ВЫХЛОПНАЯ СИСТЕМА,ГЛУШИТЕЛИ.

Спортивные глушители. Прямоточная система выпуска

Даже в нынешнее, весьма "недешевое" время многие стремятся индивидуализировать свой автомобиль, сделать его мощнее и темпераментнее. Любителям быстрой езды вечно не хватает мощности стандартного мотора. Когда резервы настроек и регулировок исчерпываются, наступает пора форсировки - процесса творческого, а потому дорогостоящего.Вы не раз слышали о так называемых спортивных выхлопных системах. Давайте разберемся, что к чему, в этом вопросе.

Выхлопная система стандартного автомобиля служит для собственно отвода отработавших газов из камеры сгорания мотора. Попутно решается задача глушения звука выхлопа.Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который может быть согласован экспериментально с колебательным процессом движения горючей смеси во всасывающем тракте с таким расчетом, чтобы улучшить очистку цилиндра от отработавших газов и его наполнение свежей смесью. Давление в выпускной трубе подвержено резким колебаниям в течение всего периода выпуска. В первый момент после открытия выпускного клапана продукты сгорания устремляются в выпускную трубу с весьма высокой скоростью, превышающей скорость распространения звука.

Быстрое удаление 50% продуктов сгорания влечет за собой образование в цилиндре разряжения, которое может доходить до 0.5 кгс/см2. Точно так же и в выпускной трубе образуются периоды пониженного давления.Эксперименты с выпускными трубами доказали, что длина трубы не влияет на эффективность очистки цилиндра в первой стадии процесса выпуска, но зато с увеличением длины трубы в известных пределах увеличивается длительность периода, в течение которого поддерживается разряжение.С изменением частоты вращения период пониженного давления в выпускной системе не только изменяется по длительности и величине разряжения, но и смещается по углу поворота коленчатого вала. Поэтому каждому режиму работы двигателя соответствует определенная оптимальная длина выпускной трубы.
В выпускной системе ДВС присутствуют два процесса. Первый - сдемпфированное в той или иной степени истечение газа по трубам. Второй - распространение ударных волн (звука) в газовой среде.Оба процесса оказывают влияние на коэффициент наполнения цилиндров. С первым всё просто и понятно. Большое сопротивление потоку газов (заткните выхлопную трубу!) вызовет снижение качества продувки и потерю мощности. Совершенно понятно, что чем короче и большего диаметра труба, тем меньше её сопротивление потоку. В реальной жизни для полуторалитрового мотора, работающего на оборотах не выше 8000 достаточно диаметра 45 - 50 мм при длине 3 - 3,5 метра. Дальнейшее увеличение диаметра не вызывает существенного уменьшения динамического сопротивления.Далее понятно, что если в выпускной системе построить на некотором расстоянии от клапана отражатель, который называют резонатором, то на определённых оборотах улучшится продувка цилиндров, что поднимет вращающий момент двигателя. Это явление называется "настроенный выхлоп" и используется для корректировки моментной кривой.

Если задача стоит повысить мощность, как для спортивного мотора, то резонатор настраивают на падающий после максимума участок. Таким образом, продлевают момент на большие обороты. Мощность, как известно, произведение угловой скорости на вращающий момент. Если мы хотим получить более "тяговитый" мотор на низах, то настраиваем на растущий участок до максимума.Что касается шума, то этим занимается глушитель, расположенный как можно дальше, для того, чтобы снизить его влияние на резонансные свойства. Задача глушителя - только погасить звук многократным отражением в лабиринте или направить его в звукопоглощающий материал (стекловату, например), оказав как можно меньшее сопротивление потоку газов.Если обратиться к зарубежной практике, то выясняется, что специалисты в области выхлопных систем могут получить прибавку в мощности более 12 -15 лошадиных сил. Эта солидная прибавка мощности получается заменой всех частей выхлопной системы ("штаны", катализатор, резонатор, оконечная часть).Спортсмены получают большую прибавку, но за счет того, что у них не связаны руки громкостью выхлопа - спортбайк имеет звуковое давление около 120 децибел (официально разрешенный предел 100 ДБ).

Глушитель по группе А может дать прибавку и в 30 сил, но ездить по городу будет невозможно. Кстати, любое серьезное вмешательство в выпускную систему требует корректировки системы питания. Исходя из этого - тюнинг 16 клапанного мотора через систему выпуска отработавших газов одно из самых не последних дел в его усовершенствовании.В частном варианте, можно ограничиться оконечной банкой, резонатором и более продвинутыми "штанами". Замена труб на трубы большего диаметра даст прибавку, она не трудноосуществима на дорожных машинах.Замена такой схемы на цельный выпускной коллектор с равными длинами от выпускных каналов головки до места соединения с приемной трубой даст прибавку до 5-7 лошадиных сил.

А как же звук? Да, сделать звучание машины более породистым можно и даже нужно. Варианты - универсальные, вроде Powerful , Remus или Custom выхлоп. Powerful, Remus а также Supersprint выпускают универсальные глушители - их оконечный бачок с минимальными переделками устанавливается вместо стандартного. Отдача - конечно же, производитель обещает "more powerful engine", стадо лишних кобыл и т.п., но что-что, а звук породистый вы получите. Опять же сзади под бампером будет висеть здоровенный "самец", а не узкая фитюлька стандартного выхлопа (например, на 2110 на этой трубе явно сэкономили).
Измерение обратного давления.
В простом понимании высокофорсированный двигатель может быть определен как двигатель, который выдает больший объем выхлопных газов, чем стандартный двигатель того же рабоч
В простом понимании высокофорсированный двигатель может быть определен как двигатель, который выдает больший объем выхлопных газов, чем стандартный двигатель того же рабочего объема. Так как мощность двигателя получается из-за сгорания топлива, то чем больше топлива эффективно сгорит в двигателе, тем большую мощность (и объем выхлопных газов он произведет). Следовательно, каждая модификация двигателя, которая улучшает мощность, будет увеличивать обратное давление, если не сделать необходимых изменений на выхлопной системе. Фактически, увеличение мощности на 40% обычно удваивает обратное давление, а если вы рассчитываете удвоить мощность двигателя, то обратное давление увеличится в 4 раза.

Но не спешите сразу же выбрасывать свои глушители и выхлопные трубы. Вначале вы должны измерить, какое обратное давление развивается в вашей выпускной системе. К счастью, для решения этой задачи не требуется дорогое диагностическое оборудование. Все, что вам потребуется — это манометр, несколько соединителей и трубок. Манометр должен быть рассчитан на измерение давления порядка 0,7 кгс/см3; в крайнем случае, можно воспользоваться манометром для измерения давления топлива. Лучше всего иметь манометр с крупной шкалой для облегчения измерений. Вварите кусок "резьбы" в выхлопную систему перед глушителями, а если автомобиль оборудован катализатором, то добавьте еще и резьбу перед ним. Резьба может представлять собой простую шестигранную гайку с резьбой для установки трубки диаметром 3,2 или 6,3 мм.

Из-за высоких температур в системе подсоединение манометра к резьбовому отверстию требует дополнительных операций. Просверлите маленькое отверстие через заглушку выхлопной трубы (эта заглушка должна иметь такой же размер резьбы, как и в приваренной гайке) и впаяйте высокотемпературным припоем кусок стальной трубки длиной 300-450 мм, внутренним диаметром 3,2 мм(1/8 дюйм), которая часто используется в качестве тормозной трубки, в просверленное отверстие. Стальная трубка будет рассеивать избыточное тепло от горячей выпускной системы, чтобы можно было подсоединить резиновый шланг, идущий к манометру. Следите за тем, чтобы шланг не касался других раскаленных деталей выпускной системы. После измерений обратного давления можно снять трубку и заглушить выпускную систему резьбовой заглушкой без отверстия для трубки.

Обратное давление измеряется при разгоне автомобиля с широко открытой дроссельной заслонкой. При регулярном повышении оборотов определяйте значения давления по манометру. Любое обратное давление является нежелательным, но к этому нужно подходить практически. Так как невозможно добиться нулевого сопротивления потоку, то нужно добиваться реальных целей. Полученные графики обратного давления иллюстрируют, что стандартная выпускная система может создавать давления до 0,6 кгс/см2 (и даже больше на некоторых обычных автомобилях).

При тщательном подборе глушителей, катализаторов и выхлопных труб тот же самый двигатель будет развивать обратное давление величиной не более 0,15 кгс/см2. Если при измерениях будут получены значения обратного давления более 0,35 кгс/ см2 при работе с полностью открытой дроссельной заслонкой в какой-либо области оборотов, то выпускная система нуждается в доработке
еще о глушителях:
Спортивный прямоточный глушитель НЕИЗМЕННЫЙ атрибут тюнинга, одинаково часто встречающийся и на серьезно заряженных машинах, и на экземплярах с цветными брызговиками и светящимися форсунками омывателя. А какой эффект дает рычащий выпуск на самом деле? Чтобы выяснить это, мы провели инструментальные ИСПЫТАНИЯ нескольких популярных спортивных глушителей.

Сначала немного теории. Для чего предназначена и как работает система выпуска? Вопрос этот кажется элементарным только на первый взгляд. Начнем с того, что система выпуска отработанных газов выполняет несколько задач одновременно. Первая и самая простая отвод выхлопных газов за пределы кузова автомобиля.

Вторая задача выпуска обеспечение наилучшего наполнения цилиндров топливовоздушной смесью. В современных моторах фазы впуска и выпуска заметно перекрываются и в момент, когда открыты оба клапана, важно создать за выпускным клапаном разрежение, благодаря которому отработанные газы будут активнее покидать цилиндр, освобождая место для свежей порции смеси. Чтобы этого добиться, используют инерцию и неравномерность истечения выхлопных газов из двигателя. Дело в том, что после закрытия выпускного клапана, в коллекторе образуется зона понижено го давления, двигающаяся по трубе со скоростью звука. Если создать на пути этой волны препятствие, она отразится и, при правильном расчете соотношения между оборотами двигателя и расстоянием до этого препятствия, окажется у выпускного клапана в момент, когда он будет снова открыт. Для автомобильного двигателя это расстояние оказывается очень большим, поэтому фронт разрежения от одного цилиндра возвращают к двигателю в момент открытия клапана другого. Этот процесс организуется с помощью выпускного коллектора с трубами равной длины, а препятствием для волны служит соединение этих труб в одну.

В штатной системе выпуска низкочастотную составляющую шума в основном глушит резонатор, но и на долю глушителя, главная задача которого пригасить высокочастотный сигнал, низов тоже хватает. А в прямоточном глушителе набивка из минеральной ваты способна эффективно тушить только высокочастотные составляющие звука, поэтому низкочастотный шум попросту пролетает по прямой трубе практически без помех. Именно из-за этого голос прямотоков получается низким. Недаром говорят, что спортивный глушитель басит, бубнит или рычит. Особенно явно это чувствуется в салоне, куда высокочастотные составляющие проникают хуже низкочастотных.
И все бы ничего, если бы не одно но... У салона, как замкнутого объема, да и у панелей кузова неизбежно имеются собственные резонансные частоты. Звук выхлопа имеет в своем спектре ярковыраженные максимумы, их еще называют гармониками, частота которых кратна оборотам двигателя. Как только частота гармоники становится близкой к собственной частоте кузова, шум резко усиливается, а в его спектральной характеристике появляется ярковыраженный максимум. Как оказалось, у ВАЗ-2112 в проблемной для прямоточного глушителя области оказались две мощные гармоники, из-за которых шум в салоне резко увеличивается в районе 25002800 об/мин и 42004500 об/мин. Если провести на этих режимах спектральный анализ, легко увидеть в диапазоне 60400 Гц пару пиковых частот, которые оказываются кратны этим оборотам. Очевидно, при разработке стандартного глушителя на десятку инженеры ВАЗа смогли максимально задавить эти гармоники за счет отражений звуковых волн внутри глушителя, а тюнинговые прямотоки пропускают их без особых помех. Chevrolet Lacetti, Санкт-Петербург, 2004 год, 14800 USD

Наконец, третьей задачей выпускной системы является собственно глушение шума. Ни простая труба, ни настроенный выпускной коллектор справиться с ней не в состоянии требуется глушитель. Правда, на гоночных автомбилях встречаются системы, по сути, без глушителей, но, как правило, только на турбированных моторах, где турбина, перемалывая поток выхлопных газов, сама снижает его энергию и сглаживает колебания.

Итак, чтобы снизить шум, требуется глушитель. Они бывают нескольких типов. Первый тип резонатор, состоящий обычно из перфорированной трубы и окружающей ее камеры. За счет резонанса, возникающего в камере, такой глушитель эффективно гасит звук определенной частоты. Как правило, современные резонаторы имеют несколько камер различного размера и при скромных габаритных размерах неплохо гасят низкочастотные шумы.

Стандартный оконечный глушитель обычно представляет собой лабиринт из перегородок, при отражении от которых часть энергии газа переходит в тепло, а звук затихает. Кроме того, за счет установки внутри глушителя перфорированных труб, в нем также как в резонаторе применяется эффект подавления звука определенных частот.

Прямоточный глушитель во многом похож по конструкции на резонатор. Отличие лишь в том, что между корпусом и трубой с отверстиями у него проложен звукопоглощающий материал. Как правило, это базальтовая вата, состоящая из длинных минеральных волокон. Чтобы волокна не выдувались потоком газа наружу, между трубой и ватой размещают заградительный барьер из очень мелкой сетки или специальной проволоки. И все равно, ресурс прямоточного глушителя определяется не коррозией металлического корпуса, а сроком удержания волокон, по истечении которого глушитель начинает звенеть, как пустое ведро. Звучание прямоточного глушителя задается его размерами, количеством и материалом набивки, а также диаметром и числом отверстий в трубе. Но как не настраивай прямоток, общая тенденция остается. Вата хорошо поглощает высокие частоты, а с низкими справляется плохо. Зато прямоточный глушитель оказывает наименьшее сопротивление выхлопным газам.

Среди владельцев вазовских машин распространено мнение, что стандартная система выпуска сильно душит мотор. Особенно 16-клапанный, ведь выпуск на нем такой же, как и на менее мощном восьмиклапаннике. Поэтому, установка прямоточного глушителя с заметно меньшим сопротивлением выходу отработанных газов сильный козырь в светофорных гонках.

Есть и прямо противоположное мнение: на стандартном моторе прямоточный глушитель прибавки мощности не дает. Единственная его задача пустить пыль в глаза, а точнее рев в уши. Прямоток самый простой способ заставить поверить окружающих, что у машины мощный мотор и соответствующая динамика. К сожалению владельца машины, чтобы развеять эту иллюзию, часто хватает одного параллельного старта...