ПРО ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР

Выпускной коллектор (Паук)

Большая часть потерь на выпуске приходится на выпускной коллектор. В спорте и тюнинге штатный коллектор заменяют на так называемый «паук», который отличается формой и порядком соединения приемных труб с выпускными окнами. «Пауки» бывают «короткие» и «длинные» (два У). Если взять 4-цилиндровый двигатель, то схема труб «длинного» строится по формуле 4-2-1, а «короткого» 4-1. К «длинному» пауку положена соединительная муфта 2-1, у «короткого» более сложная геометрия.

Коллектор 4-1 дает добавочную мощность только в очень узком диапазоне оборотов, за 6000 об/мин, и его обычно применяют для высокофорсированных двигателей с широко фазными распредвалами, то есть на спортивных автомобилях.

Коллекторы 4-2-1 подходят для любительского тюнинга, так как обеспечивают некий прирост мощности и крутящего момента в довольно широком диапазоне оборотов. Физика работы деталей сложна, и, не углубляясь в дебри, попросту ответим на вопрос — сколько лошадей прибудет? Мало! Для вазовских моторов обычно 3-5%, и даже в случае доработки впуска — не более 7% (это вообще максимум труднодостижимый). В прямоточной системе применяют также промежуточные прямые трубы увеличенного диаметра, резонаторы пониженного сопротивления. Вместо жестких соединений часто ставят «гофры» (сильфоны) или шаровые соединения. Последние не создают паразитных частот резонанса, зато недолговечны.

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.

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 20 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.

--------------Система выпуска отработавших газов.-----------

А — без нейтрализа--тора; Б-с нейтрализатором; В — схема прохождения отработавших газов;

1 — кронштейн крепления приемной трубы; 2 — прокладка; 3 — приемная труба; 4 — подушка подвески глушителя; 5 — дополнительный глушитель; 6 — хомут соединения труб глушителей; 7 — основной глушитель; 8 — задняя подушка подвески глушителя; 9 — датчик кислорода (лямбда-зонд); 10 — трехкомпонентный нейтрализатор; 11 — корпус дополнительного глушителя; 12 — впускная перфорированная труба; 13 — глухие перегородки; 14 — выпускная перфорированная труба; 15 — корпус основного глушителя; 16 — левая перфорированная труба; 17 — передняя глухая перегородка; 18 — средняя глухая перегородка; 19 — задняя глухая перегородка; 20 — задняя перфорированная труба; 21 — правая перфорированная труба.

Система выпуска состоит из выпускного коллектора, приемной трубы 3, дополнительного 5 и основного 7 глушителей. Выпускной коллектор и кронштейн крепления приемной трубы 1 для 8-клапанных двигателей (2110 и 2111) взаимозаменяемы с деталями от «Самары». Система выпуска двигателя 2112 отличается выпускным коллектором и приемной трубой.

На большинстве автомобилей, оснащенных системой впрыска, приемная труба — с датчиком кислорода (лямбда-зондом). В системе выпуска этих автомобилей дополнительно устанавливается трехкомпонентный нейтрализатор. Глушители и нейтрализатор — неразборные узлы и при выходе из строя должны заменяться новыми.

Выпускной коллектор отлит из чугуна. Между ним и головкой цилиндров установлена металлоармированная термостойкая прокладка.

К выпускному коллектору на четырех шпильках (для двигателя 2112 — на шести) крепится приемная труба. Соединение уплотнено термостойкой прокладкой. Приемная труба изготовлена из нержавеющей стали. Она крепится к силовому агрегату с помощью кронштейна с прижимом, охватывающим обе отводные трубы.

С фланцем трубы дополнительного глушителя или нейтрализатора (для моделей, где он предусмотрен) приемная труба соединена шарнирно. Между фланцами находится металлографитовое кольцо со сферической наружной поверхностью. Внутренняя поверхность фланцев — также сферическая, а стянуты они подпружиненными болтами, что позволяет трубе глушителя перемещаться (без потери герметичности) относительно приемной трубы при колебаниях силового агрегата относительно кузова.

Для уменьшения шума и лучшей теплоизоляции кузова дополнительный глушитель имеет защитный кожух. Для автомобилей с нейтрализатором дополнительный глушитель выпускается с укороченной передней трубой.

Нейтрализатор предназначен для уменьшения выбросов в атмосферу оксида углерода, оксидов азота и несгоревших углеводородов. Для этого служат два керамических блока со множеством пор, покрытых так называемыми катализаторами дожига: родием, палладием, платиной. Проходя через поры нейтрализатора, оксид углерода превращается в малотоксичный углекислый газ, а оксиды азота восстанавливаются до безвредного азота. Степень очистки газов в исправном нейтрализаторе достигает 90-95%. Для нормальной работы нейтрализатора состав отработавших газов (в частности, содержание в них кислорода) должен находиться в строго заданных пределах. Эту функцию выполняет контроллер, определяя количество подаваемого топлива в зависимости от показаний датчика кислорода (см. раздел «Система управления двигателем»). Нейтрализатор и датчик кислорода весьма чувствительны к соединениям свинца — и тот, и другой быстро «отравляются» и перестают работать, что, соответственно, ведет к увеличению выбросов токсичных веществ. Поэтому, если ваш автомобиль оснащен нейтрализатором, категорически запрещается его эксплуатация, даже кратковременная, на этилированном бензине. Также причиной выхода из строя нейтрализатора может стать неисправная система зажигания. При пропусках искрообразования несгоревшее топливо, попадая в нейтрализатор, догорает и спекает керамику, что может привести к полной закупорке выпускной системы и остановке (или сильной потере мощности) двигателя.

Основной глушитель располагается после дополнительного и соединяется с ним при помощи уплотнительного кольца с хомутами (как на «Самаре»). Глушители подвешены к кронштейнам кузова на четырех резиновых подушках.




Комментарии
Комментарии отсутствуют
Добавление комментариев доступно только зарегистрированным пользователям
Хотите поделится знаниями?
Добавить свою статью