Выпускной коллектор
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
В автомобилестроении собирает выпускной коллектор выхлопные газы из нескольких цилиндров в одну трубу. Слово «многообразие» происходит от древнеанглийского слова manigfeald (от англосаксонского manig [много] и feald [сложить]). [1] и относится к объединению нескольких входов и выходов (напротив, впускной или впускной коллектор подает воздух в цилиндры).
Выпускные коллекторы обычно изготавливаются из простого чугуна или нержавеющей стали. [2] агрегаты, которые собирают выхлопные газы двигателя из нескольких цилиндров и доставляют их в выхлопную трубу. Для многих двигателей на вторичном рынке имеются трубчатые выпускные коллекторы, известные как коллекторы на американском английском языке , коллекторы экстрактора на британском и австралийском английском языках . [3] и просто как «трубчатые коллекторы» в британском английском . [ нужна ссылка ] Они состоят из отдельных выхлопных патрубков для каждого цилиндра, которые затем обычно сходятся в одну трубку, называемую коллектором . Заголовки, у которых нет коллекторов, называются заголовками Zoomie .
Наиболее распространенные типы коллекторов послепродажного обслуживания изготавливаются из трубок из мягкой стали или нержавеющей стали для первичных трубок вместе с плоскими фланцами и, возможно, из коллектора большего диаметра, изготовленного из того же материала, что и первичные обмотки. Они могут быть покрыты керамической отделкой (иногда как внутри, так и снаружи), окрашены термостойкой краской или голы. Доступны хромированные разъемы, но после использования они имеют тенденцию синеть. Полированная нержавеющая сталь также будет иметь цвет (обычно желтый оттенок), но в большинстве случаев меньший, чем хром.
Другая форма используемой модификации — это изоляция стандартного или вторичного коллектора. Это уменьшает количество тепла, отдаваемого в моторный отсек, тем самым снижая температуру впускного коллектора. Существует несколько типов теплоизоляции , но наиболее распространены три:
- Керамическая краска распыляется или наносится кистью на коллектор, а затем отверждается в печи. Обычно они тонкие и имеют мало изоляционных свойств; однако они уменьшают нагрев моторного отсека за счет уменьшения выделения тепла за счет излучения.
- Керамическая смесь приклеивается к коллектору посредством термического напыления , образуя прочное керамическое покрытие с очень хорошей теплоизоляцией. Это часто используется на высокопроизводительных серийных автомобилях и гоночных автомобилях, предназначенных только для треков.
- Выхлопная пленка полностью обернута вокруг коллектора. Хотя это дешево и довольно просто, это может привести к преждевременной деградации коллектора.
Целью высокопроизводительных выпускных коллекторов является главным образом уменьшение сопротивления потоку ( противодавление ) и увеличение объемного КПД двигателя, что приводит к увеличению выходной мощности. Происходящие процессы можно объяснить газовыми законами , в частности законом идеального газа и комбинированным газовым законом .
Очистка выхлопных газов
[ редактировать ]
Когда двигатель начинает такт выпуска, поршень перемещается вверх по отверстию цилиндра, уменьшая общий объем камеры. Когда выпускной клапан открывается, выхлопные газы под высоким давлением выходят в выпускной коллектор или коллектор, создавая «выпускной импульс», состоящий из трех основных частей:
- высокого давления Напор создается за счет большой разницы давлений между выхлопными газами в камере сгорания и атмосферным давлением за пределами выхлопной системы.
- По мере выравнивания выхлопных газов между камерой сгорания и атмосферой разница давлений уменьшается, а скорость выхлопных газов уменьшается. составляющую среднего давления Это формирует объемную выхлопного импульса.
- компонент низкого давления Оставшийся выхлопной газ образует хвостовой . Этот хвостовой компонент может первоначально соответствовать атмосферному давлению окружающей среды, но импульс компонентов высокого и среднего давления снижает давление в камере сгорания до уровня ниже атмосферного.
Это относительно низкое давление помогает удалить все продукты сгорания из цилиндра и ввести впускной заряд в период перекрытия, когда и впускной, и выпускной клапаны частично открыты. Эффект известен как «очистка». Длина, площадь поперечного сечения и форма выпускных отверстий и трубопроводов влияют на степень продувочного эффекта и диапазон оборотов двигателя, в котором происходит продувка. [4]
Величина эффекта продувки выхлопных газов является прямой функцией скорости компонентов высокого и среднего давления выхлопного импульса. Высокопроизводительные коллекторы работают над максимально возможным увеличением скорости выхлопа. Один из методов — первичные трубки настроенной длины. Этот метод пытается рассчитать время появления каждого импульса выхлопа, чтобы он возникал один за другим последовательно, пока еще находится в выхлопной системе. Хвост выпускного импульса с более низким давлением затем служит для создания большей разницы давлений между напором высокого давления следующего выпускного импульса, тем самым увеличивая скорость этого выпускного импульса. В двигателях V6 и V8, где имеется более одного ряда выхлопных газов, «Y-образные трубы» и «X-пайпы» работают по одному и тому же принципу использования компонента низкого давления выхлопного импульса для увеличения скорости следующего выхлопного импульса.
Необходимо проявлять большую осторожность при выборе длины и диаметра первичных трубок. Слишком большие трубы приведут к расширению и замедлению выхлопных газов, уменьшая эффект продувки. [4] Слишком маленькие трубы будут создавать сопротивление потоку выхлопных газов, с которым двигатель должен работать, чтобы вытеснить выхлопные газы из камеры, снижая мощность и оставляя выхлопные газы в камере для разбавления поступающего всасываемого заряда. Поскольку двигатели производят больше выхлопных газов на более высоких скоростях, коллектор(ы) настраиваются на определенный диапазон скоростей двигателя в соответствии с предполагаемым применением. Обычно широкие первичные трубы обеспечивают лучший прирост мощности и крутящего момента на более высоких оборотах двигателя, тогда как узкие трубы обеспечивают лучший прирост на более низких скоростях.
Многие коллекторы также настроены на резонанс отраженной волны низкого давления , чтобы использовать импульс разрежения , который может помочь продувать камеру сгорания во время перекрытия клапанов. Этот импульс создается во всех выхлопных системах каждый раз, когда происходит изменение плотности, например, когда выхлопные газы сливаются в коллектор. Для пояснения: импульс разрежения — это технический термин для того же процесса, который был описан выше в описании «голова, тело, хвост». Регулируя длину первичных трубок, обычно посредством резонансной настройки, импульс разрежения можно синхронизировать так, чтобы он совпадал с точным моментом перекрытия клапанов. Обычно длинные первичные трубки резонируют при более низких оборотах двигателя, чем короткие первичные трубки.
Почему поперечному V8 нужна выхлопная труба H или X
[ редактировать ]Двигатели Crossplane V8 имеют левый и правый ряд по 4 цилиндра в каждом. Когда двигатель работает, поршни срабатывают в соответствии с порядком зажигания двигателя. Если блок имеет два последовательных срабатывания поршня, это создаст область высокого давления в выхлопной трубе, потому что через нее проходят два импульса выхлопа, близкие по времени. Когда два импульса движутся в выхлопной трубе, они должны столкнуться либо с трубой X, либо с трубой H. Когда они сталкиваются с трубой, часть импульса направляется в трубу XH, что немного снижает общее давление. Причина такого снижения давления заключается в том, что жидкость (жидкость, воздух или газ) будет перемещаться по трубе, и когда она достигнет пересечения, жидкость пойдет по пути наименьшего сопротивления, а часть будет стравливать, таким образом немного снижая давление. . Без трубы XH поток выхлопных газов был бы прерывистым или непостоянным, и двигатель не работал бы с максимальной эффективностью. Двойной импульс выхлопа приведет к тому, что часть следующего импульса выхлопа в этом ряду не выйдет полностью из этого цилиндра и вызовет либо детонацию (из-за обедненной смеси, либо детонацию). соотношение воздух-топливо (AFR)), или пропуск зажигания из-за богатого AFR, в зависимости от того, какая часть двойного импульса осталась и какова была смесь этого импульса. [5]
Динамическая геометрия выхлопа
[ редактировать ]Сегодняшнее понимание выхлопных систем и гидродинамики привело к ряду механических усовершенствований. Одно из таких улучшений можно увидеть в выпускном клапане предельной мощности («EXUP»), установленном на некоторых мотоциклах Yamaha. Он постоянно регулирует противодавление в коллекторе выхлопной системы, чтобы улучшить образование волны давления в зависимости от частоты вращения двигателя. Это обеспечивает хорошую производительность на низких и средних частотах.
На низких оборотах двигателя волновое давление внутри трубопроводной сети невелико. Полное колебание резонанса Гельмгольца происходит до закрытия выпускного клапана, и для увеличения крутящего момента на низких скоростях искусственно вызываются волны давления выхлопных газов большой амплитуды. Это достигается за счет частичного закрытия внутреннего клапана выхлопной системы — клапана EXUP — в месте соединения четырех основных трубок цилиндров. Эта точка соединения по существу ведет себя как искусственная атмосфера, следовательно, изменение давления в этой точке контролирует поведение отраженных волн при этом внезапном увеличении разрыва площади. Закрытие клапана увеличивает местное давление, вызывая тем самым образование отрицательно отраженных волн расширения большей амплитуды. Это увеличивает крутящий момент на низких скоростях до скорости, при которой потери из-за увеличения противодавления перевешивают эффект настройки EXUP. На более высоких скоростях клапан EXUP полностью открывается, и выхлопные газы могут течь свободно.
См. также
[ редактировать ]- Портирование головки блока цилиндров
- Литье плавких сердечников под давлением
- Настроенный выхлоп
- Термическое напыление
- Управление теплом выхлопных газов
- Термобарьерное покрытие
- Зиркотек
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «многообразие» . Мерриам-Вебстер . Проверено 5 июня 2024 г.
- ^ «Описание различных материалов, используемых для изготовления выпускных коллекторов» . Грязные гоночные товары. 6 июня 2023 г. Проверено 5 июня 2024 г.
- ^ Проектирование и настройка двигателей для соревнований , Филип Х. Смит , стр. 137–138.
- ^ Jump up to: а б Андерсон, Тревор (2 мая 2016 г.). «Проектирование и теория эффективных выхлопных систем» . Мощность Автомедиа . Проверено 6 июня 2024 г.
- ^ Макгаффин, Роберт (28 апреля 2015 г.). «X-пайпы и H-пайпы добавляют мощности, но какой из них лучше всего подходит для вашей езды?» . Моторный тренд . НАС . Проверено 6 июня 2024 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
