Глушитель. Разница большая и маленькая

Незначительные колебания в размере расширительной камеры приводят к большим различиям в мощности двигателя. На 2-тактном двигателе в картинге глушители были допущены к прохождению омологации, что помогло избежать увеличения расходов. Однако, достаточно ли точны тесты?

Автор статьи: П. Манчини — фото: А. Синти
Выпускная система 2-тактного двигателя была изначально рассчитана на то, чтобы уменьшать рев, исходящий от двигателей. Только впоследствии, благодаря экспериментам экспертов MZ во главе с легендарным инженером Уолтером Кадином, выпускная система с расширительным бачком превратилась в одну из самых главных деталей, определяющих характеристики мощности двигателя и позволила 2-тактному двигателю преодолеть барьер в 200 л.с. на литр рабочего объема.
То как волны давления, возникающие в выпускной системе, взаимодействуют с продувкой, когда свежие газы поступают в цилиндр на смену воспламенившимся, определяется геометрией самой выпускной системы. Фундаментальная задача выпускной системы — во-первых, позволить двигателю с каждым циклом получать все больше воздушно-бензиновой смеси, и во-вторых, позволить той части свежих газов которые могут потеряться во время фазы выпуска, вернуться через выпускное отверстие. Другими словами, это система, которая позволяет увеличить волюметрический размер выработки двигателя с тем, чтобы двигатель на полную использовал возникающие внутри него колебания.

Расширительный бачок двигателя KZ 125 см3

Эти процессы, которые кажутся довольно примитивными, на самом деле очень сложны и сопряжены с большой долей неопределенности: с учетом того факта, что разница в пару миллиметров (в длине или в диаметре) может обеспечить изменение, например, в распределении пиков мощности, поэтому было принято абсолютно верное решение просить каждого производителя омологировать только один глушитель, сравнивая данные с результатами предыдущей омологации на микрофише. Однако, всегда бывают люди, которые «считают себя сильно умными». Фактически, достаточно изменить длину примерно на миллиметр и наклон колпачка и подводимая мощность полностью изменятся. Таким образом, во время тестов недостаточно проверять штамп омологации, необходимо измерять различные части глушителя и сверять их размеры с размерами на микрофише…

5 ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ФАЗ РАСШИРИТЕЛЬНОГО ГЛУШИТЕЛЯ

Движение волн давления и разрежения внутри нормального конуса «расширительного бачка» И внутри контр-конуса.
Анализируя эти переменные, основные при создании расширительного глушителя, Вы увидите разницу (в миллиметрах), которая может стать причиной значительных отличий в кривой мощности двигателя, таким образом, гарантируя огромное преимущество перед теми, кто использует стандартный глушитель на всех типах трасс…
Схема на рисунке 2 показывает, что можно наблюдать и изучать колебания давления внутри конуса и контр-конуса выпускной системы 2-тактного двигателя: вы видите точки, в которых волны порождают расширение и волны компрессии, которые идут в направлении выпускного отверстия. Фаза этих волн должна быть такая, чтобы оптимизировать продувку и перезаполнение камеры в определенной области вращения. На диаграмме схемы 2, функция расширения разделяется на 5 основных фаз:
На первой ступени упрощенной функции расширения мы видим, что в момент открытия выпускного окна в сторону воздуховода направляется волна сильного давления — эта волна двигает газы, которые тоже быстро выходят из цилиндра в сторону выхода.
Волна сжатия (значок *+*) все еще действует от выпускного отверстия до диффузора, там зарождается противоположная волна — волна разрежения (значок»-«;)
Разрежение достигает выпускного порта, когда поршень находится близко к нижней мертвой точке, таким образом, продувные отверстия к этому моменту уже открыты. Снижение местного давления приводит к притоку свежей топливной смеси из картерного насоса, в результате чего, с одной стороны, облегчается продувка, а с другой — снимается часть нагрузки с трубы, снаружи цилиндра. В то же время, волна сжатия почти достигло узкой части глушителя;
Часть свежего груза теряется в выпускной системе; таким образом, обязательно должна прийти другая вона, на этот раз — волна сжатия, которая генерируется в сужающейся части поршня, чтобы отразить идущую волну;
Волна сжатия, зародившаяся в узкой части поршня, доходит до выпускного отверстия, и забирает часть свежих газов обратно в цилиндр до того, как они успеют выйти наружу. Таким образом, мы получаем два результата:
Во-первых, так получается затягивать побольше свежих газов, и таким образом выжать все возможное из волны разрежения, которая зарождается в первой широкой части (в конусе).
Во-вторых, по этому механизму свежие газы, которые быстро выходят наружу на ранней стадии фазы выпуска, возвращаются в цилиндр, используя волну сжатия, сгенерированную в сужающейся части (контрконус).

ВО ВРЕМЯ ИНСПЕКЦИИ НЕДОСТАТОЧНО ПРОВЕРЯТЬ ТОЛЬКО ШТАМП! ДАВАЙТЕ ОБМЕРЯТЬ ГЛУШИТЕЛИ!
В некоторых классах как, например, в 125 см3 с коробкой передач, правило, заставляющее использовать омологизованную выпускную систему, ограничивает свободу маневра для регулировщиков, так как масштабом расширения ограничивается возможность трансформировать двигатель. Из этого, собственно, и следует снижение стоимости обслуживания карта.
Поскольку можно использовать только омологизированую выпускную систему, никто не может экспериментировать и разработать, потратив кучу денег, какие-то новые решения или (если довести пример до абсурда), ставить разные глушители на каждую новую трассу.

Глушители для двигателей KF имеют контр-конусы с отверстиями в них, эта часть играет роль глушителя звука.

Омологация расширительных бачков резко уменьшила расходы, связанные с разработкой и производством особых расширительных бачков для каждого отдельно взятого типа трассы: каждый отдельный двигатель в этом случае должен был сочетаться со своим глушителем. Однако, действительно ли эта мера помогла?

Различные элементы глушителя, секции конуса сварены вместе, чтобы между одной деталью и другой не было переходов.
В достаточно напряженной атмосфере, когда повсюду царит дух подозрительности, многие думают, что соперники используют расширительные бачки, не соответствующие омологированным. Различия -микроскопичны, достаточно произвести минимальные изменения в таких деталях как диаметр коллектора или длина иголки, чтобы получить желаемые изменения в общей работе карта. Когда принцип оломологации был распространен на выпускные системы, тесты были значительно строже, чем те, что проводятся сегодня: измерялись различные детали, толщина металлического листа, использованного при их изготовлении в сравнении с информацией на омологационном штампе. Сегодня было бы правильно продолжать подобную практику, чтобы никакой умник не пытался внести микропоправки, чтобы адаптировать омологированный расширительный бачок к требованиям той или иной трассы и использовать, таким образом, правила для собственной выгоды…
Словом, если Вы только проверили штамп омологации — Вы, в сущности, ничего вообще не сделали. Хороший регулировщик двигателей, изменив длину расширяющейся части, сужающейся части или длины трубки, способен поменять характеристики мощности глушителя в соответствии с характеристиками трассы. В таком классе как KZ, где зафиксирован передаточный коэффициент, иметь глушитель, на который ты можешь рассчитывать на определенном типе трассы — большое преимущество. В то время, когда тесты, как мы знаем, означают всего лишь проверку штампа оломогации, кто может знать, соответствуют ли фактические размеры заявленным или нет? С учетом того, что маленькие изменения могут повлечь за собой большие перемены в общем поведении карта, мы можем только сказать, что надеемся на возрождение нормальной тестовой системы, которая существовала когда-то…

Некоторые элементы расширительного глушителя перед сборкой: нарезано листовое железо, согнуто и спаяно таким образом, чтобы поддерживать зазор в заданном очень узком поле и, следовательно, чтобы сглаживать переход от одного глушителя к другому.

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМЫ 2-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ: ВОЛНЫ

Как мы видели, выпускная система призвана оптимизировать заполнение двигателя, и это должно происходить в определенном диапазоне оборотов, как можно более широком. К сожалению, из-за принципов, на которых строится работа выпускной системы 2-тактного двигателя, эти два требования противоречат друг другу. Это основные динамические эффекты, которые оказывают влияние на фазу продувки, т.е. на самую важную фазу 2-тактного цикла.
Они определяют колебания давления в выпускной трубе (и динамические эффекты в выхлопных газах) и питание (динамические эффекты в топливной смеси, которая поступает внутрь). Жидкостная механика в передаточных трубах в основном определяется характеристиками корпуса насоса. Изменения давления в выпускном коллекторе, рядом с релятивным отверстием, влияет очень сильно на весь процесс продувки: проще говоря, движение волн, которые накапливаются внутри трубки с выхлопами определяет подачу свежих газов через впускное отверстие и возвращение некоторой дозы газов, которые вышли во время фазы продувки, в цилиндр, через выпускное отверстие. Как показано на рис.1, волновое движение зависит в основном от геометрии выпускной системы.
Среди основных геометрических характеристик выпускной системы на схеме — простая цилиндрическая трубка (схема 1а), положительный импульс, который формируется при открытии выпускного отверстия и отражается с противоположным знаком (волна разрежения) на открытом конце: в свою очередь, длина цилиндрической части определяет фазу, т.е. тот момент, когда волна разрежения достигает того же отверстия.

Также есть расширяющаяся часть (схема b), часто ее еще называет конусом, которая представляет собой последний участок, который постепенно открывается, и за счет этого фаза разрежения может длиться дольше. Оптимизация системы также зависит от сужающейся части (схема c), часто ее еще называют контр-конусом, которая работает как конец трубы, определяя волну давления дискретной длительности. Расстояние между контр-конусом и выпускным отверстием, которое измеряется по осевой линии глушителя, определяет тот момент, когда волна давления вернется в то же отверстие. Функция конической детали, сужающейся или расширяющейся, в том, чтобы создать постепенную волну, в соответствии с областью оборотов двигателя. Таким образом, мы можем сказать, что чем больше разница входного и выходного диаметров, тем более интенсивная будет отраженная волна, в то время как длина конуса пропорциональна длине эффекта на выпускное отверстие (создаются волны). Однако, хорошо бы помнить, что длина расширяющейся конической части, не должна быть очень длинной, иначе волна, переданная через выпускную систему, не сможет дотянуть до конечной, сужающейся части и не сможет вызвать адекватную волну давления в противоположном направлении, которая, в свою очередь, должна быть достаточно сильной, чтобы пройти обратно к выпускному отверстию.

Влияние геометрии выпускной системы на давление в коллекторе рядом с выпускным отверстием, в соотношении с углом наклона коленчатого вала.

На диаграмме с помощью 3 примеров (сл. 1, ровная труба, сл.2, труба с расширяющейся частью, сл. 3 «расширительный бачок», состоящий из расширяющегося элемента, цилиндрического элемента и сужающегося элемента) показано, как условия потока для обеспечения хорошей продувки цилиндра, становятся лучше.

Источник http://kartsport4you.com/
Оригинал на английском языке http://www.vroom.it