Чай горячий! Давно меня не было на просторах этой платформы. Я, к счастью, вернулся. Из-за учебы и прочего пропал, но не суть. Сегодня у нас тема, связанная с выхлопом.
Перед этим немного моего словаря:
Бустап – поднятие мощности за счёт турбины и прочих компонентов (топливный насос, форсунки и прочее)
Атмо – атмосферный двигатель без турбины
Капиталка – капитальный ремонт двигателя, замена деталей ДВС, более 80%
Пайп – труба (может идти от горячей части турбины до выхлопной трубы)
Раннер – бывают разными, длина коллектора играет важную роль
Верха – высокие обороты двигателя около красной зоны и выше
Низа – низкие обороты двигателя (2000-3000 об/мин)
Дино-стенд – стенд для замеров показателей автомобиля
Спуллллл – когда турбина опаздывает за валами, это большая редкость и скорее всего турбина компенсирует расширением рабочего диапазона по оборотам. Часто встречается противоположное явление — турбина уже давит заданное давление, гейт открыт во весь голос, а автомобиль просто идёт "накатом", пока валы не выйдут в рабочее положение и тут вдруг, наддув становится эффективным
Начнем пожалуй)
Все вы прекрасно знаете, для чего нужна выхлопная система автомобиля и, думаю, многие догадываются, что выхлопная система имеет противодавление, которое всегда есть.
И на самом деле оно, во-первых, достаточно велико, гораздо больше, чем вы думаете. А, во-вторых, оно опаснее любого двигателя внутреннего сгорания. Конечно же опасно, если не знать, что с ним делать и как его контролировать.
Итак, что из себя представляет любой двигатель внутреннего сгорания? Это не что иное, как насос для топливно-воздушной смеси. Чем больше топливно-воздушной смеси вы через него прокачаете, тем больше соответственно вы получите мощности. Но есть очень важный момент. Любые ограничители для этого прокачивания негативно влияют на то, сколько лошадок вы увидите у себя на дино-стенде. Соответственно, чем больше у вас ограничений и чем больше у вас рестрикции на впуске и на выпуске, а также на самой головке блоков цилиндров, тем хуже работает ваш мотор и тем меньше он выдаёт мощности. И очень часто тем больше он близится к тому, чтобы отправиться на капиталку. И если на впуске всё относительно понятно, у нас есть ограничение по воздушному фильтру. У нас есть ограничение по турбине. Ставим фильтр нулевого сопротивления, ставим турбину. А опять же, зачем это делается? Это делается как минимум для того, чтобы увеличить на входе поток. Если мы этого с вами не сделаем, то начнётся проблема. Какая встречается у многих субаристов. Вот этот пайп между воздушным фильтром и впуском на турбину. И тогда, когда вы начинаете дорабатывать либо менять штатную турбину, у вас не хватает того объёма пайпа, который находится на впуске. И его начинает сжимать, потому что там начинает образовываться вакуум. То есть воздушный фильтр не может пропустить столько, сколько уже собирается засасывать турбина. Патрубок схлопывается, идёт колоссальное напряжение на вашу улитку. То есть на колесо компрессора вашей турбины, который впоследствии просто выходит из строя. Поэтому многие субаристы, знаю, что нужно поставить либо очень толстый впускной силиконовый патрубок, либо поставить большого сечения железный.
Конечно же, определенное ограничение на впуске организовывает и дроссельная заслонка, которую чаще всего при тюнинге, либо ставят большего диаметра, либо вообще устанавливают индивидуально на каждый впускной раннер. Меняются, конечно же, распределительные валы, устанавливается более широкая фаза, более высокий подъём, скажем так, для того, чтобы пропустить большее количество воздуха и, конечно же, меняются клапаны и, возможно, убирается катализатор и ставится большая труба.
Итак, для того, чтобы понять, откуда вообще в нём берётся противодавление, давайте обратимся к тому, как вообще давление появляется. Давление — это не то, что создаёт наш с вами насос. Насосом в данном конкретном случае является не что иное, как сам двигатель внутреннего сгорания. То есть, он создаёт тот поток, который проходит наш с вами выхлоп. А вот давление, которое создаётся в самом выхлопе, это уже реакция самой системы на тот объём газов, в который ее отправляет. Соответственно, чем меньше сечение вашего выхлопа, тем большее количество поворотов в нём и тем больше противодавления будет в нём создаваться. То есть, неправильно подобранный выхлоп будет сам влиять на то, что ваш мотор сам себя уничтожает. Вернее, вы занимаетесь уничтожением своего собственного мотора. Ну, а как вообще можно испортить выхлопную систему? Допустим, собственноручно уничтожить в ней турбину. Здесь нам нужно обратиться к истории нашего тюнинг-строения, а именно к тому, как это тюнинг-строение решили немножечко, скажем так, задушить 12-5-1, которая запрещает несанкционированные изменения транспортных средств. Для того, чтобы особо не привлекать внимание инспектора, ребята решили сделать следующее. Они решили, что сейчас их выхлоп будет тиши, благодаря вот такой вот волшебной штуке, которую обычно называют «флейтой» либо «мафлером».
Но суть её заключалось в том, что она ограничила воздушный поток, делая выхлоп тише. И вот устанавливаете в самый конец выхлопной системы такую вот дудочку. Что происходит? Как вы уже поняли от того, в какой части его выхлопной системы или системы в принципе будет находиться ограничение, одно пропорциональное поднимет давление во всей системе.
Чем это всё закончилось? Это всё закончилось тем, что давление в выхлопах всяких чэйзирах, скуйлаинах) и других прекрасных автомобилей…. Давление поднялось до такой степени, что начали в эту самую выхлопную систему вываливаться уже не только выхлопные газы, но и горячие колёса турбин.
Почему и зачем это происходило? Мы поговорим чуть-чуть позже, а самое главное вы сами поймёте то, насколько была серьёзная ситуация. Но это для вас яркий пример того, как можно изуродовать абсолютно всё всего на всего одним действием с применением маленькой тюнинговой ДЕТАЛЬКИ. Но не стоит себя утешать мыслью о том, что в моём атмосферном выхлопе точно нет никакого противодавления. На самом деле есть, если обращаться к цифрам, то абсолютно здорово считается противодавление в атмосферную выхлопную систему около 0,2-0,3 бар при двух тысячах оборотов и около 0,5 бар уже при 4,5 тысячах оборотов (с учётом нашей атмосферы). То есть, вы понимаете, что это практически как наддув турбины только с обратной стороны, который, к слову, меняет мощность вашего двигателя. Но перед тем, как мы с вами перейдём к основным причинам того, почему оно появляется и как с ним бороться, давайте с вами обсудим негативную сторону того, насколько сильно оно может повредить ваш мотор. Первое, что точно сделает противодавление, оно нагреет ваши выхлопные клапаны. Потому, что в конце концов, теперь у вас со стороны выхлопа есть довольно чёткий подпор. И, соответственно, отдать тепло выхлопной клапан уже не может. А камера сгорания – это далеко не самое прохладное место на свете.
Чем это опасно? Это опасно тем, что выхлопной клапан начинает покрываться белым налётом. Если вы это увидели, то уже стоит задуматься о том, что ему не очень хорошо. Но вместе с белым налётом выхлопной клапан начинает становиться дополнительной свечой зажигания и приводить тихо пред. зажиганию, либо же калильному зажиганию. Для тех, кто не знает, что это такое и не путайте это с детонацией. Детонация – это когда у нас с вами поршень движется вверх. Топливо-воздушность вместе сжимается, всё идёт по правильному здоровому сценарию. Свеча воспламеняет смесь, давление внутри камеры сгорания резко поднимается, температура поднимается и в данных частях камеры сгорания происходит самовоспламенение. Чаще всего это происходит около поршневых колец, что приводит к разрушению каёмки поршня. Пред. зажигании вещь значительно более страшная. Это когда у вас выхлопной клапан нагрет до высокой температуры и становится сам катализатором зажигания внутри камеры сгорания. И ему, поверьте мне, не нужно уже такое большое количество давления, как для детонации. То есть, у вас происходит самовоспламенение от перегретого клапана, который не даром называется калильным зажигания. Разумеется, если вы обладатель турбовой машины, то разрушается и ваш турбокомпрессор. Потому что давление, которое на него приходится явно больше, чем заводское, которое на него рассчитывалось. И в результате происходит либо надлом вала, либо разрушение крыльчаток, либо же трещина в самих горячках, что тоже довольно-таки нередко встречается. И это лишь только часть последствий, которые вы грозитесь получить на свой мотор из-за противодавления выхлопных газов. Опять же, на турбо-моторе есть ещё один очень неприятный момент – это загрязнение впуска выхлопными газами. Ну, а теперь давайте с вами разберём, почему вообще появляется такое большое противодавление в выхлопных газах даже на атом моторе, где его казалось бы быть не должно. У нас есть вся энергия, которая выделяет мотор при своей работе. Часть этой энергии уходит на то, чтобы этот мотор заставить вращаться, преодолевая трение тех элементов, которые в нём есть. Другая часть энергии у нас уходит в рубашку охлаждения. Это то, что мы не получаем с вами на поршне, и в мощности это просто на просто нагревание самого двигателя. Следующая часть энергии – это как раз то, что мы с вами получаем на коленчатом валу, потом на трансмиссии и дальше уже на колёсах, то есть, то, что мы получаем в мощность. И немало количества энергии у нас с вами вылетает в выхлоп. То есть, нужно правильно понимать, что есть топливно-воздушная смесь, которая подаётся в мотор. Это воздух, которой в последствии смешивается с топливом. Есть разгорячённые мощные выхлопные газы полной энергии, в практически равном объёме, как и в пуск. Но только они обладают гораздо большей энергией. А энергия, температура и давление – это взаимосвязанные вещи. Поэтому на многих турбовых машинах выхлопные коллекторы обматываются не для того, чтобы не греть подкапотку, а для того, чтобы сохранить максимальное количество энергии, чтобы она не ушла в тепло и не передалась подкапотки. И передать эту самую энергию на вал вашей турбины, получить от этого, как можно больше мощности. И это на самом деле важно. Так как теряется просто на просто из-за того, что уходит в тепло подкапотки. И не даром, многие автомобильные производители уже с завода оборачивают выхлопные коллекторы в H-Shilb. Для того, чтобы быстрее и лучше откликалась турбина.
Представьте себе достаточно простую картину, что у нас стоит мотор с большими фазами. То есть, у нас с вами уже заранее открывается и значительно позже закрывается клапан, на рабочем такте поршень движется вниз. И ещё до достижения нижней мёртвой точки уже открывается выпускной клапан. Разумеется, у смеси ещё есть определенная энергия. И она расширяется. Куда она будет расширяться? Абсолютно верно, в выхлоп. Соответственно, чем больше в ней осталось энергии, тем больше она поднимет давление. И это подводит к тому, откуда на атмосферном моторе появляется противодавление выхлопа. Для того, чтобы прокачать через атмо мотор большее количество топливно-воздушной смеси, нам нужно что сделать? Абсолютно верно, нам нужно убрать вообще любые сопротивления на впуске. В идеале поставить ещё и дросселя или дудочки. Нам нужно поставить максимально широкие фазы для того, чтобы пропустить через этот мотор максимум воздуха за один рабочий цикл. И самое главное, нам нужно с вами куда-то всё это вывести. Разумеется, если у нас с вами широкие фазы, то они выбрасывают выхлоп большое количество энергии и объёма. Но этим всё не ограничивается. Ведь для того, чтобы получить максимум мощности, чтобы показал, к примеру, мотор HONDA атмосферного двигателя, нужно не только увеличить фазы, но и увеличить количество оборотов, потому что обороты и мощность взаимосвязаны, и чем больше оборотов, тем больше мощности. А как мы с вами уже помним на стандартном атмосферном моторе, вы уже получаете противодавление порядка 0,5 бара на 5 тысячах оборотов. Представьте себе, какой противодавление в выхлопную систему вы получите на 8-9 тысячах оборотов. Конечно же, уже что-то около того, что способно нанести вред вашему двигателю. Как вообще всё работает в идеале на атмосферном моторе? У нас с вами открывается выпускной клапан, туда уже сама по себе вылетает топливно-воздушный смесь, дальше она выталкивается поршнем, создаётся определённое движение топливно-воздушной смеси, и она уже сама вытекает туда, куда ей удобнее. А удобнее, разумеется, вытекать в выхлопной раннер. Именно для этого делаются хитрые выхлопные системы, потому что у нас с вами после закрытия клапана и после пролёта по раннеру определенного заряда образовывается вакуум. И в идеале нам нужно сделать так, чтобы, когда клапан открылся, мы снова попали в этот самый вакуум.
Именно для этого на атмосферных выхлопных системах стоят Y-образные пайпы, потому что, образуя вакуум, вторая часть сработала и сама засосалась в этот самый вакуум.
Если вы обладатель обычного заводского автомобиля и задались вопросом, что же является основной причиной противодавления в моём выхлопе, разумеется, это катализатор. Что такое катализатор? Катализатор – это устройство практически на всех, абсолютно на всех современных автомобилях, которые сделаны лишь только для одного. Для того, чтобы преобразовывать и давить газы, которые у вас появляются в двигателе, то есть окись азота (значительно более безопасные газы) посредством химических реакций, пока эти газы проходят через него. Это дорогой и очень сложный элемент, а самое главное – хрупкий
Я думаю, об ошибке катализатора с его перегревом все знают. И здесь проблема также становится мультипликативной. То есть, чем больше вы перегреваете катализатор, тем ниже его пропускная способность и тем больше он создаёт затычек в выхлопе, который уничтожит ваш мотор.
Поэтому, если вы уже занимаетесь тюнингом, то от катализатора придётся, к сожалению, отказаться. Либо же ставить более спортивный, чем с завода. Итак, что отметить, что атмо, закись азота, компрессоры – всё работает в принципе по одной схеме. То есть, всё, что вам нужно сделать, это просто увеличить выходное сечение выхлопа. Дайте выйти выхлопным газам безпрепятственно, покинуть ваш мотор и не создавать им абсолютно никакого противодавления. Но мы с вами можем сделать одно – максимально поставить широкие фазы, поставить перекрытие фаз, поставить самые агрессивные распределительные валы и получить от этого максимум мощности, поднимая буст (давление наддува). Мы с вами не ограничиваем мотор никак на выхлопе, не создавая там дополнительно никакого противодавления. К примеру, в драге используются прямые выхлопы, которые вообще никак не ограничивают поток, который покидает ваш мотор.
Что такое перекрытие фаз и почему с турбо версией нам придётся об этом забыть навсегда? Перекрытие фаз – это когда у вас максимальный объёмный КПД двигателя, когда у вас большой буст, есть момент открытия двух клапанов одновременно, то есть выпускного и впускного.
Что это позволяет сделать на атмо моторе? У нас есть определённый заряд, который летит в выхлоп.
Он уже имеет определённую скорость, инерцию и энергию. И открывает дополнительно впускной клапан, мы с вами организовываем прокачку. То есть, создаём искусственный наддув на атмо моторе, заставляя его прокачать больше, чем он бы прокачал без перекрытия клапанов. Но на турбо-моторе перекрытие клапанов может сыграть очень и очень злую шутку. И сейчас вы поймёте почему. Какие бы у нас с вами не были современные турбины, они, конечно, же стали лучше, чем то, что было до. У них стали более производительные горячие колёса, значительно более лёгкие сами по себе валы, но есть одно маленькое «но» – турбина по определению работает на дельте давление - между вашим выпускным коллектором и основной выхлопной системой.
Что это означает? Это означает, что она у нас с вами как водопад. Проходя через который, выхлопные газы отдают всю свою энергию на то, чтобы вращать вал самой турбины. И уже практически без давления выходить в основную магистраль. Соответственно, на нашем с вами турбо-моторе противодавление выхлопных газов есть определённо. То есть, оно есть всегда и по умолчанию. В двух словах, чем отличается дрэг от кольцевых гонок и от допустим турбин, которые мы используем ежедневно. Основное отличие заключается в том, что идеальное правило любой дрэговой машины заключается в следующем. Это построить быстрый атмосферник, а потом дополнительно его наддуть. То есть, чаще всего в драгрейсинге вы можете видеть огроменные турбины, которые раздуваются ближе уже к отсечке и красной зоне оборотов. То есть, на низах никакого противодавления у этих турбин не создаётся.
Потому что у них огромное A\R сотношение (A/R, или Area/Radius буквально, Площадь/Радиус), описывает геометрию турбинного или компрессорного хаузинга (корпуса турбины). Технически A/R обозначает отношение площади сечения канала хаузинга (корпус турбины) к расстоянию от центра вала до центра сечения: Параметр A/R по-разному влияет на производительность компрессорной и турбинной части). Они не создают никакого сопротивления тому объёму, которую у вас есть на низких и на средних оборотах. Начинает раздаваться только на верхах. То есть, это у нас с вами, наверное, как про-чарджер. Но только на выхлопе. И который нам позволяет добавить мощности лишь только сверху на низах, разумеется, потеряв. На обычных моторах всё абсолютно иначе. Для лучшего понимания расскажу, есть два понятия. Первое это I-map, второе это E-map. То есть intake (давление) и exhaust (давление). То есть, давление в вашем впускном коллекторе и в выпускном коллекторе. И чем больше у вас турбина, тем меньше разница между ними. Так вот, в гражданских автомобилях, соотношение впуска и выпуска по давлению, это спокойно 1,5 к одному, 2 к одному, а то и 2,5 к одному. Что это подразумевает под собой? Это то, что у вас давление в выхлопном коллекторе в 2,2-2,5 либо в 1,5 раза больше, чем в впускном коллекторе. Допустим, если у нас с вами давление на впуске 1 бар и давление на выпуске 1,5 бара. Разумеется, это приводит к тому, что коллектор нагревается, турбина нагревается, но без этого турбо-мотор работать не будет, к величайшему сожалению. И чем меньше у нас с вами это соотношение, тем позже у нас будет раздуваться турбина. Но опять же, увеличивать его до бесконечности просто-напросто нельзя. Это приведёт к разрушению, перекручиванию турбин и прочему. Ребята, которые занимаются тюнингом, по началу не учитывают много и бывает такое, что, когда вы бустапнули мотор, у вас часть выхлопных газов идёт обратно во впуск из-за большого давления. После такого можно увидеть, что впуск забит отложениями и нагаром, в дальнейшем мотор приходит в негодность... Поэтому не о каких широких фазах на турбо-моторе, который начинает относительно рано спулиться, речь идти не может. Это разрушительно для него же. Есть вид турбин, которые этому препятствуют. И этот турбин от TWIN SCROLL .
У нас с вами, допустим, в рядном шестицилиндровым двигателе, либо в рядном четырёхцилиндровым двигателе, обязательно есть пара цилиндров, которые находятся относительно рядом, имеют общий выхлопной коллектор. И на первом у нас происходит перекрытие на впуске, а на втором, перекрытие на выпуске. И как вы думаете, при соотношении два к одному или два и пять к одному, куда у вас пойдут из выхлопного коллектора выхлопные газы? Конечно же, они не пойдут вращать турбину, им это тяжело. Они пойдут в соседний котёл и будут засорять его. Вот для того, чтобы разграничить цилиндры между собой и сделана система TWIN SCROLL. Она делает так, что у вас снижается противодавление и повышается производительность турбины при прочих равных. На дизеле интереснее. Так вот, на дизеле используется турбина с изменяемой геометрией. То есть, это та турбина, которая вам позволяет в реальном времени изменить противодавление горячей части. Выглядит это следующим образом.
То есть, вы не можете поменять площадь входа в турбину. Зато можете поменять не А, а R соотношение. Радиус, под которым выхлопные газы заходят в горячую турбину. И изменяете противодавление таким вот образом. Согласитесь, классно, но из бензиновых производителей это делают только PORSCHE. А если у вас спортивный мотор, то поможет вам внешний WESTEGATE... Правда, он шумный, но если вас это не смущает, то ставьте данную вещь и радуйтесь жизни. Либо же установка TWIN-TURBO, что так же помогает разгрузить всё это дело.
На сегодня, пожалуй, всё. Думаю, вы открыли что-то новое для себя и узнали новую информацию про тюнинг. Большое вам спасибо!! Подписывайтесь на мой ДЗЕН, дальше больше. Всем удачи! До новых встреч!