, и прочими васюками. Потому и сложно, проще тонко довести на стенде.
И да, сам не углублялся в сие, может кто-нибудь подкинет материальчику для размышления, не банальщину от "Оверклоакинговой мастерской Васи"?

просто из-за другого принципа работы 4Т, система, прямо расчитанная как для 2Т, получилась бы слишком длинной

v-aga , разница только в фазе волны, нэ?

теоретически (и приблизительно) для 2ц 4т для 6000тыс.об длина патрубков около 1,7 (1,64) м . не мало .

но чтобы был эффект на 6000 , должена быть широкая фаза перекрытия (80-90град). у нас какая ? я не считал .

для 3000 об/мин , длина патрубков 3,4 м .

+ еще вторичная труба .

все что есть , это одна статья на весь инет . От Васи , или нет . я честно не в курсе .

Первым необходимым условием дозарядки цилиндров с помощью ударных волн надо назвать существование достаточно широкой фазы перекрытия. Строго говоря, нас интересует не столько сама ширина фазы как геометрическая величина, сколько интервал времени, когда оба клапана открыты. Без особых разъяснений понятно, что при постоянной фазе с увеличением скорости вращения время уменьшается. Из этого автоматически следует, что при настройке выпускной системы на определенные обороты одним из варьируемых параметров будет ширина фазы перекрытия. Чем выше обороты настройки, тем шире нужна фаза. Из практики можно сказать, что фаза перекрытия менее 70 градусов не позволит иметь заметный эффект, а значение для настроенных на обычные 6000 об/мин систем составляет 80 – 90 градусов.

Второе условие уже определили. Это необходимость вернуть к выпускному клапану ударную волну. Причем в многоцилиндровых двигателях вовсе необязательно возвращать ее в тот цилиндр, который ее сгенерировал. Более того, выгодно возвращать ее, а точнее, использовать в следующем по порядку работы цилиндре. Дело в том, что скорость распространения ударных волн в выпускных трубах – есть скорость звука. Для того чтобы возвратить ударную волну к выпускному клапану того же цилиндра, предположим, на скорости вращения 6000 об/мин, надо расположить отражатель на расстоянии примерно 3,3 метра. Путь, который пройдет ударная волна за время двух оборотов коленчатого вала при этой частоте, составляет 6,6 метра. Это путь до отражателя и обратно. Отражателем может служить, например, резкое многократное увеличение площади трубы. Лучший вариант – срез трубы в атмосферу. Или, наоборот, уменьшение сечения в виде конуса, сопла Лаваля или, совсем грубо, в виде шайбы. Однако мы договорились, что различные элементы, уменьшающие сечение, нам неинтересны. Таким образом, настроенная на 6000 об/мин выпускная система предполагаемой конструкции для, например, четырехцилиндрового двигателя будет выглядеть как четыре трубы, отходящие от выпускных окон каждого цилиндра, желательно прямые, длиной 3,3 метра каждая. У такой конструкции есть целый ряд существенных недостатков. Вопервых, маловероятно, что под кузовом, например, Гольфа длиной 4 метра или даже Ауди А6 длиной 4,8 метра возможно разместить такую систему. Опять же, глушитель все-таки нужен. Тогда мы должны концы четырех труб ввести в банку достаточно большого объема, с близкими к открытой атмосфере акустическими характеристиками. Из этой банки надо вывести газоотводную трубу, которую необходимо оснастить глушителем. Короче, такого типа система для автомобиля не подходит. Хотя справедливости ради надо сказать, что на двухтактных четырехцилиндровых мотоциклетных моторах для кольцевых гонок она применяется. Для двухтактного мотора, работающего на частоте выше 12 000 об/мин, длина труб сокращается более чем в четыре раза и составляет примерно 0,7 метра, что вполне разумно даже для мотоцикла.

Вернемся к нашим автомобильным двигателям. Сократить геометрические размеры выпускной системы, настроенной на те же 6000 об/мин, вполне можно, если мы будем использовать ударную волну следующим по порядку работы цилиндром. Фаза выпуска в нем наступит для трехцилиндрового мотора через 240 градусов поворота коленчатого вала, для четырехцилиндрового – через 180 градусов, для шестицилиндрового – через 120 и для восьмицилиндрового – через 90. Соответственно, интервал времени, а следовательно, и длина отводящей от выпускного окна трубы пропорционально уменьшается и для, например, четырехцилиндрового двигателя сократится в четыре раза, что составит 0,82 метра. Стандартное в таком случае решение – всем известный и желанный «паук». Конструкция его проста. Четыре так называемые первичные трубы, отводящие газы от цилиндров, плавно изгибаясь и приближаясь друг к другу под небольшим углом, соединяются в одну вторичную трубу, имеющую площадь сечения в два-три раза больше, чем одна первичная. Длина от выпускных клапанов до места соединения нам уже известна – для 6000 об/мин примерно 820 мм. Работа такого «паука» состоит в том, что следующий за ударной волной скачок разрежения, достигая места соединения всех труб, начинает распространяться в обратном направлении в остальные три трубы. В следующем по порядку работы цилиндре в фазе выпуска скачок разрежения выполнит нужную для нас работу.
Тут надо сказать, что существенное влияние на работу выпускной системы оказывает также длина вторичной трубы. Если конец вторичной трубы выпущен в атмосферу, то импульсы атмосферного давления будут распространяться во вторичной трубе навстречу импульсам, сгенерированным двигателем. Суть настройки длины вторичной трубы состоит в том, чтобы избежать одновременного появления в месте соединения труб импульса разрежения и обратного импульса атмосферного давления. На практике длина вторичной трубы слегка отличается от длины первичных труб. Для систем, которые будут иметь дальше глушитель, на конце вторичной трубы необходимо разместить максимального объема и максимальной площади сечения банку с поглощающим покрытием внутри. Эта банка должна как можно лучше воспроизводить акустические характеристики бесконечной величины воздушного пространства. Следующие за этой банкой элементы выпускной системы, т.е. трубы и глушители, не оказывают никакого воздействия на резонансные свойства выпускной системы. Их конструкцию, влияние на сопротивление потоку, на уровень и тембр шума мы уже обсудили. Чем ниже избыточное давление они обеспечат, тем лучше.

так как у нас только 2ц , то наша схема слева . (по аналогии с авто 4-1 , а не 4-2-1)

Двигатели внутреннего сгорания, как известно, работают не совсем тихо, а иногда и слишком громко. Решить эту проблему пытаются на протяжении всей истории автомобилестроения. Снизить громкость «рычания» мотора удается с помощью глушителя.

Двигатели внутреннего сгорания, как известно, работают не совсем тихо, а иногда и слишком громко. Решить эту проблему пытаются на протяжении всей истории автомобилестроения. Снизить громкость «рычания» мотора удается с помощью глушителя.

Глушитель предназначен для снижения уровня колебаний воздуха – акустических волн, возникающих в результате сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндрах мотора. От этого узла также зависит ряд других характеристик – мощность двигателя, токсичность отработавших газов, ресурс.

Как правило, за снижение шума в каждом автомобиле отвечает основной глушитель и один или несколько дополнительных меньшего размера. Кроме того, в большинстве современных машин эту функцию частично выполняет и каталитический нейтрализатор отработавших газов.

Теория тишины

Глушение звука выхлопа происходит следующим образом. Звуковые колебания разной амплитуды и частоты посредством тех или иных конструктивных приемов «разбиваются» о стенки нескольких камер и сглаживаются в множестве отверстий определенной формы. При этом энергия волн превращается в тепло. Естественно, что колебания каждого диапазона (низко-, средне-, высокочастотные) при разных оборотах двигателя требуют строго «индивидуального» подхода.

На мощность и акустические показатели напрямую влияют геометрия и размеры выхлопной системы, количество и диаметр калиброванных отверстий в глушителе, число камер в нем, длина и поперечное сечение выпускных и соединительных труб. При этом возникает некое противоречие. Чем больше в выпускной системе всех этих элементов, тем эффективнее гасятся акустические волны. Но любые элементы создают дополнительное сопротивление потоку отработавших газов. Из-за этого ухудшается продувка цилиндров, и часть газов остается внутри них, что приводит к снижению наполняемости камеры сгорания свежим зарядом. А это, в свою очередь, способствует снижению мощности двигателя. Исходя из этого определили, что оптимальный общий объем глушителей легкового автомобиля должен быть в 3 – 8 раз больше его двигателя.

Параметры элементов системы глушения, помимо прочего, зависят от частоты вращения коленвала двигателя, поэтому расчет глушителя для конкретного автомобиля производится на основе усредненных режимов работы мотора. При проектировании также принимают во внимание «спектральный» анализ звука, поскольку его составляющие по-разному влияют на организм человека. Так, при одинаковом общем уровне шума в салоне водитель больше устает в том автомобиле, где выхлопная система «басит» на низких частотах (50 – 300 Гц).

Все средства хороши

Снижение уровня шума базируется на двух физических явлениях: резонансе и звукопоглощении. На них и построен принцип действия основных типов глушителей – ограничительных, зеркальных, резонаторных и поглотительных.

Простейший из них работает по принципу ограничения. Суть его – «задавить» поток пульсирующего газа ограниченным проходным отверстием и погасить колебания в расположенной за ним камере. Уменьшение диаметра данного отверстия повышает эффективность устройства, но заметно снижает мощность двигателя.

Чаще встречаются «зеркальные» глушители, работающие по принципу так называемых акустических зеркал. Отражаясь от стенок камеры, звуковые волны расходуют свою энергию на нагрев поверхности и в «организованных» зеркальных «лабиринтах» вследствие интерференции. Данный способ гашения звука эффективнее, более того, сопротивление выхлопным газам у таких конструкций намного меньше, следовательно, потери мощности ниже. По такому принципу устроены глушители популярных отечественных машин.

В качестве вспомогательного глушителя (обычно он стоит первым) используют так называемые резонаторы. В конструкцию узлов резонаторного типа входят от одной до четырех замкнутых камер, которые сообщаются между собой трубопроводами с проделанными в них отверстиями. Последние составляют с камерами резонансные пары с собственной частотой, которая не совпадает с колебаниями выхлопа. Это и обеспечивает сглаживание акустических колебаний, т. е. снижение шума. В многокамерных резонаторах шум гасится также за счет отклонения потока газов и того, что у труб и камер сечения разные (особенно в диапазоне низких частот). Для снижения шума в области собственных колебаний применяются резонаторные каналы сквозного типа – без разрыва потока газов.

Принцип работы поглотительных систем основан на поглощении акустических волн определенным звукоизолирующим материалом. Такой глушитель представляет собой заполненную шумопоглощающим материалом камеру, через которую проходит перфорированная труба. Сквозь ее отверстия газы попадают в массу базальтовой ваты и расходуют свою энергию на взаимное трение волокон этого материала, преобразуясь все в то же тепло. Конструкция простая, работает во всем диапазоне частот, однако в целом эффективность ее невысока.

На данном этапе развития выхлопных систем для снижения веса и повышения эффективности шумоподавления производители объединяют несколько типов конструкций глушителей в одном корпусе.

Материалы – не последнее дело

Условия, в которых работает глушитель, можно назвать адскими: высокие давление и температура, химически агрессивные газ с одной стороны и снежно-соляная ванна – с другой. А еще добавьте сюда вибрации и риск механических повреждений о неровности дороги. Чтобы все это выдержать, данный узел должен быть выполнен из качественных материалов с использованием специальных технологий.

Сегодня с точки зрения конструкционных материалов глушитель выглядит так. Завальцованный (редко – сварной) корпус сложной пространственной формы сделан из стали. Внутренние перегородки и резонаторные трубки – из того же материала, тщательно проваренные. Чтобы максимально сохранить структуру металла, производители стараются применять контактную электросварку с электродами в виде роликов-вальцов.

Во многих современных основных глушителях последняя камера заполнена жаростойким шумопоглотителем из волокон на основе базальта или силиката. Для увеличения ресурса глушителей их иногда делают из оцинкованной или нержавеющей стали. Но если учитывать стоимость этих материалов, то цена такой долговечности иногда бывает неоправданно высокой, что приводит к удорожанию машины.

Место под днищем

Работа глушителей будет эффективнее, если они правильно размещены в автомобиле. Стремясь избежать возбуждения резонансных колебаний кузова и воздействия на него высоких температур, систему выхлопа стараются максимально, но в допустимых пределах, удалить от днища. Поскольку в современных легковушках с малым клиренсом выполнить это условие бывает нелегко, в некоторых случаях стенки глушителей делают двойными, заполняя зазор асбестом или более безвредным материалом, по характеристикам близким к асбесту. Таким образом обеспечиваются необходимая теплоизоляция и гашение вибраций корпуса.

По той же причине «тесноты» в зоне днища корпусы глушителя все чаще делают в виде сплюснутых и растянутых емкостей неправильной формы. Конструкторы научились придавать хорошие шумоподавляющие качества и таким сложным для расчета корпусам. Кстати, их аэродинамическое сопротивление ниже, чем у «бочкообразных» конструкций.

Любой из систем глушения необходима также правильная подвеска, которая защитит кузов от колебаний и в то же время не допустит нарушения герметичности соединительных трубопроводов. По этой причине в некоторых случаях в трубопроводах используют гибкие элементы – довольно дорогостоящие узлы, позволяющие подвешенной к кузову на резиновых креплениях выхлопной системе «плавать» и колебаться независимо от двигателя.

Выхлопные системы современных автомобилей продолжают совершенствоваться. Уже сегодня очевидно, что кроме обеспечения комфорта, они все в большей мере будут отвечать за чистоту выхлопа. Но это тема отдельного разговора.

Критические отметки внешнего шума*
1974 г. 82 dB
1980 г. 80 dB
1988 г. 77dB
1995 г. 74dB
Законодательно принятые в Германии

Игорь Широкун
Фото фирм-производителей

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Полезная модель относится к автомобильной промышленности, в частности к автоспорту и тюнингу автомобилей и может быть использована для улучшения технических характеристик четырехтактных двигателей за счет использования энергии выхлопных газов.

Выхлопной коллектор для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания содержит соединенные между собой первичные патрубки с фланцами, предназначенные для присоединения к выхлопным окнам головки блока цилиндров двигателя, при этом часть каждого первичного патрубка, непосредственно примыкающая к фланцу, выполнена в виде диффузора, сопряженного с остальной частью патрубка, изготовленной из трубы круглого сечения.

Технический результат заключается в повышении КПД, крутящего момента и мощности двигателя за счет уменьшения площади теплообмена коллектора и за счет улучшенной продувки и наполнения цилиндров.

Полезная модель относится к автомобильной промышленности, в частности к автоспорту и тюнингу автомобилей и может быть использована для улучшения технических характеристик четырехтактных двигателей за счет использования энергии выхлопных газов.

Не смотря на широкое распространение на планете, классический четырехтактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) имеет существенный недостаток – низкий (не превышает 40%) коэффициент полезного действия (КПД). Именно потому, что недостаток существенный, на протяжении всей эволюции развития идет борьба за увеличения КПД данного ДВС. А в наше время поднимающихся цен на энергоносители, эта борьба приобретает в мире автомобилестроения все более четкие очертания. Низкий КПД классического четырехтактного ДВС обусловлен высокими тепловыми потерями. Как известно, в ДВС для производства в механическую используется тепловая энергия сгорающего внутри мотора топлива. Потери определяются двумя основными пунктами:

а) нагрев деталей внутри двигателя при, непосредственно, горении;

б) выброс в атмосферу при такте выхлопа отработанных газов (ОГ), которые после совершения основной работы обладают еще большей тепловой энергией (свыше 1000°С), которая могла бы быть перевода в полезную работу.

Выходящие из ДВС ОГ попадают в выхлопной коллектор. Конструкция этой детали и обуславливает эффективность использования ОГ в работе ДВГ.

Большинство выпускаемых мировой автомобильной промышленностью двигателей имеет в своей конструкции чугунный выхлопной коллектор, который при установке на автомобиль укомплектовывается приемными трубами. Совокупность отлитого из чугуна

коллектора и приемных труб представляет собой настроенный непосредственно на этот мотор выхлопной коллектор.

Такой настроенный коллектор создается при проектировании мотора с целью максимально возможного использования энергии ОГ в работе двигателя. При работе с тепловой энергией рассматриваемый коллектор имеет два существенных недостатка:

а) Массивный, отлитый из чугуна коллектор, который сам по себе является мощным теплообменником (чугунный радиатор – классическая конструкция подавляющего большинства промышленных и бытовых теплообменников). Такая деталь устанавливается в непосредственной близости от камеры сгорания (где ОГ имеют наибольшую температуру), что идет вразрез с теорией сохранения тепла для последующего преобразования в механическую работу.

б) Высокое аэродинамическое сопротивление системы: чугунный коллектор – приемная труба. Скорость истечения ОГ из камеры сгорания в несколько раз превышает скорость звука, поэтому степень шероховатости внутренней поверхности патрубков и качество их стыковки (смещение проходных сечений друг относительно друга во фланцевых соединениях коллектора и трубы) в значительной мере обуславливают работу по торможению потока. На эту работу идет часть энергии ОГ. Чугунную отливку практически невозможно по технологическим соображениям изготовить с достаточно (для данной работы) гладкими внутренними стенками патрубков и четко выдержать их геометрию.

Описанный коллектор применяется производителями двигателей вследствие его дешевизны, но общая тенденция мирового моторостроения – повышение технологий производства с целью увеличения КПД выпускаемой продукции.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является выхлопной коллектор для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, собранный методом сварки из тонкостенных штампованных деталей (журнал

"Тюнинг автомобилей" №11 за 2004 год стр.80-82). Данный коллектор содержит соединенные друг с другом первичные газоотводящие патрубки, выполненные с возможностью присоединения к выхлопным окнам цилиндра двигателя. Такие коллектора выпускают как некоторые мировые лидеры автопроизводства (ВОЛЬВО, БМВ), так и, как обязательную деталь для всех своих моторов, все производители спортивных, как сейчас говорят, суперкаров (ФЕРРАРИ, МАЗЕРАТТИ, АСТОН-МАРТИН и т.д.). Одновременно с этим производством данных коллекторов занимаются многие специализированные тюнинговые фирмы в виде дополнительной комплектации, с целью увеличения мощностных характеристик серийных (с чугунным коллектором) автомобилей (РЕМУС, ТЕХ-АРТ, БРАБУС, и т.д.)

Сварной коллектор не имеет чугунной детали и представляет собой единую деталь от фланцев крепления к двигателю до смесительной камеры, дальше которой ОГ уже не используются для совершения ими полезной работы. Данный коллектор хорошо зарекомендовал себя в мире, он эффективно выполняет возложенные на него задачи, но если учесть, как говорилось выше, желание сохранить большее количество тепловой энергии ОГ на всем протяжении полезной работы и произвести сравнительную характеристику двух аналогов, то можно отметить следующий факт – если исчезает чугунный теплообменник и сохраняется тепло, то скорость потока увеличивается.

Первостепенное условие работы настроенного коллектора – фронт высокого давления, возникший при открытии выхлопного клапана, должен пройти по коллектору до смесительной камеры и вернутся к следующему по порядку работы двигателя выхлопному клапану в виде фронта разряжения. Интервал времени, за который должно совершится данное действие, зависит только от частоты вращения вала двигателя, но никак не от того, какой коллектор на двигатели. Значит, если скорость потока, (по сравнению с чугунным коллектором) увеличивается, а интервал времени остается прежним, то длина патрубков до смесительной камеры тоже должна

увеличится. А это влечет за собой увеличение площади теплообмена с окружающей средой.

Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение технических характеристик четырехтактных двигателей за счет создания новой конструкции выхлопного коллектора, эффективно использующего энергию выхлопных газов.

Технический результат, полученный от реализации полезной модели, заключается в повышении КПД, крутящего момента и мощности двигателя за счет уменьшения площади теплообмена коллектора и за счет улучшенной продувки и наполнения цилиндров.

Поставленная задача решается тем, что в выхлопном коллекторе для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащем соединенные между собой первичные патрубки с фланцами, предназначенные для присоединения к выхлопным окнам головки блока цилиндров двигателя, часть каждого первичного патрубка, непосредственно примыкающая к фланцу, выполнена в виде диффузора, сопряженного с остальной частью патрубка, изготовленной из трубы круглого сечения.

Предлагаемый коллектор на самом входе в него, имеет новый, не применяющийся в аналогичных системах, конструктивный элемент в виде плавно расширяющегося диффузора, за счет которого при малом увеличении длины окружности значительно увеличивается площадь поперечного сечения. Последнее основано на анализе известных формул для вычисления длины окружности (L=2R) и площади круга (S=R 2 ). Пропорционально увеличению площади проходного сечения первичного патрубка уменьшается скорость распространения по нему фронта высокого давления с одновременным сохранением энергетических ресурсов последнего. Во сколько раз увеличивается площадь проходного сечения первичного потока, по отношению к выхлопному окну двигателя, во столько раз уменьшается длина изделия от входа в него до смесительной камеры. Площадь теплообмена уменьшается хотя и не пропорционально, однако в

значительной степени (длина окружности зависит от радиуса линейно, а площадь в квадрате).

Кроме того, диффузор превращает каждый первичный патрубок коллектора в резонансную трубку. В результате ударная волна при входе в коллектор увеличивается по фронту и глубине, одновременно сбрасывая скорость. В результате чего в совокупности с изменением параметров истечения ОГ исключается явление кратности.

Предлагаемый коллектор с измененным, посредством диффузора, параметрами движения фронта высокого давления имеет небольшую длину, в связи с чем его рабочую часть можно расположить в силовом отсеке автомобиля и тем самым уберечь от излишнего охлаждения.

Предлагаемый коллектор более компактен. Важность этого фактора обусловлена ограниченностью свободного объема в силовом отсеке современного автомобиля.

Сущность предлагаемого устройства поясняется графическими материалами. На фиг.1 показан разрез головки блока цилиндров с первичным газоотводящим патрубком коллектора. На фиг.2, 3, 4 приведены фото коллектора в соответствии с изобретением для ВАЗ 2110-12 с 16-клапанным мотором. На фиг.5-7 для сравнения приведены фото известных коллекторов. На фиг.5 – коллектор 4 в 2: 2 в 1 для ВАЗ 2110-12 с 16-клапанным мотором, на фиг.6 коллектор 4 в 1 для ВАЗ 2108-09 с 8-клапанным мотором, на фиг.7 коллектор 4 в 2: 2 в 1 для ВАЗ 2108-09 с 8-клапанным мотором.

Выхлопной коллектор для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания содержит газоотводящие первичные патрубки 1, каждый из которых присоединен с помощью фланца 2 к соответствующему выхлопному окну 3 головки блока цилиндров двигателя 4, имеющего выхлопной клапан 5. Каждый патрубок 1 имеет непосредственно примыкающую к фланцу 2 расширяющуюся в направлении движения выхлопных газов часть, выполненную в виде диффузора 6, который может

быть выполнен в виде отдельной детали и соединен с остальной частью патрубка, изготовленной из трубы круглого сечения, с помощью сварного соединения 7. Позицией 8 показан расширяющийся в диффузоре поток газов.

Работа устройства происходит следующим образом.

Отработанные газы из камеры сгорания цилиндра двигателя 4 при открытии выхлопного клапана 5 с большой скоростью проходят по выхлопному каналу головки цилиндра и попадают через выхлопное окно 3 в диффузор 6. В диффузоре газы плавно расширяются с одновременным сбрасыванием скорости истечения. После расширения газы далее проходят по части патрубка коллектора, соединенного с диффузором посредством сварочного шва 7.

Поясним механизм увеличения КПД двигателя за счет измененной конструкции настроенного выхлопного коллектора. КПД двигателя, как известно, зависит от коэффициента наполнения цилиндра топливо – воздушной смесью. Коэффициент наполнения зависит от перепада давления между впускным и выпускным коллекторами в фазе продувки. Выпускной коллектор строится таким образом, что распространяющиеся в трубах ударные волны, отражаясь в смесительной камере системы, будут возвращаться к выпускному клапану в виде скачка давления или разряжения. Разряжение возникает из-за инерции газов – за скачком давления всегда следует фронт разряжения. Необходимо чтобы фронт разряжения был в нужном месте в нужное время. Место известно – выхлопной клапан. А время нужно уточнить. Дело в том, что время действия фронта весьма незначительное. А время открытия выпускного клапана, когда фронт разряжения может создать полезную работу, сильно зависит от скорости вращения двигателя. Да и весь период фазы выпуска нужно разбить на две составляющие. Первая – когда клапан только что открылся. Эта часть характеризуется большим перепадом давления и активным истечением газов в выпускной коллектор. Отработанные газы и без посторонней помощи после рабочего хода покидают цилиндр. Если в этот момент волна разрежения

достигнет выпускного клапана, маловероятно, что она сможет повлиять на процесс очистки. А вот конец выпуска более интересен. Давление в цилиндре уже упало почти до атмосферного. Поршень находится около верней мертвой точки, значит, объем над поршнем минимален. Да еще выпускной клапан уже приоткрыт. Такое состояние (фаза перекрытия) характеризуется тем, что выпускной коллектор через камеру сгорания сообщается с выпускным. Вот теперь, если фронт разрежения достигнет выпускного клапана, существенно повысится коэффициент наполнения, так как даже за короткое время действия фронта удастся продуть маленький объем камеры сгорания и создать разрежение, которое поможет разгону топливовоздушной смеси в канале выпускного коллектора. А если представить себе, что как только все отработанные газы покинут цилиндр, а разрежение достигнет своего максимального значения, выпускной клапан закроется, мы сможем в фазе впуска получить заряд больший, чем если бы очистили цилиндр только до атмосферного давления. Этот процесс дозарядки цилиндров с помощью ударных волн в выпускных трубах может позволить увеличить высокий коэффициент наполнения и, как следствие, дополнительную мощность. Результат этого действия примерно такой, как если бы мы нагнетали давление во впускном коллекторе с помощью компрессора. Для того чтобы ударной волне вернуться к выхлопному клапану в нужное время, коллектор должен иметь строго определенную длину. Практическая длина ближайшего аналога до смесительной камеры – 800÷950 мм (почти 1 метр), а если на высокофорсированных моторах и того больше. Фронт высокого давления – совершает тем большую полезную работу, чем меньше тепловой энергии теряет при движении по патрубкам коллектора. В предлагаемом коллекторе также сокращены тепловые потери, за счет чего повышается КПД системы. В прототипе используются первичные патрубки равного по площади с выхлопным окном проходного сечения, поэтому они и имеют большую длину.

Далее приведен пример осуществления полезной модели.

Коллектор изготовлен из металла, с соблюдением всех необходимых технологий, для автомобиля ВАЗ 2110 с 16-ти клапанным мотором (фиг.2 и 3). Длина первичных патрубков, изготовленных из трубы · 51 мм со стенкой 1,5 мм (диаметр патрубков прототипа для того же мотора 38 мм со стенкой 1,5 мм) была выбрана оптимальной, согласно замерам при работе вышеупомянутого мотора на силовом стенде. На стенде также проверялась эффективность изделия по сравнению с прототипом. Работа на стенде показала прирост крутящего момента двигателя по отношению к прототипу на 18%. Было отмечено увеличение мощности в диапазоне малых скоростей (1500-4000 об/мин.), чего не было у прототипа.

Выхлопной коллектор для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащий соединенные между собой первичные патрубки с фланцами, предназначенные для присоединения к выхлопным окнам головки блока цилиндров двигателя, при этом часть каждого первичного патрубка, непосредственно примыкающая к фланцу, выполнена в виде диффузора, сопряженного с остальной частью патрубка, изготовленной из трубы круглого сечения.

Комментировать
0
1 503 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock
detector