Доброго времени суток, друзья, читатели и клиенты.
Cегодня расскажу о выхлопных системах с регулировкой громкости, осуществляемой при помощи вакуумной или электронной заслонки.
Выхлопные системы с заслонкой популярны и востребованы не только среди любителей тюнинга — они применяются многими автопроизводителями с завода. С таким выхлопом владелец авто может регулировать звук выхлопной системы от по-граждански тихого, до по-гоночному громкого.
Для начала расскажу о принципе действия. В выпускной системе автомобиля создаются два пути выхода выхлопных газов. Один из них — это прямая труба с поворотным клапаном-заслонкой, второй — труба с глушителем. Когда клапан в основной трубе закрыт поток идёт только через глушитель, там самым обеспечивая комфортное звучание. При открытой заслонке большая часть выхлопных газов выходит через прямую трубу, сохраняя энергию, тем самым достигается высокий уровень акустической мощности.
Чаще всего компании, занимающиеся производством выхлопных систем, строят системы следующим образом. К прямой трубе приваривается участок с трубой меньшего диаметра и глушителем. При этом угол входа в и выхода из обходного пути составляют 90°.
На наш взгляд такая компоновка не является оптимальной. Мы решили проверить какова будет разница в скорости потока и в обратном давлении при использовании вышеупомянутых отростков и при использовании более плавного угла входа.
Итак рассмотрим три варианта исполнения:
1. Прямая труба 3 дюйма с заслонкой — отростки 2.5 дюйма под 90° с глушителем 2. Прямая труба 3 дюйма с заслонкой — отростки 2.5 дюйма под 30° с глушителем 3. Труба 3 дюйма поворачивающая на 15° — прямая труба с глушителем, поворачивающая на 15°
Входное условие — массовый расход воздуха 400 гр/с. Выходное условие — атмосфера.
Результаты при закрытой заслонке:
а) давление на входе
1. 1.73 бар
2. 1.38 бар
3. 1.34 бар
б) скорость на входе
1. 114.3 м/с
2. 145.1 м/с
3. 149.8 м/с
Из результатов видно, что используя перпендикулярные отростки противодавление выше на 0.35-0.4 бар. Это значит, что двигатель будет работать в неблагоприятных условиях — снизятся как мощность, так и ресурс. Кроме того, будет происходить больший нагрев выпускной системы, что повлияет и на ее ресурс. Большим плюсом, пожалуй единственным, является высокая компактность перпендикулярных выходов.
Третий вариант показал наилучшие результаты. Как при разделении одного потока на два, так и при соединении двух потоков в один, важно предоставить выхлопным газам два равнозначных варианта — это способствует максимальной эффективности. Кстати, этот принцип особенно хорошо работает при проектировании выхода на внешний вестгейт турбины.
При открытой заслонке результаты всех вариантов предсказуемо хороши. Стоит отметить, что в варианте с перпендикулярными отростками поток через обходной путь с глушителем практически отсутствует. С одной стороны, это сделает выхлоп более громким, т.к. у других вариантов существенная часть выхлопных газов проходят через глушитель и теряют энергию. С другой стороны, это увеличивает требования к основной трубе — ее свечение должно в одиночку справляться со всем потоком, тогда как в вариантах 2 и 3 вполне можно заменить трубу 3 дюйма на 2.5-дюймовую без увеличения противодавления.
Также мы проверили каков будет уровень акустической мощности (в децибелах) при закрытой заслонке — варианты 2 и 3 оказались тише.
В завершение мы решили проверить оказывает ли влияние место расположения самой заслонки. Двигая заслонку ближе к началу и к концу участка без глушителя мы получили практически идентичные результаты скорости и давления.
Вывод — отдавайте предпочтение плавным выходам, в идеале используйте два раздельных пути, не соединяющиеся в одну трубу после заслонки.
Спасибо за внимание.