О выхлопных коллекторах типа "паук" на примере Opel C20XE

Перевод из книги A.Graham Bell — Four-Stroke Performance Tuning 3rd-Ed (с.286-288)

В таблице 9.4 показаны результаты испытаний коллекторов различных размеров на 2-литровом гоночном двигателе Opel. Как можно видеть, трубы 2 1/8 дюйма действительно работали хорошо только в высоком диапазоне оборотов, но поскольку этот двигатель будет конкурировать в классе с принудительным ограничением 8500 оборотов в минуту, потери мощности в нижних диапазонах не будут компенсироваться небольшим увеличением мощности, наблюдаемым выше 7750 об / мин. 2х-дюймовые трубы обеспечивали гораздо более высокий разброс мощности, уступая коллектору 1 7/8 дюймов ниже 7000 об/мин.

смотри таблицу 9.4

Примечание: во всех испытаниях использовалась одна и та же длина первичной трубы, а длина и диаметр выхлопной трубы не менялись.

Ранее я заявлял, что изменение длины труб имеет тенденцию «раскачивать» кривую мощности двигателя около точки максимального крутящего момента. Увеличение длины первичных трубопроводов увеличит мощность на низких и средних оборотах с соответствующим уменьшением мощности на максимальных оборотах. Однако некоторые гоночные двигатели не соответствуют этому общему правилу и демонстрируют хорошее увеличение мощности в среднем диапазоне с очень небольшими потерями на верхнем конце даже при значительном увеличении длины первичной трубы. Обычно мы ожидаем увидеть реакцию двигателя на увеличение длины первичной трубы на 4 дюйма аналогичным образом, как и на уменьшение диаметра трубы на 0,125 дюйма. Таким образом, гоночный двигатель 350 Chev будет работать примерно так же с первичными двигателями 1 7/8 дюйма длиной 34 дюйма, как и с трубами 1 3/4 дюйма длиной 30 дюймов. Тем не менее, V6 Buick (и некоторые другие) продолжает набирать мощность на нижнем уровне, не сбивая верхний предел с первичными двигателями, удлиненными примерно до 44 дюймов, что примерно на 12 дюймов длиннее, чем у сопоставимых двигателей конкурентов.
К сожалению, многие гонщики озабочены только разработкой выхлопа, обеспечивающего максимальную мощность в самом большом диапазоне оборотов, даже не понимая этого они могут использовать несколько различных коллекторов для изменения характеристик мощности двигателя, чтобы лучше соответствовать различным трекам, условиям покрытия и т. д. Когда тяга не является проблемой, большое количество хрипов на среднем диапазоне поможет быстрее вывести машину из уголков. Однако эта мощность, которая была так желательна на одной трассе, может на самом деле замедлить машину или сокрушить водителя на другой трассе или при других условиях трассы. Относительно быстрое решение такой проблемы — заменить трубы на набор, который снижает прилив мощности в среднем диапазоне. Обратите внимание, однако, что двигатели, использующие компьютеризированное зажигание и впрыск топлива, могут потребовать смены «чипа» при изменении заголовка.
Грязная автострада — типичный пример трассы с быстро меняющимся состоянием поверхности. Рано ночью трек может быть очень сложным, что потребует установки коллектора, который «настраивает» двигатель на максимальную мощность на нижних частотах. Для 350 Chev это, вероятно, означает, что коллектор с первичными частями 1 5/8 дюймов длиной 30 дюймов входит в 3-дюймовую выхлопную трубу. После нескольких часов гонок трасса может высохнуть, а поверхность затвердеть, как бетон. В таких условиях может потребоваться переход на более высокую мощность. Подходящий коллектор может иметь «ступенчатые» первичные трубы 1 3/4 дюйма для первых 13 дюймов, увеличивающиеся до 1 7/8 дюйма для 15 дюймов, оканчивающиеся выхлопной трубой 3 1/2 дюйма. С другой стороны, поверхность трека может сильно разрушаться по ходу гонок, поэтому, чтобы убить нижние силовые коллекторы, можно установить 2-дюймовые трубки длиной 30 дюймов, ведущие в 3-дюймовую выхлопную трубу.
Похожая ситуация и в клубном ралли. Некоторые гонки могут быть гладкими и сухими. Здесь Escort с 1700 BDA Cosworth может извлечь выгоду из ступенчатого коллектора, который начинается с 1 3/4 дюйма на 10 дюймов, затем увеличивается до 1 7/8 дюймов на 18 дюймов, а затем в выхлопную трубу 2 1/2 дюйма, чтобы поднять мощность в верхнем диапазоне. Тем не менее, такие характеристики мощности могут оказаться неудобными для новичка, когда тот же самый асфальт покрыт снегом. В таких условиях мы хотим, чтобы двигатель очень мягко реагировал на тонкие движения дроссельной заслонки — нам не нужны резкие скачки мощности. Подход здесь может заключаться в использовании ступенчатых коллекторов неравной длины.
ТРУБЫ НЕРАВНОЙ ДЛИНЫ
Почему первичные трубы разной длины? Что ж, это настраивает пик крутящего момента в каждом цилиндре на разные обороты, тем самым сглаживая и сглаживая кривую крутящего момента. Он отключает этот внезапный скачок мощности, поэтому вместо того, чтобы двигатель работал, скажем, на 6250 об / мин, пик крутящего момента будет немного снижен, но может достигать значений, скажем, с 5500 до 6500 об/мин. Следовательно, один цилиндр может достигать максимальной скорости 6000 об/мин, другой — 5750, третий — 5500, а третий — 6250.
Для этого необходимо отрегулировать основную длину до минус 2 плюс 4 дюйма от идеальной длины. Следовательно, если «правильная» длина будет 29 дюймов, четыре трубы будут иметь длину от 27 до 33 дюймов. На самом деле в большинстве приложений я предпочитаю трубы неравной длины. Долгое время считалось, что настроенные коллектора одинаковой длины — лучший вариант, но когда в установках, где трубы одинаковой длины просто не подходили, выяснилось, что пакет часто становился более управляемым, некоторые тюнеры постепенно пришли к выводу, что признать преимущества труб неравной длины.
В ограниченных классах первичные трубы одинаковой длины более важны, так как здесь шасси, шины или водитель с меньшей вероятностью будут подавлены избытком мощности. В этих категориях соревнований дыханию может препятствовать один маленький карбюратор, или мощность может быть ограничена низкой степенью сжатия 9:1 и, возможно, использованием топлива для насосов с более низким октановым числом, а не гоночного топлива. Такие пошлины исключают внезапный прилив мощности, поэтому каждый цилиндр должен быть настроен на максимальную мощность в каждой точке используемого диапазона мощности. Это требует тщательно разработанных труб одинаковой длины.
СТУПЕНЧАТЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ
Ранее упоминались ступенчатые коллекторы, то есть первичные трубы с «ступенями» или изменяющимися диаметрами труб. Те, кто следит за любой формой двухтактных соревнований, знают, что выхлоп двухтактных двигателей состоит из ряда конусов. Первая часть, также известная как коллектор, обычно сужается под углом от 1,25 до 2,2 °. Это потому, что с точки зрения физики конус обеспечивает лучший поток выхлопных газов, а при небольшом угле он сохраняет импульс газа, сводя к минимуму ограничение потока и турбулентность. Очевидно, что ступенчатый коллектор больше соответствует этому идеалу, чем труба постоянного диаметра.
Типичный ступенчатый коллектор будет иметь только одну или, в некоторых случаях, две ступеньки, при этом диаметр трубы увеличивается на 0,125 дюйма на каждой ступеньке. Иногда двигатели, которым нравятся очень длинные основные трубы, лучше всего работают с шагом в четверть дюйма. Примером может служить V6 Buick, который обычно хорошо работает на дорожных трассах с первичными трубами диаметром 1 7/8 дюймов для первых 11 или 12 дюймов, шагая до 2 1/8 дюйма труб длиной 34 дюйма.

смотри таблицу 9.5

Тест 1 — 2 дюйма, 4 в 1.
Тест 2 — 1 7/8 дюйма в 2 дюйма в 2 1/8 дюйма, 4 в 1.
Примечание: помимо ступенчатости, коллекторы в Тесте 2 имели основные трубы на 3 дюйма длиннее, чем те, что использовались в Тесте 1.
В тесте 2 фазировка как впускных, так и выпускных кулачков была немного изменена для оптимизации улучшенной продувки выхлопных газов.
Из-за повышения эффективности двигателя кривую зажигания пришлось изменить примерно на 1 ° меньше опережения до 7250 об / мин и на 2 ° меньше с 7500 об / мин до предела оборотов в Испытании 2.