Расчет диаметра выхлопной трубы

tosha3692 › Блог › расчет 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.

Лада 2101 TURBO › Бортжурнал › Как рассчитать размер глушителя и Диаметр выхлопной трубы

Сухая теория
1. Диаметр выхлопной трубы завода, как правило подходит для большинства транспортных средств. За исключением заряженных авто с измененными фазами и объемом ДВС.

2. Производители производят расчет за вас- не нужно изобретать колесо. Если они говорят, что это будет работать для вашего автомобиля, это вероятно, будет работать для вашего автомобиля.

Мы попытаемся рассмотреть проблему с научной точки зрения

1) Масса воздуха, прокачиваемая системой + массы топлива = масса выхлопных газов
Сохранение массы, верно?

2) Для того, чтобы рассчитать объем потребляемого воздуха двигателем за один оборот коленчатого вала — мы умножим объем двигателя на обороты двигателя, и разделим на 2 (это займет два полных оборота для двигателя, чтобы исчерпать это весь объем воздуха). Мы затем преобразовать, что объема в массу.

3) Расчеты приводится с учетом погрешности полного сгорания топливно воздушной смеси.

4) После того, как вы рассчитаем массу выхлопных газов производим расчет объема выхлопных. Конечно, так же необходмо учитывать расширение газов при учеличении температуры в двигателе.

Вот это! Конечно, когда вы садитесь, чтобы понять это, вы обнаружите, что получаете хорошую научную оценку занимает много работы (который является, почему мы не возиться с ней здесь).
Способы расчета выхлопной системы (Очень приблизительно):
По лошадиным силам: В среднем система прокачивает 1,5 CFM (2,55 Метра кубических) на одну лошадиную силу. С Учетом расширения воздуха выхлопная система должна прокачивать 2.2 CFM (3,74 Метра кубических) на одну лошадиную силу. Так же следует учесть что наполнение целиндров падает более чем в 2 раза при увеличении оборотов двигателя (В зависимости от фаз впуска выпуска и перекрытия клапанов)

По объему двигателя: Количество оборотов коленчатого вала RPM умножаем на Объем двигателя делим на 2 (для 4-ех тактного двигателя 4-ех целиндрового двигателя).

Расчетная таблица. Подбор диаметра выхлопной системы 4-1, 4-2-1 исходя из нижеуказанной таблицы

Расчетный внутренний Диаметр трубы (мм) Объем прокачиваемого воздуха (метров кубических) Лошадиных сил (Max).
38 мм 290,7 155
41 мм 345,1 185
44 мм 406,3 217
51 мм 540,6 289
57 мм 693,6 371
64 мм 865,3 463
69 мм 1057,4 566
76 мм 1269,9 679
82 мм 1499,4 802
89 мм 1749,3 935
ПРИМЕЧАНИЕ: Цифры являются приблизительными базирующиеся на максимальную мощность Двигателя. Таблица не учитывает особенности Газо-распределительного механизма (Фаза впуска и выпуска, перекрытие итп)

В приведенной выше таблице, мы выяснили, что атмосферному двигателю с 155 л.с. требуется 40-овая труба. К примеру на автомобиль Лада Приора, Калина, Четырка, Десятка с мощностью менее 150 лошадиных сил — установка 50 трубы пойдет во вред.

Необходимо учитывать — что для турбированных моторов — совсем другой подход к расчету выхлопной системы

Рекомендации по установке

Арина Александрова 3 лет назад Просмотров:

1 Выхлопная система. Общая информация Выхлопная система предназначена для удаления на максимально возможное расстояние сажи и выхлопных газов работающего двигателя ДГУ, а так же для снижения уровня шума, производимого установкой.. Выхлопная система не должна создавать значительного противодавления выхлопным газам двигателя, в противном случае увеличатся расход топлива, температура внутри двигателя и снизится отдаваемая в нагрузку мощность. Диаметр выхлопной трубы должен быть рассчитан предварительно, до монтажа, в соответствии с конфигурацией и длинной предполагаемой трассы прокладки. Выполнение расчета газовыхлопной линии является обязательным в том случае, если требуется представить проект установки дизель-генератора в письменном виде. Рекомендации по установке Газовыхлопную трубу следует выполнять из стали с алюминиевым покрытием или из нержавеющей стали. Соединение с выпускным отверстием двигателя должно выполняться с использованием гибкого шланга (компенсатора), для того, чтобы избежать передачи вибрации от вращения двигателя на опору выхлопной трубы и компенсировать тепловое расширение и сжатие. Длина вышеупомянутого компенсатора не должна быть меньше 0,5 метров, и он должен монтироваться строго вертикально без колен или изгибов. Компенсатор не должен использоваться для корректировки возможного несовпадения осей выхлопной трубы и выпускного отверстия двигателя. Если расстояние небольшое, то можно использовать дросселирующее устройство. Выхлопной трубопровод 1. Армированная сетка 2. Компенсатор 3. Трехточечное крепление 4. Изоляция (минеральная вата) 5. Глушитель 6. Гибкое крепление 7. Оплетка из стекловолокна Диаметр выхлопной трубы должен быть больше или равен диаметру выпускного отверстия двигателя. Расчет диаметра необходим, для того чтобы противодавление системы было меньше, чем максимально допустимое для двигателя. Газовыхлопная система должна иметь минимум изгибов и колен, а так же быть настолько прямой и короткой, насколько это возможно. Монтаж системы следует выполнять, применяя

2 максимально возможные (из допустимых) радиусы изгиба. Выхлопную трубу следуют прокладывать с уклоном в сторону от двигателя, таким образом, чтобы влага стекала к сборнику конденсата, который должен быть оборудован сливной пробкой. Процедура удаления конденсата может быть совмещена с периодическим техническим обслуживанием ДГУ. Сборник конденсата Длина 30мм(1.2 ) Диаметр 25.4мм(1 ) А- кран или пробка Весь вес выхлопной системы должен удерживаться кронштейнами и креплениями труб, а не выпускным отверстием двигателя, иначе это может вызвать серьезные повреждения, как самого отверстия, так и трубонагнетателя, а также, в дальнейшем, передать вибрации на конструкцию здания. Использование изолированных кронштейнов будет способствовать минимизации выше перечисленных явлений. Кронштейны должны выдерживать тепловое расширение и сжатие, не вызывая напряжения в несущих конструкциях. При большой длине трубопровода следует использовать компенсационные швы, особенно при переходе трубы в вертикальное положение. Кронштейны следует установить таким образом, чтобы тепловое расширение было направлено в сторону от ДГУ. Глушитель является основной частью выхлопной системы, так как он значительно снижает уровень шума. В идеальном случае глушитель должен располагаться рядом с двигателем (это позволит ему быстро нагреваться и будет препятствовать стеканию конденсата обратно в двигатель) или на расстоянии 2/5 (или 4/5) от общей длинный выхлопной системы. Нельзя располагать глушитель на расстоянии 1/5, 3/5 или в конце системы, иначе возможно возникновение резонанса. Выхлопная система должна прокладываться на безопасном расстоянии от горючих материалов, при прохождении через стены нужно использовать только правильно подобранные изоляционные материалы.

3 Изолирующий герметик основной глушитель Крепление трубы Замыкающие пластины Кронштейнрессоры с зазором в хомутах для возможности продольного движения Выхлопные трубы (включая компенсаторы) и глушитель должны иметь тепловую изоляцию, способную предотвратить возгорание от случайного прикосновения; снижающую тепловое излучение; защищающую от коррозии, вызванной конденсатом; а так же снижающую уровень шума. Несмотря на это, компенсационные швы, выпускной коллектор и турбонагнетатель ни в коем случае не должны изолироваться, так как это вызовет повышение температуры, которое может серьезно повредить двигатель. Теплоизолированные глушитель и трубы Не изолировать!

4 Следует тщательно подойти к выбору местоположения выводного отверстия выхлопной системы. Настоятельно рекомендуется вывести его к наивысшей точке здания, желательно в точку с максимальным ветровым рассеянием, а так же там где будет вызываться минимум шума. Температура выхлопных газов крайне высока, поэтому выхлоп не должен быть направлен непосредственно на горючий материал. Также дождь не должен попадать внутрь выхлопной системы (для этого используются отводы и колпаки). Выхлопная система должна быть защищена арматурной сеткой. Соединение выпускных отверстий нескольких двигателей не допустимо, так как увеличение слоя сажи и конденсат могут вызвать коррозию внутри неработающего двигателя. Расчет противодавления выхлопной системы У любого газа или жидкости внутри трубы произойдет снижение скоростного напора, иначе они не способены протекать сквозь трубу с ее неровной поверхностью и особенностями (отводы, задвижки и тд). В случае с выхлопными газами генератора, это падение давления называется «противодавлением» и должно быть снижено на столько, насколько это возможно, иначе двигатель не сможет удалять продукты горения, что повлечет за собой снижение рабочих характеристик и серьезные повреждения. В своей технической документации, GESAN публикует информацию о максимальном противодавлении, скорости и температуре газовыхлопа для каждой модели, что является основной информацией для проектирования выхлопной системы. Расчет основывается на определении падения давления в каждой из частей системы (компенсатора, глушителя, труб и т.д.) и суммировании их для получения итогового противодавления. Для вычисления падения давления в глушителях, установленных на открытых ДГУ, проконсультируйтесь непосредственно с GESAN. У шумозащищенных генераторов глушители устанавливаются внутрь кожуха, и GESAN приводит информацию о максимальном противодавлении на выпуске в прилагающейся технической документации. Первый этап в определении падения давления в выхлопной системе и отводах трубопровода- это вычисление эквивалентной длинны всей системы, которая является суммой длин всех труб и нижеприведенных эквивалентных длин; Компенсатор: в качестве эквивалентной берется его удвоенная длина. Колени: в соответствии с таблицей: Диаметр трубы, дм Колено 45, (м/колено) Колено 90, (м/колено) 3,5 0,57 1,33 4 0,65 1,52 5 0,81 1,90 6 0,98 2,28 7 1,22 2,70 Учитывая эквивалентную длину, скорость и температуру выхлопных газов можно определить диаметр трубы, используя следующую формулу: 2 L Q 1 g.e. silen = 5 P P 6,32 D T Где: Р g.e. : максимально допустимое противодавление для ДГУ (данные предоставляются GESAN), Па. Р silen : падение давление в глушителе, устанавливаемые на открытых ДГУ (проконсультируйтесь с GESAN), Па; для кожухных ДГУ Р silen =0 Па. L: эквивалентная длина выхлопной системы, м.

5 Q: скорость выхлопных газов (при нагрузке 110%), м 3 /с. D: диаметр трубы, м Т: температура выхлопных газов, С.

M4ESTRO › Блог › Мат.часть Выхлоп

В этой статье мы рассмотрим спортивные выхлопные системы, поскольку они являются довольно популярной модификацией среди поклонников тюнинга.

Задачей выхлопных труб является понижение звука двигателя посредством глушения шума и позволения выхлопным газам выходить продуктивнее.

Сейчас можно увидеть, как молодые парни лепят к своим машинам выхлопные трубы диаметром с водосточную трубу, что в таких случаях незамедлительно приводит к потери мощности.

Как же выхлопная система влияет на двигатель,
и все ли трубы увеличивают мощность?

Компоненты системы влияют на выхлопную фазу процесса сгорания – избавляться от выхлопных газов важно поскольку, чем меньше давление в выхлопной системе, тем больше будет производимая мотором мощность.

Однако также следует учитывать величину протока или скорость выхлопных газов. Большие трубы замедляют проток, а меньшие его ускоряют. Вам следует соблюдать баланс выхлопа с впуском объема двигателя для достижения наилучшего показателя протока, при этом не вызывая обратное давление (задержка в системе выхлопных газов, которые не могут выйти достаточно быстро).

В идеале нужно иметь различный диаметр труб на каждый диапазон оборотов.
Но поскольку это непрактично, то выбирается оптимальная установка для всех оборотов. Большинство высококачественных модифицированных выхлопных систем изменяют этот оптимальный диаметр для более эффективной работы при высоких оборотах.

Интересно, что некоторые проекты тюнингованных автомобилей имеют выхлопную систему «двойственного диаметра», который зависит от оборотов двигателя.
Это позволяет добиться большей максимальной мощности в ущерб крутящему моменту.

Полировка внутренностей выхлопной системы поможет ускорить выход газов, поскольку снизится внутреннее трение.

Не очень приятно видеть уличные машины с огромными банками глушителя.
Мы надеемся, что следующие советы все-таки помогут здравому смыслу восторжествовать.

Обычно выхлопная система основывается на количестве воздуха, которое двигателю необходимо перерабатывать. Количество этого воздуха сильно варьируется в серьезно доработанных агрегатах и турбодвигателях.

В качестве (очень-очень) приближенного подсчета, ориентированного на 1.6 литровый двигатель, мы рекомендуем устанавливать трубу не более 3.8 – 5 см. в диаметре (чем меньше двигатель, тем меньше диаметр). В 2.5 литровых моторах используйте 5 – 6,4 см. трубы, а двигателям большего объема подойдут 7,6 см. выхлопные трубы.
В двигателях, чей объем превышает 2.5 литра, мы рекомендуем использовать двойную выхлопную систему.

Чтобы определить оптимальный диаметр труб в такой системе, разделите объем двигателя напополам и обратитесь к вышеуказанным рекомендациям.

Так двигатель 3.0 в идеале оснащается двумя трубами 3,8 – 5 см. в диаметре,
а 5-литровый двигатель – парой 5 – 6,4 см. труб.

Этот диаметр понимается как минимальный диаметр на всем протяжении выхлопной системы, включая глушитель и выхлопную трубу.

Глушитель и выхлопная труба могут быть немного шире, но это не даст вам прибавку мощности, а лишь сделает звук ниже.

Газы лучше протекают из большей трубы в меньшую при условии, что соединение будет конусообразным. Пороги вызовут турбулентность, которая будет служить препятствием для протока газов и повлияет на характеристики машины.

Большие в диаметре выхлопные системы, как бы ни было это удивительно, замедлят проток газов. Существуют трубы оптимального размера, которые способны обеспечивать наилучший уровень протока и в то же время не создавать эффект обратного давления, при котором выхлопные газы вынуждены сжиматься.

Если вы можете засунуть в выхлопную трубу свой кулак
– то она слишком велика!

Форма выхлопного коллектора также крайне важна, как в плане длины, так и ширины. Наилучшие значения остается вычислять экспертам – большинство производителей достигают в этой области приемлемого результата, но модифицированные выхлопные коллекторы, бесспорно, обладают лучшими характеристиками.

Однако вы можете улучшить и свою стандартную выхлопную систему, сгладив внутренности с помощью шлифовального круга, надетого на дрель. Или купите своему автомобилю специально изготовленную для таких целей выхлопную систему из нержавеющей стали.

Наилучшие системы для «уличных» машин это 4-2-1, что означает: они начинаются 4мя трубами, которые затем объединяются в 2 трубы, а потом в одну – процесс проходит в 3 этапа. Это приведет к небольшому снижению крутящего момента.

Некоторые крайне высокопроизводительные выхлопные системы имеют схему типа 4-1, где все трубы соединяются в одной точке в нижней части выхлопного коллектора, или 4-2, где присутствуют две выхлопные трубы. Такие выхлопные системы позволяют достигать большей максимальной мощности и лучше всего подходят для использования при очень высокой частоте оборотов двигателя, например на гоночных машинах.

Выхлопная система большего диаметра означает, что поскольку необходимо прикладывать меньшее давление для выталкивания газов, то весь процесс будет протекать быстрее, а напор газов будет меньшим. Катализаторы немного отнимают мощность, замедляя проток газов. К сожалению, катализаторы обязательно должны присутствовать на современных автомобилях.
Среднее уменьшение мощности по вине катализатора составляет 1-4 л/с.

Если вы найдете спортивный катализатор малого сопротивления или установите выхлопную трубу без катализатора, используемую только в настоящих внедорожниках, то вы в большинстве случаев почувствуете улучшение.

Нужно сказать, что выгода от такого хода будет практически неощутимой на машинах с маленькими двигателями. Вообще говоря, разница между спортивным катализатором и его отсутствием невелика. Некоторые машины с высокими базовыми характеристиками уже комплектуются высококачественными спортивными катализаторами.

Другой вариант – переход на выхлопную систему типа 4-2-2, где у вас будет 2 выхлопные трубы, каждая из которых будет обслуживать 2 выхлопных отверстия двигателя.

Большинство спортивных глушителей придают выхлопной системе низкий рев.
Но это незначительно увеличит общее удовольствие от вождения, в отличие от уровня шума, который от них будет исходить. Одними из наилучших выхлопных систем для вашего авто могут стать стандартные системы (снятые с машин с большим объемом двигателя) с убранным задним глушителем.

А чтобы помочь глушить звук, можно расширить центральную секцию выхлопной системы. Но дело того стоит, поскольку такие системы значительно улучшают проток газов и отлично звучат. Стоит также отметить, что снижение крутящего момента теряется, а крутящий момент на максимальных оборотах очень даже ощутимо возрастает.

Мы можем порекомендовать вам систему «Cherry Bomb», которая объединяет в себе простоту и низкий рычащий звук. Но вам для нее, возможно, понадобится установить свои собственные крепления.

Как во впускной системе, так и в выхлопной длина имеет серьезное значение.
Также необходимо иметь одинаковую длину магистрали от каждого выхлопного отверстия мотора.

Большинство стандартных выхлопных коллекторов (в зависимости от расположения вашего коллектора) литые и имеют множество дефектов на своей внутренней поверхности. Зачастую у них есть неровности в местах, где соединяются поверхности. Шлифовка и полировка внутренностей выхлопной системы поспособствует лучшему протоку воздуха.

Пока вы работаете над своей выхлопной системой, вы можете отполировать все ее внутренности, чтобы полностью убрать сопротивление. Модифицированные выхлопные системы изготавливаются из нержавеющей стали, которая не только имеет более гладкую внутреннюю поверхность, а еще и гораздо легче. Стоит обратить внимание на соединения и изгибы – чем их меньше, тем лучше.

Температура под капотом – это один из самых значительных факторов, влияющих на снижение мощности. Вскоре мы шире раскроем эту тему, а пока по поводу снижения подкапотной температуры вы можете прочесть нашу статью о воздухозаборниках.

Обертка выпускного коллектора теплостойким материалом может привести к значительному уменьшению температуры и поможет катализатору быстрее достичь рабочей температуры, таким образом продлевая его жизнь и увеличивая эффективность.

Не используйте ткань в роли обертки, поскольку она является огнеопасной! Использование керамической обшивки поможет существенно снизить передачу в моторный отсек тепла от выхлопа и быстрее доведет катализатор до рабочей температуры.