Изпускателна система - проектиране, изработка и монтаж
По-голямата тръба не значи повече мощност. Значението е в скоростта на газа, не в размера на дупката.
Илюстрация, създадена с Photoshop от AiFlux.
Изпускателната система е едно от малкото места по колата, където домашната изработка още има смисъл. Материалът е достъпен, инструментът е поносим, а разликата между добре и зле направено се чува.
Тази статия е за това как се проектира, как се сметне и къде най-често се греши.
Какво прави системата всъщност
Задачата не е просто да изведе газовете навън. Ако беше това, всяка тръба щеше да върши работа.
Четирите функции:
- Извежда отработените газове от цилиндрите
- Поддържа скорост на потока, която помага на изпразването на цилиндъра
- Намалява шума до поносимо и законно ниво
- Преработва вредните емисии през катализатора
Втората точка е тази, около която се греши най-много.
Митът за обратното налягане
Навсякъде се пише "по-широка тръба, по-малко обратно налягане, повече мощност". Първата половина е вярна. Втората не следва от нея.
Ето какво се случва в действителност.
Когато изпускателният клапан се отвори, газът излиза на порция. Тази порция се движи с висока скорост и зад нея остава зона с понижено налягане. Ако скоростта е достатъчна, тази зона изтегля остатъчните газове от цилиндъра при следващия цикъл.
Ефектът се нарича изтегляне и е безплатна мощност.
Направиш ли тръбата прекалено голяма, същият обем газ се разпределя в по-голямо сечение. Скоростта пада, разредената зона отслабва, изтеглянето изчезва.
Резултатът е кола, която на високи обороти може да е малко по-добра, а в целия използваем диапазон отдолу е по-слаба. Класическото усещане за "издуха се отдолу".
Целта не е минимално налягане. Целта е правилна скорост.
Изчисление на диаметъра
Логиката е проста. Дебитът на газовете зависи от обема на двигателя, от оборотите и от това колко добре се пълнят цилиндрите. Сечението на тръбата трябва да пропусне този дебит с желаната скорост. А диаметърът расте с корен квадратен от сечението.
Code:
D = корен от [ (V x N x VE) / 3.7 ]
D - диаметър в мм
V - работен обем в литри
N - максимални работни обороти
VE - обемна ефективност
като част от единицата
(0.85 = 85%)Примери, сметнати стъпка по стъпка:
Code:
АТМОСФЕРЕН 2.0 л, 6000 об/мин, VE 0.85
2.0 x 6000 x 0.85 = 10200
10200 / 3.7 = 2757
корен от 2757 = 52.5 мм
АТМОСФЕРЕН 4.0 л, 6000 об/мин, VE 0.85
4.0 x 6000 x 0.85 = 20400
20400 / 3.7 = 5514
корен от 5514 = 74.3 мм
АТМОСФЕРЕН 1.6 л, 7500 об/мин, VE 0.90
1.6 x 7500 x 0.90 = 10800
10800 / 3.7 = 2919
корен от 2919 = 54.0 ммЗабележи третия пример. Литър и шест с високи обороти иска на практика същата тръба като двулитров с ниски. Обемът сам по себе си не решава - решава дебитът.
Числото, което получиш, закръгляваш до най-близкия наличен размер. Ако си между два, вземи по-малкия за улична кола и по-големия за писта.
Кога формулата не важи
Това уточнение е важно и обикновено липсва.
При турбо двигател формулата не работи.
Причината е в обемната ефективност. При атмосферен двигател тя е под 100 процента - цилиндърът никога не се напълва напълно. При турбо това не важи. Целият смисъл на турбината е да натъпче повече въздух от атмосферния и стойността минава над 100, а при сериозно налягане стига 150, 200 и повече.
Ако си срещал таблици, които дават VE 95% за турбо - това е грешно.
Отделно турбината сама по себе си сваля налягането и температурата на газовете, преди те да влязат в системата. Условията надолу по веригата са съвсем различни.
При турбо кола размерът се определя от турбината и от целевата мощност, а не от обема на двигателя. Ориентировъчно се тръгва от диаметъра на изхода на турбината и се качва оттам.
При дизел с филтър за твърди частици също не важи - там системата е проектирана около филтъра и не се пипа свободно.
Двойна система
Ако правиш две тръби вместо една, всяка носи половината дебит. Сечението на всяка е половината, а диаметърът се дели на корен квадратен от две, тоест на около 1.41.
Единична 74 мм става две по около 52 мм.
Не две по 74. Това е грешка, която се среща и води до система, която изглежда сериозно и работи зле.
Материали
- AISI 304 - стандартният избор за неръждаема система. Добър баланс между цена, заваряемост и устойчивост
- AISI 316 - по-устойчив на агресивна среда, по-скъп. За крайбрежие или тежки условия
- AISI 409 - феритна, ползва се фабрично. По-евтина, но ръждясва повърхностно
- Титан - лек и здрав, но скъп и капризен за заваряване. Изисква пълна защита с аргон
- Алуминизирана стомана - бюджетно решение, живее няколко години в наши условия
Едно уточнение за звука, което често се преувеличава. Материалът влияе, но много по-малко от геометрията. Дебелината на стената, диаметърът, дължината и конструкцията на гърнето определят звука в много по-голяма степен от сплавта.
Тънкостенна неръждаема звучи по-звънливо от дебелостенна не защото е неръждаема, а защото е тънка.
Огъване
Разликата между двата метода е по-голяма, отколкото изглежда.
Мандрелно огъване използва вътрешна опора, която държи сечението кръгло през целия завой. Диаметърът остава постоянен.
Обикновено огъване смачква тръбата в завоя. Сечението намалява, понякога с двайсет процента и повече.
Смачкан завой при 60-милиметрова тръба може да свали ефективното сечение до нивото на 50-милиметрова. Сметнал си правилно и си загубил сметката в първия завой.
За система, която си правил на око, това няма значение. За система, която си изчислявал - има.
Заваряване
За неръждаема стомана - TIG. Няма разумна алтернатива, ако искаш шевът да издържи.
Ключовите неща:
- Задна защита с аргон в тръбата. Без нея вътрешната страна на шева изгаря и се рони отвътре навън. Отвън изглежда безупречно
- Контрол на топлината. Прегрятата неръждаема губи хромовия слой и започва да ръждясва точно по шева
- Чистота. Неръждаемата не прощава мазнина, влага и следи от инструмент за черна стомана
- Отделни четки и дискове само за неръждаема. Частици от обикновена стомана се набиват в повърхността и ръждясват
Синьото около шева не е дефект сам по себе си, но е показател за вложената топлина. Колкото по-малко е, толкова по-добре е контролирана.
Монтаж
- Гумени окачвания навсякъде. Твърда връзка към каросерията пренася вибрация в купето и къса шевове
- Достатъчно разстояние до всичко наоколо. Системата се разширява при нагряване, а гумените окачвания дават луфт
- Особено внимание около резервоара, спирачните маркучи и електрическите кабели
- Компенсатор или гъвкава връзка близо до двигателя, ако системата е твърдо закрепена
След монтаж - проверка за течове. Не с ръка и не по слух. Двигател на празен ход, сапунен разтвор по всеки шев и всяка връзка. Мехурчетата казват всичко.
И задължително измерване на съотношението въздух/гориво след промяната, ако колата е по-нова. Промяната в потока мести данните от ламбда сондата, а компютърът реагира.
Законовата страна
Изпускателната система е част от колата, която подлежи на проверка при технически преглед. Промените в нея имат последствия.
Катализаторът не е препоръка. Емисиите се измерват и празната тръба не минава.
Нивото на шума също е нормирано.
Ако правиш система за път, това са ограничения, с които се съобразяваш от самото начало, а не след като си похарчил парите и времето.
Актуалната практика по прегледите я обсъждаме подробно по-надолу в темата - там има реални случаи от последните години.
Заключение
Добрата изпускателна система не е най-широката, най-скъпата или най-шумната. Тя е тази, чиито размери отговарят на конкретния двигател и на начина, по който се кара колата.
Формулата дава отправна точка, не отговор. Оттам нататък влизат конструкцията на гърнето, дължините, завоите и в крайна сметка ушите на човека, който ще кара.
Ако правиш такава система и се колебаеш за размера - пиши в темата с обем, обороти и какво търсиш. По-лесно е да се сметне заедно, отколкото да се преварява после.
Ключови думи: изпускателна система, диаметър на тръбата, обратно налягане, изтегляне, обемна ефективност, VE, мандрелно огъване, TIG заваряване, AISI 304, AISI 316, неръждаема стомана, катализатор, спортен ауспух, изработка на ауспух
Източници: основни принципи на газодинамиката в изпускателни системи; практика по изработка на системи от неръждаема стомана
toni@dtgarage:~$ whoami
Тони Ангелчовски | Ексклузивно за DTGaraGe
toni@dtgarage:~$ cat LICENSE
Копирането и препубликуването без разрешение не е позволено.
toni@dtgarage:~$ ./support.sh
Подкрепи DTGaraGe и независимото техническо съдържание
toni@dtgarage:~$ █
Тони Ангелчовски | Ексклузивно за DTGaraGe
toni@dtgarage:~$ cat LICENSE
Копирането и препубликуването без разрешение не е позволено.toni@dtgarage:~$ ./support.sh
Подкрепи DTGaraGe и независимото техническо съдържаниеtoni@dtgarage:~$ █
Last edited:
