Формула расчета диаметра выхлопной трубы

Нужно рассчитать паука. Нормальной методики расчёта нет. Предлагаю всем дружно подумать как это посчитать. Данные для расчёта: мотор с геометрией 82*80, вал ММ72 (опережение открытия до НМТ выпускного клапана 68 град.; запаздывание закрытия после НМТ впускного клапана 84 град.), внутренний диаметр имеющейся для изготовления трубы 35мм. Паук системы 4 в 1. Диаметр на выходе не менее 51мм. Обороты 7000об/мин.
Немного теории. В пауке систему 4 в 1 при открытии выхлопного клапана создается разряжение (давление ниже атмосферного). Но это явление происходит на определенных оборотах. Принцип действия следующий. Открывается выхлопной клапан и выхлопные газы с большой скоростью летят по трубе. Далее они долетают до того места где трубы объединяются. Там имеется резкое расширение (в нашем случае с 35мм до 51мм). Резкое расширение в трубе является аэродинамическим зеркалом, от которого отражается ударная волна (поток выхлопных газов) и летит в обратном направлении, но не в одну ветвь, а во все 4. Ветви должны быть такой длины, чтобы газы долетели до выхлопного клапана следующего цилиндра, ударились об него и отразились. Газы двигаясь по инерции от клапана в сторону объединения труб создают разряжение. Т.е. они подобны тяжелому поршню, двигающемуся по инерции в трубе. Естественно что в запоршневом пространстве будет разряжение. Эффект от такого паука будет наблюдаться только в том случае, когда этот "воображаемый поршень" уже отразился от выхлопного кланана, и в момент открытия выхлопного клапана находится на расстоянии не более 1/2 длины ветви паука.
Вот в кратце теория работы паука 4 в 1. Теперь вопрос: как рассчитать эту длину ветви при заданных параметрах.

Я прикинул вот так:

Тупо вычисляем объём одного цилиндра. (м^3)
82/2=41мм
((41/1000)^2)*3,14*(80/1000)=0,0004222672 м^3

Теперь прикидываем сколько объёма перекачивает цилиндр за один такт умножив объём на коэффициент наполнения (1,3 для данного конфига)

Но это объём проглатываемого воздуха, а в двигателе он ещё и нагревается до 800 градусов в бензиновом двигателе и до 600 градусов в дизеле. Вычисляем объём подогретого газа:

(0,00054894736*(273,15+800))/293,15=0,002009561178181818 м^3
В этой формуле приняты следующие допущения: давление газа до и после двигателя равно атмосферному, температура всасываемого воздуха равна 20 градусам цельсия, коэффициент сжимаемости газа равен 1, газ несжимаем (идеальный газ).

Теперь определим площадь сечения ветви паука при использовании заданной трубы.

Определим длину фазы выхлопа

180+68+84=332град, что составляет 332/360=0,9222

Теперь определим расход выхлопных газов за один такт выхлопа. Условимся что такт выхлопа длится 0,9222222 оборота. Отсюда:

Зная расход и площадь сечения трубы, несложно вычислить скорость газа:

Теперь мы знаем скорость газа. Нужно определить путь. Нужно наидти время.

1/(7000/60)=0,0085714285714285714285714285714286 — Время 1 оборота.

0,0085714285714285714285714285714286*0,9222222=0,0079047617142857142857142857138905 — Время такта выхлопа (искомое)

224,84*0,0079047617142857142857142857138905=1,777 — расстояние от одного клапана до другого.

Но надо учитывать что отражённый от аэродинамического зеркала газ полетит в обратную сторону не по одной ветви, а по всем четырём. Но количество пролетевшего газа не изменится, а значит можно представить этот процесс как пролёт газа по 5 равным участкам, длина участка и равна длине ветви.

Читайте также:  Лада 212140 расход топлива на 100 км

Для благоприятного протекания процесса газообмена необходимо, чтобы у выпускного окна в первой половине фазы продувки создавалось невысокое разрежение, способствующее очистке цилиндра от отработавших газов. К моменту подхода продувочной смеси к выпускному окну давление в выпускной системе (у окна) должно возрасти и поддерживаться в таком состоянии до его закрытия. Эта волна давления создает обратное движение в цилиндр части продувочной смеси, попавшей в систему выпуска при продувке.

При неблагоприятном изменении давления может произойти «закупоривание» выпускной системы, ухудшающее очистку и наполнение цилиндра. Значительное разрежение в системе выпуска в конце продувки способствует беспрепятственному выбросу горючей смеси через выпускное окно.

Настройка выпускной системы, как правило, осуществляется на один режим работы. Она сводится к подбору геометрических размеров резонатора, показанного на рисунке ниже.

Отработавшие газы, вырываясь из выпускных окон со сверхзвуковой скоростью, устремляются в резонатор, который сначала расширяется, образуя так называемый прямой конус, а затем сужается, образуя обратный конус. При этом давление газов сначала снижается, а после возрастает. Возникает отраженная волна, устремляющаяся назад к цилиндру. Для каждой конкретной выпускной системы эта волна имеет определенную скорость. В результате настройка выпускной системы заключается в подборе длин и диаметров резонатора таким образом, чтобы отраженная волна подходила к выпускным окнам в нужный момент. Естественно, что для разных частот вращения коленчатого вала требуется своя конкретная выпускная система, которая на других частотах, к сожалению, не может обеспечить оптимальных условий выпуска отработавших газов. Приходится идти на компромисс, выбирая наиболее предпочтительную частоту, на которой будет идти отсос отработавших газов и дозарядка цилиндра. В большинстве случаев эти оптимальные обороты находятся в диапазоне между средними и высокими. На мотоциклах с хорошо настроенной выпускной системой нередко замечается резкий подхват при достижении определенных оборотов. Зачастую он сопровождается таким ускорением, что незадачливому экспериментатору, не привыкшему к подобным сюрпризам, может представиться случай лицезреть удаляющийся от него на заднем колесе мотоцикл, догнать который уже невозможно.

Тем же, кому подобный характер мотора по душе, можно посоветовать попробовать настроить систему выпуска своего мотоцикла, используя некоторые приведенные ниже зависимости и соотношения размеров по рисунку:

D1 =sqrt((4*F1/pi));
где F1 =(1.3—1.75)* F0вып ;
F0вып : площадь сечения выпускных окон.
F1 : площадь сечения выпускной трубы.
При увеличении L1 кривая изменение крутящего момента сдвигается в сторону
малых частот вращения, а при уменьшении L1 — в область высоких частот.
Оптимальная длина
L1 =(5—6)* D1 .
Угол alfa раскрытия первого конуса принимается из условия обеспечения
безотрывного прохождения потока газа
alfa = 6…10гр .
Длина конической части L2 определяется углом alfa и диаметром D2 ,
который принимается из соотношения
D2 =sqrt((4* F2 /pi));
где F2 =(3.5—4.5)* F1 ;
F1 : площадь сечения выпускной трубы.

Читайте также:  Смазка renolit lzr 000

Изменяя длину L3 цилиндрической части и положение обратного конуса, можно смещать характеристику двигателя в необходимом направлении. Выбирая длину L3 можно повысить максимальную эффективную мощность в определенном диапазоне частот вращения благодаря дозарядке цилиндра. Однако на других частотах происходит ухудшение показателей. С увеличением длины L3 уменьшается максимальная мощность но значительно возрастают ее значения в диапазоне средних оборотов. Длина L4 обратного конуса влияет на показатели двигателя следующим образом. Если конус участка L4 невелик (большая длина L4 ), то мощность двигателя при оборотах выше номинальных снижается медленно. При малой длине L4 мощность падает быстро. Рекомендуемая длина L4=(1—2.5)*D1 Концевой участок трубы длиной L5 также оказывает некоторое влияние на показатели двигателя, При росте L5 и уменьшении диаметра максимальная мощность двигателя смещается в область высоких частот вращения. Уменьшение длины L5 способствует повышению мощности на малых оборотах. Уменьшение диаметра D3 вызывает перегрев днища поршня. Глушащая часть выпускной системы положительного влияния на мощность не оказывает, зато благоприятно сказывается на состоянии органов слуха. Огромные, сигаровидные глушители отечественных мотоциклов включают в себя сразу мощностную и глушащую части, а выхлопная труба является отдельным элементом. Нередко она входит в прямой конус настолько глубоко, что нарушается безотрывный характер истечения газов. В таком случае идеальным был бы вариант отказа от соединения трубы и конуса с помощью накидной гайки или хомута в пользу сварки. По крайней мере, следует укоротить выступающую внутрь конуса часть. Здесь же кроется самый простой способ частичной настройки выпускной системы. Можно пододвинуть глушитель вперед, укоротив выхлопную трубу. При этом следует ожидать улучшения работы мотора на высоких оборотах, либо наоборот, для получения большей тяговитости на низких оборотах отодвинуть глушитель подальше и удлинить первую трубу. Удлинение или сокращение цилиндрического участка также не вызовет сложностей. Глушитель распиливается, и из него удаляется либо вваривается кусок необходимой длины.



Кроме формирования характеристик двигателя и снижения шума выхлопа, выпускная система рассеивает в пространство значительную часть тепла. Так, однажды во время дальней поездки на «ИЖе» автор проголодался и остановился на обед. Запах, исходящий от мотоцикла, наводил на мысль, что еда уже готова. После поисков источника запаха из сумки, стоящей на нижней полке багажника и касающейся глушителя, был извлечен изрядно поплавившийся пакет с почти готовой яичницей. Подвеска тщательно перемешала все составляющие блюда, а глушитель его поджарил. Жаль, только, что мотоцикл не отделил скорлупу от яиц и обертку от масла! В большинстве же случаев нежелательный контакт с выпускной системой заканчивается не .так удачно. Возможны ожоги и даже пожар. Про это не следует забывать при модернизации или самостоятельном изготовлении выпускной системы

Читайте также:  Замена антифриза лада ларгус 8 клапанов

А. Гарагашьян, Ленинградская обл., д. Нюрговичи

Группа: Пользователи
Сообщений: 98
Регистрация: 8.8.2008
Пользователь №: 2 270

Такой вопрос возник,какой из вариантов выхлопа наиболее подходит доработанному двигателю (паук берём самый распространённый,4-2-1 и 51 трубу), варианты:

1 Полностью прямой выпуск в бок без резонатора и глушителя.
2 Выпуск в бок с одним прямоточным резонатором.
3 Выпуск назад без резонатора,но с банкой в конце.
4 Выпуск назад с прямоточными резонатором и банкой.

Есть ли какие нибудь формулы для рассчёта системы?

Группа: Пользователи
Сообщений: 1 906
Регистрация: 26.2.2008
Из: Москва СЗАО Митино
Пользователь №: 387
Машина:21043

Группа: Элита
Сообщений: 3 570
Регистрация: 31.3.2008
Из: Москва СВАО
Пользователь №: 646

2 SVAROG Не строим из себя умного знатока в системах выпуска если таковым не являемся! Резонатор обязателен. Почему? — учи матчасть, я же искал, рыл инет и никто мне не рассказывал.
2 Sommer А вот формулы
Длина труб коллектора (в см) до соединения в 1, неважно, 4-2-1, или 4-1.
L = 2159*(K+180)/n — l
где:
K — градусы открытия выпускного клапана до НМТ (по коленвалу)
n — обороты двигателя, под которые настраивается выпуск
l — длина выпускного канала

Внутренний диаметр первичной трубы (в см) для коллектора 4-1
D1 = корень(V/(L+l)/9.8) * 5.33
где:
V — объем цилиндра в куб.см
L — длина первичной трубы в см, из первой формулы
l — длина выпускного канала

Для коллектора 4-2-1 полная длина трубы (L) высчитывается первой формуле, при этом длины первичных труб могут быть произвольны, но не менее 35 см. Диаметры 4х первичных труб (D1) — по второй формуле, диаметры 2х вторичных труб (в см) по следующей:
D2 = корень(D1^2*0.31) * 2.36

Длина приемной трубы (от соединения в 1), которая открыта в атмосферу, или заканчивается резонатором, должна быть равна полной длине труб коллектора (L).

Диаметр приемной трубы расчитывается
D3 = корень(V/(L+l)/4.9) * 5.08
где:
V — объем цилиндра в куб.см
L — длина первичной трубы в см, из первой формулы.
l — длина выпускного канала
как видишь помимо параметра "доработан" нужны еще такие нафиг никому не нужные параметры как градусы открытия клапана, совсем можно пренебречь оборотами на которых мотор будет работать, длинну впускного канала мона взять 20 +-10 (в тараканах)


Подожги свой ТАЗ, сядь в него, разгонись пока он горит и въебись на полной скорости в стену. Красиво получится.

Количество интеллекта на Форуме — величина постоянная, а число пользователей растет. ;)

Зимой даже самый чахлый заднеприводный ТАЗ становится крутым дрифткаром.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector