Для того, чтобы некоторые моменты
доработки гильзы цилиндра принесли пользу, необходимо также обеспечить
"настроенный выпуск". В этой статейке пойдёт речь о том, как на
"мокаке" добиться наибольшего кпд двигателя на средних оборотах (4000-6000
об/мин) за счёт налаженной трубы. За основу статьи взяты данные
исследований различных соотношений длин частей выхлопной трубы,
сделанные мотожурналами в прошлые годы, бесценный опыт мастеров спорта
по картингу и мотокроссу, а также часов испытаний и горьком опыте
предшественников. Материал трубы: стальная жесть,
толщиной 0,7 мм. Где можно найти такой толщины лист металла, чтоб было
дёшево, но по всем характеристикам (отличная свариваемость, на изгиб и
т.д. Хотя жесть - это прокатная сталь, но встречаются сорта, которые не
предназначены для сваривания, гибки и и др)) отвечала необходимой
детали? Как неплохой и доступный источник - облицовка старых ненужных
холодильников. Другое дело: холодильники обычно покрывают белой
порошковой краской, которая "сдирается" очень неохотно. Если лень
возиться с "экономичным" примером, проще пойти и купить лист блестящей
и новой стали, только вот даже в строительных магазинах по отдельности
их не продают. Необходимые инструменты и материалы, а также навыки и умения:
бумага (листы), плотный ватман или картон, инструменты для черчения,
ножницы по металлу, болгарка - пригодится (либо наждак), чертилка, клей
для склеивания бумаги, ножницы, скотч, оправки деревянные (хорошо, если
это будут выточенные на токарном станке разного угла при вершине
конусы), киянка, паяльник и паяльные принадлежности (припой, флюс),
плоскогубцы, сварочный полуавтомат (лучше MAG, тот что используют для
ремонта автомобильных кузовов), стальная щётка, компьютер и умение
пользоваться програмным обеспечением. Из умений и опыта: владение
школьными познаниями (математика, курс тригонометрии, черчение), сосредоточение
над проблемой, умение работать руками и головой, немеловажно - откинуть
все пессимистичные убеждения разума и довериться ранее изученым
обстоятельствам. Ход работы: проектирование
резонатора на компьютерном экране, затем подсчёт необходимых данных и
величин, после - моделирование из бумаги, далее - реальное изготовление
и окончательная сборка (сварка). Итак, приступим! Первоначально - теория. Первое,
чем я занимался, это подбирал дизайн будущей затеи. Необходимости
вписать устроство в конструкцию мотоцикла натолкнули на 2 мысли.
Первая, как на "Русском Кавасаки" - лежащий на картере, а второй, как
на кроссовой модели "Минска". Развивать идею можно в двух направлениях,
но не сразу: за двумя зайцами погонишься, ни одного не поймаешь. Таким
образом, сначала можно изготовить одну трубу, а затем, если что-то не
удастся, подкорректировать недочёты на второй. Всё равно, они между
собой подобны. Подобие заключается именно в чётности объёмов. Несколько
лет назад сталкивался со статьёй об исканиях идеальной работы, кажется
"Пилота ЗиД-50" и вроде бы в журнале "Мото". В статье оставил мнение
один из бывших мастеров СССР по мотокроссу. Он поведал, как будучи в
тех же поисках безупречности и максимума характеристик, он вывел себе
закономерность. Однажды, изготовив трубу, он проверял её, наполняя
водой. Искал "чётность" с рабочим объёмом двигателя. Другими словами,
он хотел при делении объёма резонатора на рабочий объём двигателя,
получить чётное число (кажется, превышающее 16). (печатный вариант статьи по ссылке: здесь)
По моему же мнению,
если и придерживаться такого мнения, то учиться на ошибках не только
этого человека, но и учитывая сделанное после него. Таким образом,
нужно учесть ещё объём от стенок зеркала до начала патрубка (т.е.
первичный, объём выхлопного тракта в рубашке охлаждения).
Первоначально, когда появилась идея "нагрева-охлаждения", а также
отображения волн от стенок трубы, думали, что чем прямее труба, тем
эффектнее происходит физическое явление. Но японцы сумели всех
переубедить своими "Сузами" и "Кавами", с их причудливо изогнутыми,
перекручивающимися 2-3 раза, с различными изгибами труб. Но
немаловажным остаётся то, что все их трубы в поперечном сечении на
любом месте - круглые. Если в легендарной книге Григорьева "Мотоцикл
без секретов", в разделе "Форсировка двухтактных двигателей" показаны
трубы и зависимость прироста мощности (по графикам) от длин
конусов и цилиндрической части между ними , то у японцев, на первый
взгляд, всё намного проще. Григорьевские сводки и картинки показывают,
что даже на самых "кубатурных" аппаратах, стоят совсем "непузатые"
системы выпуска, чего нельзя сказать о японских собратах. Например, у
современных 80-ок японского проихождения, мощность которых достигает
порой до 30 л.с., диаметр поперечного сечения резонатора в самой
толстой его части, практически та же, что и на "самых кубатурных" того
времени (пост 70-ые). А тем временем Грехам Бэлл писал, что основной
проблемой, почему "пузатые" резонаторы не имели места быть применёнными
на высококубатурной спортивной технике, так только из-за неимения
достаточного места на раме (стр. 76, 4 абзац). Как было уловлено ранее,
формулы расчётов
настоящих компонентов для максимально-вероятного протекания физических
процессов в выпускной системе лежат в дипломах и дисертационных работах
докторов технических ВУЗов, но они практически никогда не используются
в своём первозданно-выведенном виде. Всегда используется упрощённый
аналог, внедряющийся в простещие модели, которые впоследствии
дополняются и модернизируются. Японцы, думаю, неспроста "штампуют"
толстенные элементы цилиндрических (если так можно выразиться и найти
на резонаторах их производства этот компонент), что-то в этом,
несомненно кроется. Многие будут спорить, "Нет, просто дизайнерский
ход, "занять свободное место и сделать аппарат компактнее". Так почему
же, взять хотя бы, ЧЗ 250 имеет 34 л.с. при всей своей крутильности, а
какая нибудь малышка концерна Yamaha при своих 125 кубах обороты на
разряд выше и мощность вот-вот перегоняющую, в наше время даже 40 л.с.?
Да, скажут опять же критики
- не стоит сравнивать технику 20-ти летней давности и современные.
Всё-таки стоит. И прежде всего для того, чтобы понять суть проблемы, и
шаги, сделанные для усовершенствования кпд. Многие факты истории
позволяют лучше оценить: что и в каком исполнении работоспособнее. Из
всего выше сказанного можно составить некий прообраз будущего
устройства; я собираюсь поступить следующими путями - размеры длин
взять из "Мотоцикла без секретов", посчитав объём рекомендованных в
"Форсировке двухтактных двигателей" резонансных труб, после перекинуть
некоторые данные на переосмысленные мной конструкции и постараться
добиться той же длинны, но объём, если он (уже высчитанный по
григорьевским задаткам) не окажется уже чётный, взять примерный, но
чтобы добиться именно этих кратностей. Рисунки на рабочем столе.
Я
владею трёхмерной программой Solid Works, но для чертежа в этой
программе
необходимо изготовлять полностью модель, поэтому для упрощения
большинство своих
проектов "рисую"
двухмерно. Для этого использую либо Paint, стандартную рисовальную
установку в Windows, либо приложение "Рисование" в офисном Word. В этой
статье встретятся как двухмерные эскизы, так и пространственные
модели. Как
уже было решено, конструкция была выбрана не однозначно, а в двух
разных исполнениях. На картинке представлены эти 2 силуэта. Человек,
ведающий в простейшем черчении, разберётся без особых усилий.
Немного описания частей трубы: 1 - конус
расширения, другими словами - диффузор, работающий на "охлаждение" и
изохорическое совершение работы газами (чисто теоретически, ибо
говорить о практике без каких либо устройств, приводимых в движение
энергией газа, нельзя). На первом типе этот элемент состоит всего из
одного колена, на втором же - из трёх (вызвано поворотом относительно
друг другу а и уместимости на раме). 2 - конфузор, конус сужения и
"нагревания" газов. Этот элемент отражает инфракрасные волны, отправляя
их обратно в цилиндр. Хочу заметить, что данная труба - отлично теряет
энергию, т.е. стенки её настолько тонки и не изолированы от окружающей
среды, что тепло рассеивается конвекционным путём, при этом часть
энергии газов (то же самое тепло) теряется. И чем больше площадь
поверхности, чем темнее поверхность, уж не говоря о скорости движения
газов внутри, тем интенсивнее излучение (получаем, что при всём нашем
желании мы на 100% процентов не сможем вернуть энергию недогоревшей
смеси обратно в камеру сгорания). На обоих экспонатах этот
элемент состоит из 2 частей. Сначала "помедленнее", затем "побыстрей".
Но известно одно, важен угол отражения. 3 - цилиндрическая часть, или
прямой тракт. На первом рисунке из 4-ёх частей (возможно и больше, всё
зависит от внешнего радиуса закругления), на втором из 2, только бы
обеспечить ступеньку. Эта часть трубы наиболее "пузатая", а длинна её
может колебаться в широких пределах, в зависимости от нужной прибавки
кпд. На ранее виденых готовых примерах, порой даже незаметен переход от
конфузора к диффузору, т.е. не видно цилиндра, разделяющего их. По
идее, он и не нужен, так как важна суть расширения - сужения и
отражения волн, но т.к. волна имеет такой характеризующий параметр, как
"длина волны λ", то тут поделать нечего, при расчитанных углах
при вершине конусов и диаметру цилиндрической части за пределы уже не
выйдешь, и приходится "раздвигать" трубу, и нейтральным элементом (не
сжимающим и не раширяющим, а также не отражающим) является именно
цилиндр.
Что пишет Т. Рихтер в своей книге "Картинг" (Wydawnictwa
Komunikacji i Lacznosci, Warszawa 1982) про выпускную систему: "В двухтактном двигателе огромную роль
играет выпускная система, состоящая из выпускного патрубка (в цилиндре и за цилиндром), расширительной камеры и
глушителя. В момент открытия
выпускного окна в цилиндре имеется некоторое давление, которое снижается в выпускной системе.
Газ расширяется, возникают
ударные волны, которые отражаются от стенок расширительной камеры. Отраженные ударные волны вызывают новый рост давления около выпускного окна, в результате
чего некоторая часть отработавших
газов снова попадает в цилиндр. Кажется, что выгоднее было бы
получить разрежение у выпускного окна, когда оно полностью открыто. Это
вызовет откачивание газов из цилиндра и, тем самым, наполнение цилиндра свежей смесью. Однако в таком случае
часть этой смеси вместе с
отработавшими газами попадет в выпускной патрубок. Поэтому надо
добиваться повышенного давления у выпускного окна, когда оно
закрывается. В этом случае горючая смесь, попавшая вместе с
отработавшими газами в выпускной патрубок, будет возвращена в цилиндр,
заметно улучшая его наполнение. Происходит это уже после
закрытия поршнем перепускных окон. Как и во впускной системе,
волновые явления в выпускной системе дают положительный эффект
только вблизи резонансной ЧВ. Изменяя размеры, а особенно длину
выпускной системы, также можно формировать скоростные характеристики
двигателя. Влияние изменений размеров выпускной системы на
характеристики двигателя более значительно, чем изменение размеров
впускной системы."
Последняя строчка из цитаты (Перевод с
польского Д.И. Юренкова) оставляет разуму загадку.
Ещё один параграф из той же книги, заинтересовавший, и подтверждающий
все суждения, сделанные выше (на основе других источников): "Выпускная система также должна
подбираться к каждому конкретному
двигателю. Каждая деталь расширительной камеры играет важную роль, и изменение
любой детали камеры скажется на характеристиках двигателя. Наиболее важные параметры: объем камеры, длина выпускной
системы, диаметр выпускного патрубка, форма
камеры, а также углы ее конусов. В большинстве
случаев меньший объем камеры и более короткие системы благоприятствуют увеличению мощности при одновременном увеличении ЧВ двигателя. Большие камеры повышают приемистость двигателя, но только в определенных
пределах. Конструктивные формы наиболее часто
встречаемых расширительных
камер показаны на рис. 9.43.
Для двух первых необходимы дополнительные глушители или
шумопоглощающие накладки, так как правилами предусмотрены ограничения шума двигателей. Третья камера особенно
удобна для двигателей школьно-молодежной
категории. При правильном подборе (опытным путем) длины камеры l и
расстояния от выхлопного патрубка до днища камеры dможно получить отличное глушение шума двигателя без потерь мощности. Такие
расширительные камеры в
прошлом применялись на двигателях «Дэмба» объемом 125 см3, но по непонятным причинам были забыты."
Что пишет легендарный Григорьев по поводу конусов и волн: "Характер отраженных волн, их амплитуды и протекания по
времени можно в известных границах изменять, меняя толщину стенок глушителя, их
температуру и размеры составляющих частей. Форма обратного конуса имеет решающее влияние на
характер отраженной волны. От более короткого конуса отражаются более короткие
волны с большими амплитудами, которые будут еще короче, если вместо обратного
конуса поставить плоскую отражающую стенку. Чем длиннее выбирается конус, тем
больше длина отраженной волны при уменьшающейся амплитуде. С удлинением обратного конуса удлиняется
цилиндрическая часть глушителя, что обеспечивает более устойчивую работу на
низких оборотах."
Последняя строчка - это именно ключ к той проблеме, которая
рассматривается в текущей статье. Мотоцикл Минск с его огромным
коленчатым валом, довольно хорош особенно на низах. В моём случае - это
эндуро, которому великие обороты ни к чему. Нужна прибавка примерно на
средних оборотах. У моторов ММВЗ 3.112, максимальные обороты 6000
об/мин. Средними можно считать диапазон, превышающий 4000 об/мин.
Расчитывая резонатор для оборотов, скажем, 5500 об/мин, можно
ошибиться. Хорошо, когда есть интервал (в минус 1500 и в плюс 500
об/мин), в который можешь "попасть" в неудачном случае. Все критерии,
описанные сверху, будут включены в
проект.
Таким образом, зная некоторый теоретический материал, можно взглянуть
на схожие черты резонаторов 125-кубовых мотоциклетных моторов
старых конструкций.
Ямаховский выпускной тракт имеет длину
1030 мм, при максимальном диаметре в 108 мм. Морбиделливский 929
мм при максимальном диаметре 91 мм. Глушители Ротаксов 955 и
985 (соответственно с жидкостным и воздушным охлаждением)
при максимальном диаметре цилиндрического колена в 100 мм.
Таким образом, вычислим "индекс" соотношения длины к диаметру.
Мотор 125 ccm
Yamaha
Morbidelli
Rotax Liquid
Rotax Air
индекс i
9,54
10,21
9,55
9,85
Дело в том, что данные модели двигателей расчитаны на выдачу
максимальных результатов при максимальных оборотах, поэтому и глушители
у них "настроены" под эти критерии. Но суть не в том, мы увидели, как
конструкторы расположили зависимости. Итак, средний индекс 9,78.
Возможно эта цифра нам в дальнейшем поможет, правда дисперсия настолько
велика, что трудно судить, верно ли сравнивать индексы i разных
двигателей. Но тем не менее, опорный пункт у нас есть, и теперь можно
переходить непосредственно от теории к расчётам.
Для того чтобы получить ответы на интересующие вопросы зайдите на наш сайт http://expert-mo.com/
экспертиза автомобиля кратово экспертиза автомобиля щелково экспертиза автомобиля лосино-петровский независимая автоэкспертиза сергиев посад независимая экспертиза одинцово оценка авто им. воровского независимая экспертиза автомобилей королев экспертиза автомобиля барвиха оценка авто апрелевка оценка автомобиля малино
Интересно то что почти все эти глушители много конусные Судя по всему это и есть одна из Панацей на весь диапазон оборотов Начало интересное мысль про соотношение объемов то же Однако скорей всего в нашем случае мы нашли ответ почему у японцев не прямой а элиптический конус на последних моделях 2х тактников Автору респект и уважуха!