Прямоточные системы выхлопа

Прямоток- теория правильного выпуска

Из чего состоит прямоток

Выпускной коллектор. Как правило, коллектор варится на фланцах старого коллектора. Катализатор больше не применяется, а на месте датчика кислорода устанавливают заглушку, либо датчик через удлинитель. Обязательно условие к коллектору – сделать каждую трубу равнодлинной, чтобы не было запаздывания выпуска, иначе будет избыточное давление. К коллектору, желательно, вварить гофру, что бы гасить колебания, которые, без гофры будут передаваться на кузов. Для автомобилей ВАЗ, корейский и японских авто продаются готовые комплекты, которые подходят вместо штатной системы на свое место.

Резонатор. Этот элемент предназначается для гашения звуковых колебаний. Отличается от обычных пламегасителей тем, что имеет более сложную форму внутри, позволяющую снизить шум и сопротивление. Изготавливается, как правильно, из нержавеющей стали, что бы выдерживать высокие температуры. За счет расположения пламегасителя можно регулировать полку момента: чем дальше резонатор стоит от коллектора – тем больше момент на низких оборотах двигателя, соответственно, чем он ближе – тем выше момент на средних и высоких оборотах коленвала.

Глушитель. Прямоточный глушитель, зачастую, ставят вместо штатного глушителя, надеясь получить заветные несколько «лошадок», но получают только гремящий бас выхлопа. После того, как резонатор заглушил звуковые колебания, глушителю остается лишь беспрепятственно высвободить газы. Если же хочется получить прибавку мощности, не рискуя повышенным уровнем шума, то нужно приобретать прямоток с сопротивлением, которое, в отличие от штатной системы, все равно будет меньше.

Принцип работы выпускной системы

После того, как отработанная топливно-воздушная смесь попала в выпускной коллектор, угарные газы начинают вызывать обратное давление, стремясь попасть обратно в цилиндр. Задача системы выхлопа – минимизировать давление, насколько это представляется возможным.

Чем меньше попадает угарного газа в цилиндр, тем лучше его наполнение свежей смесью, соответственно – стабильная мощность.

Вторым преимуществом система с низким давлением является сокращением потери на выходе. Это обусловлено тем, что поршню нужно намного меньше усилия, что бы высвободить цилиндр от отработанных газов.

Правильно настроенный выхлоп дает прибавку в мощности, но и позволяет сэкономить топливо, что ощутимо по трассе.

Можно ли самому изготовить выхлопной прямоточный комплект?

Насколько повысится мощность двигателя?

Существует миф, что установка прямотока дает минимум 10% прибавки за счет, якобы, нулевого сопротивления выхлопных газов. Если при установке тюнинг выхлопа вы не улучшаете мощностные характеристики автомобиля (увеличение объема, установка распределительных валов с широкими фазами), то деньги будут потрачены впустую. Завод изготовитель, того же автомобиля ВАЗ, позаботился о том, что бы давление в выхлопе было максимально низким. Пропускная способность стандартного выхлопа позволяет увеличивать мощность до 20-25 лошадиных сил.

Для того, что бы прямоток дал потенциал в мощности, обязательно увеличиваем объем цилиндра, устанавливаем широкофазный распредвал. Если продаются тюнинговые впускные коллекторы, то обязательно приобретаем, а так же увеличиваем давление в топливной рампе. На выходе получается мотор, который может раскручиваться до 8500 оборотов, причем на высоких оборотах у двигателя, за счет прямотока, будет свободное «дыхание». Только в комплексе работает тот или иной вид тюнинга. Только в этом случае вы добьетесь хорошего момента и мощности, минимум на 20% больше заводской.

Основные ошибки начинающих «стритрейсеров»

Если вы являетесь владельцем старых BMW, Mercedes и подобных автомобилей, то установка прямоточной системы бессмысленная, так как с завода заложен запас, позволяющий беспрепятственно выпускать выхлопные газы при увеличении мощности. Так же, заводская система была рассчитана лучшими инженерами и при помощи точных компьютерных расчетов, поэтому установка инородной «банки» может привести к «удушью» мотора, снижению мощности и повышенного расхода топлива.

Удаление катализатора не дает такой прибавки в мощности, что бы жертвовать расходом топлива.

Установка одного элемента прямоточной системы может сделать хуже, вызывая резкие скачки давления в системе.

Установка несертифицированной продукции может навредить двигателю, и довести, вплоть, до серьезно поломки. Выбирайте только те системы, которые проходили всевозможные проверки, которые имеют реальные графики работы и сертификаты качества.

Прямоточная выхлопная система как прибавка «лошадей» автомобилю

Выхлопная труба необходима не только для того, чтобы отводить отработанные газы из камер внутреннего сгорания в двигателе, но и для повышения его мощности, особенно удачно это осуществляет прямоточная выхлопная система. Последняя используется чаще в спортивных моделях, однако и обычные городские машины могут получить такой тюнинг. Остается только разобраться, что же это даст автолюбителю.

Что такое прямоточная выхлопная система?

Когда в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания воспламеняется топливо, остаются отработанные газы, которые необходимо удалить для того, чтобы освободить место очередной порции горючего. По сути, газы выдавливаются продолжающим двигаться поршнем через специальный клапан на окончании цилиндра, однако крайне желательно, чтобы по ту сторону была разреженная среда, для чего и устанавливается прямоточная выхлопная система.

Зачем нужна разреженность? Все просто, благодаря этому фактору газы покидают цилиндр быстрее, буквально вытягиваясь из него, следовательно, камера лучше очищается и подготавливается для приема топлива. Но откуда берется разреженная среда? Тут действует закон инерции газов, когда после повышения давления в трубе (выхлоп) следом возникает разреженный фронт.

Если в выхлопной трубе имеются какие-либо изгибы или дополнительные элементы, препятствующие свободному выходу газов, последние гораздо хуже покидают цилиндр, и коэффициент его наполнения падает, что уменьшает общую мощность двигателя. В прямоточной трубе преграды для выхлопа отсутствуют, более того, диаметр системы нередко увеличивают для более свободного прохождения газов. В состав стандартной конструкции входит коллектор, или приемная труба, которая может быть разветвленной по числу цилиндров.

Далее на некоторых моделях установлен катализатор, где происходит очистка выхлопа. Затем следует резонатор, где уменьшается скорость выхлопа и происходит первичное приглушение звука. Затем через некоторый промежуток трубы система заканчивается глушителем, который, в свою очередь, может быть снабжен датчиком. Нередко в системе стоит и сажевый фильтр.

Зачем нужна спортивная выхлопная система?

В стандартной конструкции слишком много элементов, препятствующих свободному выходу отработанных газов, в результате чего имеют место затруднения компрессии цилиндров. Например, бумажного сажевого фильтра в прямоточной конструкции нет, а резонатор устанавливается с пониженным сопротивлением. Но в первую очередь, если у вас стандартная система, замене подлежит выпускной коллектор.

Схема его зависит от длины, короткий на 4 цилиндра будет выглядеть так: 4-1, то есть все отводы сходятся в одну трубу. Длинный будет делиться сначала на две пары, сходящиеся в две отдельные трубы, которые затем соединяются в одну, иными словами схема такова: 4-2-1. Первая спортивная выхлопная система лучше приспособлена для форсированных машин, поскольку добавляет мощность для двигателей с количеством оборотов свыше 6000 в минуту, вторая – для городских автомобилей.

Следует учитывать, что любое изменение конструкции выхлопной трубы приведет к необходимости регулировать систему питания двигателя.

Вернемся к резонатору. Для повышения производительности цилиндров устанавливать его следует там, где после своего максимума давление выхлопа падает. Отражатель в этом месте продлевает скорость выхлопа, увеличивает продувку камер сгорания, в результате чего увеличиваются обороты двигателя в целом. Глушитель при этом устанавливается как можно дальше от резонатора, чтобы не было влияния на разреженность среды в системе.

По сути, в стандартной конструкции «банка» оконечной части необходима лишь для снижения звука выходящих газов до положенных 100 децибел. Однако если заменить глушитель, например, выбрав наконечник группы А, то мощность двигателя вырастет на 30 лошадиных сил, но при этом шум увеличится до 120 децибел, что для городской черты неприемлемо.

Герметик для выхлопной системы как способ продлить ее службу

Любые детали автомобиля рано или поздно выходят из строя. Те, что время от времени подвергаются ударам и воздействиям агрессивных сред, например, кузов и подвески, служат довольно долго, особенно, если не забывать про техобслуживание. Другие ломаются чаще, например, тормозные колодки, изнашивающиеся от трения, коробка передач, шестерни которой не выдерживают нагрузки. А от чего выходит из строя выхлопная система?

Без всякого сомнения, она также подвергается ударам, например, камней, вылетающих из-под колес, но в большей степени на нее действует химическая коррозия, возникающая в газовой среде с высокой температурой. В частности, коллектор нагревается до 1300 градусов, из-за чего его делают из жаростойкого чугуна. Труба, примыкающая к коллектору, нередко выдерживает до 1100 градусов. Катализатор греется до 1050 градусов.

Резонатору в этом отношении чуть легче, он подвергается воздействию температур от 700 до 1000 градусов. Условия работы глушителя менее критичны, всего 350 градусов. Но все это внутри, снаружи температуры несколько ниже, правда, ненамного. Впрочем, добавьте к запредельным температурам воздействие на нержавеющую и алюминизированную сталь щелочей и хлоридов, с помощью которых сегодня ведется борьба против гололеда, и срок службы можно смело сокращать до минимума. Обычно это 3-4 года, а некоторые детали (из нелегированной стали) служат и того меньше, до полутора лет.

При этом наибольшая нагрузка приходится на места соединений, особенно, если совмещаются части из разных материалов. Чтобы избежать протечек выхлопных газов в этих местах, рекомендуется использовать герметик для выхлопной системы, который выдерживает до 1090 градусов. Отвердевая при нагреве, состав впоследствии обладает газонепроницаемостью и устойчив к химическим воздействиям. Для ремонта также используются пасты и бандажи с разным уровнем термостойкости. В целом, ремонт можно произвести за полчаса, однако это не значит, что надежность трубы или иного узла будет прежней.

slon0505 › Блог › Прямотоки. Теория правильного выпуска

ПрямотокОбщеизвестный факт, что “прямотоки” дают феноменальные результаты на турбо-машинах, а этот сайт посвящен ВАЗам… 2108 и ему подобные хоть и истинные “атмосферники”, но в последнее время все чаще появляются качественно оттюнингованые турбо-Самары. Предлагаем Вашему вниманию теорию + повод для размышлений 🙂

Установка выпуска с низким сопротивлением — это обязательное условие для получения хорошей мощности. Довольно часто высокопоточный выхлоп делается еще на начальных стадиях модификаций, “на вырост” так сказать. По сравнению с другими модификациями это еще относительно недорогая процедура.

Как это работает

За выпускным коллектором создается обратное давление выхлопных газов, что мешает увеличению мощности двигателя и поэтому это давление должно быть максимально минимизировано.

Если уменьшить обратное давление, то улучшиться выброс отработаных газов из камеры сгорания, а это в свою очередь позволит загнать в нее больше свежего воздуха (читай — кислорода) и топлива. А чем больше топливовоздушной смеси поступит в цилиндры двигателя — тем больше мощность на выходе.

Достоинство “прямотоков” еще в сокращении потерь “на выдохе”, т.е. при малом сопротивлении нужно гораздо меньше меньше усилий чтобы вытолкнуть отработанные газы.

Машина с “прямотоком” имеет заметно лучший отклик на открытие дросселя (читай — нажатие педали газа), большие момент и мощность на высоких оборотах. В некоторых случаях возможно даже уменьшение расхода топлива, но это во многом зависит от Вашей манеры вождения.

Правильно постоенный прямоточный выхлоп несомненно имеет ряд преимуществ перед обычными выпускными системами, но полученый результат может значительно разниться от машины к машине. Турбо-моторы от модификации выпуска обычно получают больший прирост мощности (как собственно и при чип-тюнинге), чем атмосферные. Так получается из-за того, что турбина начинает вращаться быстрее, а следовательно и нагнетает больше воздуха. Получается замкнутый круг, в некотором роде.

Атмосферные двигатели очень чувствительны к тому как сделан выпускной коллектор (паук). О том как лучше его сделать можно говорить очень много, поэтому пока мы сосредоточимся на выпускной системе позади выпускного коллектора. А к дизайну выпускного коллектора вернемся в одной из следующих статей.

Как-же правильно подобрать компоненты для правильного выхлопа?

Прямотоки. Теория правильного выпуска
Типы глушителей

На сегодняшний день есть 2 основных типа глушителей: это прямопоточные и обратнопоточные. Есть еще вариант с перегородкой, очень популярный ранее, но эти глушители начинают исчезать т.к. у них мизерный выхлопной поток.

Как понятно из названия Прямопоточный глушитель (“прямоток”) имеет между входом и выходом прямую перфорированную (т.е. всю с кучей дырочек) трубу. Перфорация позволяет выхлопным газам расширяться в “бочке” вплоть до внешней стенки. Стоит отметить, что термин “прямоточный” подходит также и для V-образных двигателей, которые имееют 2 глушителя — с левой и с правой стороны машины. Подобные системы выпуска называют еще системами со смещенным прямоточным глушителем.

Если смотреть на выпуск с точки зрения низкого сопротивления выхлопным газам, то прямоточные глушители это настоящая находка. Качественные прямоточные системы выпуска имеют в общей длине более 90% прямых труб. Т.е. сопротивление выпуску всего на 10% больше, чем если бы Вы ездили вообще без глушителя 😉

Обратнопоточные глушителиОбратнопоточные глушители имеют около 60-70% от потока прямоточного глушителя. И это не удивительно! Достаточно взглянуть на схему “внутренностей” такой системы. Отработавшие газы загодят в глушитель, проходят его, после чего возвращаются в начало глушителя, после чего опять меняют направление, но в этом случае уже в направлении “света в конце тоннеля”. Т.е. выхлопные газы делают 2 180-градусных разворота, что собственно и приводит к существенному снижению потока в целом. Дизайн глушителя может как улучшить, так и испортить работу выпуска.

Поэтому по части сопротивления прямоточные глушители являются бузусловными лидерами. Это не раз подтверждалось на специальных тестах.

“Сердечная” труба — это обычная труба, но определенным образом согнутая и с сердечником внутри. Это позволяет трубе сохранить на изгибе практически полный диаметр. Это делается для того чтобы поток выпускных газов поддерживался на максимально высоком уровне на протяжении всего своего пути по трубам. Но стоит заметить, что не все “сердечные” трубы одинаково хороши. Идеальная выпускная система это когда система после выпускного коллектора состоит из одной трубы и ее начало совпадает с выходом выпускного коллектора. Но на практике систему формируют путем сварки различного рода коротких переходных секций с уже сформированными изгибами. Все бы ничего, но швы от сварки оставляют свои следы и внутри трубы, а это способствует возникновению завихрений, а вместе с ним и дополнительного сопротивления. Старательный сварщик может частично решить проблему минимизировав “грубости” от сварки внутри трубы, воспользовавшись точильным камнем.

Прямотоки. Теория правильного выпуска
Толстые трубы

Чем больше — тем лучше — это особенно актуально для турбированных двигателей т.к. они должны легко “дышать”, насколько это вообще возможно. А чем бОльшего диаметра труба, тем бОльший поток газов сможет пройти через нее с наименьшим сопротивлением. Сейчас общепринятый стандарт диаметра выпускных труб — 3 дюйма, но нередко уже используются и 4″ трубы. Атмосферные двигатели имеют такую особенность, что им необходим небольшой диаметр выпускной трубы чтобы для оптимальной производительности создать обратное давление. Но это в теории, а на практике хорошая работа “атмосферника” в паре с большими выхлопными трубами более чем возможна при правильной настройке подачи топлива и его зажигания.

Современные высокопоточные катализаторы почти не замедляют поток выхлопных газов, но при этом они существенно сокращают уровень шума, при этом еще и очищают отработанные газы. Сейчас катализаторы и относительно недорогие, и имеют неплохую пропускную способность. Например современный 3-х дюймовый катализатор создает выхлопным газам меньшее сопротивление, чем многие 2″ тюнинговые глушители.

Установка прямоточных глушителей

Выхлопная система представляет собой инженерную конструкцию, детально продуманную и спроектированную на основе физических законов и экологических требований. Выхлопная система предназначена не просто для выпуска отработанных газообразных продуктов сгорания и не только для погашения шума от выхлопа. Посредством катализатора система очищает выхлоп от вредных компонентов и доводит его состав до установленной границы экологических стандартов.

Базовые принципы работы выхлопной системы

Первично с открытием выпускного клапана газообразная среда на огромной скорости начинает стремиться в трубу. За счет высокоскоростного выброса продуктов сгорания образуется внутрицилиндровое низкое давление. Конструктивные особенности механического «мозга» двигателя – распредвала – создают фазу открытия клапанов, что позволяет достичь совмещения моментов впуска/выпуска, при этом низкое давление, образующееся на фоне исхода газов, активизирует топливное заполнение цилиндров силового агрегата. С закрытием выпускного клапана в коллекторе создается зона разряжения, заставляющего работать инерцию газов на лучшее заполнение камеры сгорания смесью. Для упрощения выхлопного процесса на пути волны создается препятствие, возвращающее зону низкого давления от первого цилиндра к головке цилиндров в фазе открытия клапана другого цилиндра. Данный процесс осуществляется посредством равномерных по длине труб, роль препятствия выполняет объединение труб в одну.

Зачем нужен прямоток?

Планируя монтировать прямоток, следует четко определить цели модификации. Прямоточная система создает практически на половину малое сопротивление газам, чем стандартная система. Это оптимизирует заполнение топливом цилиндров, тем самым повышая силу двигателя. Однако увеличение силы, а точнее, его реальное значение зависит от характера переделки прямотока и пределами тюнинговых мероприятий.

При увеличении рабочего объема и оборотов силового агрегата штатная выхлопная система уже возможно станет не способной справляться с увеличенным газовым потоком при создании для него большого сопротивления на высоких оборотах. Здесь прямоток сам по себе ничего не решает – нужно менять всю выхлопную систему на спорт-аналог для исключения всяческих помех двигателю. С этой целью монтируют выпускной коллектор иного конструктивного решения и трубы повышенного диаметра. Ограничиться монтажом прямотока можно, если тюнинговые операции с мощностью двигателя невелики либо же вообще не имели место.

Конструкция прямотока

  • различный по материалу исполнения корпус (нержавеющая, хромированная сталь, карбон);
  • перфорированную трубу и мелкую сетку, расположенных внутри глушителя;
  • термостойкий наполнитель, который находится между трубой и корпусом.

Наполнитель, создаваемый из различных материалов, хорошо поглощает высокочастотные звуковые волны выхлопа, пропуская низкие. Применительно к стандартной системе роль противостояния с низкочастотными волнами отводится резонатору, конструктивно схожему с прямотоком. При эксплуатации прямоточного глушителя вкупе с резонатором некоторым не нравится звук, издаваемый прямотоком. В такой ситуации потребуется убирать резонатор из системы.

Прямоточный глушитель. Плюсы и минусы прямотока

Настоящие любители автомобильного тюнинга, наверное, не представляют свой автомобиль без прямотока. Однако не все знают, когда и на каких машинах прямоточный глушитель будет служить не только, как украшение, но и будет выполнять определенные функции. Согласитесь, рычащая изрядно поношенная копейка с огромной трубой вместо глушителя, выглядит, по крайней мере, глупо. Другое дело “японец”, который имеет ярко выраженные элементы профессионального тюнинга, и оставляющий после себя благородное рычание, всегда будет радовать не только ваш слух, но и от внешнего вида, вы будете получать удовольствие.

Что такое прямоток?

Исходя из научной точки зрения, прямоточный глушитель – это элемент системы выпуска отработанных газов, в котором перемещение теплоносителей и продуктов сгорания топлива в ДВС в замкнутом пространстве в одном направлении параллельно друг друга.

Если простыми словами описать этот элемент выхлопной системы, то можно сказать следующее. Выхлоп происходит через увеличенную в диаметре трубу со сглаженными изгибами, и которая имеет наименьшее количество стыков. В такой трубе отсутствует шумопоглатитель, а его функцию выполняет особая ее геометрия. Таким образом, исходя из этого, можно сделать вывод, что устройство прямоточного глушителя способствует быстрому и облегченному выпуску отработанных газов из цилиндров двигателя внутреннего сгорания, что благоприятно влияет на лучший продув и как следствие этого происходит увеличение КПД мотора и мощности до 15%. Однако, важно понимать, что нельзя вот так взять и просто установить прямоточный глушитель. Установка прямотока своими руками это довольно сложная процедура, для ее выполнения необходимо иметь определенные знания и опыт. Во время модернизации выхлопной системы под прямоточный выхлоп следует знать, что изменения будут касаться не только самого глушителя, но и выпускного коллектора, а также других элементов выпуска. После установки прямотока в обязательном порядке будет необходима настройка системы питания автомобиля на специальном оборудовании, в противном случае ни о каком результате данной доработки говорить не придется.

Плюсы прямоточного глушителя

  1. За счет увеличенного диаметра трубы и уменьшение изгибов и швов происходит увеличение мощности двигателя.
  2. Качественные материалы, из которых изготавливается прямоток, позволяют значительно увеличить срок службы выхлопной системы.

Минусы прямотока

  1. Значительно увеличивается уровень шума во время работы автомобиля.
  2. Проблемы при прохождении планового технического осмотра в органах ГИБДД
  3. В большинстве случаях прямоточный глушитель не имеет катализатора, что увеличивает выброс вредных веществ и как следствие также проблемы при прохождении ТО.
  4. Из-за применения в конструкции прямоточного глушителя труб большого диаметра уменьшается клиренс автомобиля. Помимо этого в холодное время года двигатель больше подвержен промерзанию.
  5. Прямотоки изготавливаются индивидуально под определенную машину, следовательно пробрести вышедшую из строя деталь системы может быть проблематичной.

И напоследок, желающим установить на свой автомобиля прямоточную систему выхлопа необходимо будет выложить минимум $ 2500.
Бытует мнение, что прямоток, который был установлен по всем правилам, практически не создает излишнего шума, а вместо рычания можно слышать, только приятный на слух басистый звук. В принципе это суждение имеет право на существование, так как, наблюдая за профессиональными соревнованиями по дрифтингу или драг рейсингу, сумасшедшего рева не услышишь. А вот если на тахометре стрелка приближается к красной шкале, то в этом случае и штатный глушитель может издать адский рев.

Ссылка на основную публикацию