2015-10-13
777
РАСЧЕТ И РАБОТА
Камера для разрежения газов – это система выпуска, которая стремится создать волну разрежения в момент открывания перепускных каналов, за которым следует волна давления в момент закрытия выпуска. Разрежение создается расходящимся конусом, а давление – сходящимся конусом.
Эти волны разрежения и давления должны прибыть к отверстию выпуска в жестко определенный момент, чтобы способствовать в первый момент освобождению сгоревших газов, а затем чтобы помешать утечке свежих газов. Следовательно, нужно расположить разумным образом по отношению к отверстию выпуска с учетом скорости волны в камере расходящийся и сходящийся конуса.
Когда двигатель увеличивает обороты, скорость волны не меняется, напротив, разрежение и давление должны прибывать все быстрее. Следовательно, положение двух конусов меняется в зависимости от режима, в который хотят привести двигатель.
Вот пример из конкретного случая:
· Двигатель 100 см3
· Открывание выпуска в течение 175о
· Открывание перепускных каналов в течение 127о. Согласовать с 11000 об\мин.
· Диаметр выхлопной трубы 36 мм.
Начало отрицательной волны должно прибыть к открыванию перепускных каналов, то есть:
(175-127)/2 = 24о
после открывания выпускного отверстия.
Коленчатый вал двигателя, вращающегося со скоростью 11000 об/мин выполняет вращение
(11000 х 360о)/60 сек градусов в секунду
Вращение на 24о коленчатого вала соответствует, таким образом, проистекшему периоду времени «Т1».
Т1 = 24 х (60 сек /(11000x360o)) сек
В выхлопной трубе, которая расположена сразу за выпускным отверстием, газы имеют слабую плотность и высокую температуру, и обычно считается, что скорость волны в этом месте составляет примерно 1100 м/сек.
Следовательно, за период времени «Т1» волна пробежит путь, равный «L1»:
L1 = T1 x1100 x((24 x60 x1100)/(11000 x360o)) метров
То есть, примерно 0,4 м.
Поскольку это соответствует движению волны вперед и назад и началу желаемого рарежения у выпускного отверстия, то надо разделить это расстояние на 2, чтобы найти положение расходящегося конуса. Возьмем после выпускного отверстия трубу длиной 20 см, а за ней поставим расходящийся конус.
Опыт показывает, что на большинстве двигателей конус длиной 18,5 см, входной диаметр которого 36 мм, а финальный диаметр 88 мм. Следовательно, мы применим такой расходящийся конус.
Следующий за ним сходящийся конус должен быть расположен таким образом, чтобы волна давления прибыла к выпускному отверстию в момент закрытия перепускных каналов, т.е. 24о + 127о = 151о после открывания выпускного отверстия.
Вращение на 151о коленчатого вала соответствует таким образом прошедшему периоду времени «Т2».
Т2 = 151 х (60 сек /(11000 х 360о) сек
Так как в части камеры, расположенной после расходящегося конуса, газы уже значительно охладились, скорость волны гораздо слабее и обычно считают, что средняя скорость волны между сходящимся конусом и отверстием составляет примерно 500 м/сек. В момент закрытия выпускного отверстия волна, таким образом, пробежит путь «L2»:
L2 = T2 x 500 = ((151 x 60 x 500)/(11000 x 360o)) метров
Т.е., примерно 1,14 м.
Это соответствует движению волны вперед и назад, следовательно надо разделить дистанцию на 2. Следовательно, поместим центр сходящегося конуса на расстоянии 37 см от выпускного отверстия.
Опыт показывает, что угол 15о является наиболее оптимальным. При входном диаметре 88 мм это дает нам конус длиной 16,4 см, в конце которого, однако, надо оставить прорезь для выхода газов.
Расходящийся конус и сходящийся конус (называемый также противоконус) будут связаны цилиндрической частью.
И, наконец, завершим этот выпуск трубой утечки, которая должна проведя выходящие газы с высокой скоростью использовать их инерцию, чтобы освободить камеру для разрежения газов. Ее роль слишком сложна, для того чтобы ее можно было рассчитать. Все то, что знают о ней, так это то, что ее длина и диаметр очень важны для хорошей работы камеры. Они определяются опытным путем.
Если вы хотите кроме прочего получить еще и антишумовой эффект, то самое простое решение – это использование той же камеры для разрежения газов, а на конце ее антишумовую систему. Вообще, разница в КПД, наблюдаемая в этом случае, объясняется не столько самой антишумовой системой, сколько тем, что в этом случае становится невозможным устроить настоящую трубу утечки.
При сравнении камеры, рассчитанной таким образом по данным, которые являются данными КОМЕТ К 55 и камеры, реально используемой на этом двигателе, наблюдается очевидное сходство.
Угол и длина сходящегося и расходящегося конусов одинаковы и расположены они тоже одинаково. Однако нельзя самообольщаться относительно значения этого расчета. Речь идет только о приближении. Определение скорости волны произвольно, кстати, переход от 1100 к 500 м/сек не происходит скачкообразно. Любой подход предполагает кроме того, что режим, с которым хотят согласовать двигатель, выбран правильно. В данном случае, выбор другого режима согласования привел бы нас к камере с другим размером.
Этот метод получил развитие, т.к. он позволяет понять как важность размеров камеры для разрежения газов, так и возможное влияние той или другой модификации. Этот метод, позволяющий приблизиться к оптимальным размерам камеры для разрежения газов, не может, однако, обойтись без эксперимента, который необходим, чтобы получить очень хорошую камеру для разрежения газов.
Двигатель карта 100 или 135 см3, который работает без коробки скоростей, должен эксплуатироваться в режимном диапазоне 8 или 9 тысяч оборотов/мин. Согласование выпуска тогда может быть получено только для среднего режима. В зависимости от очертаний трассы и, в частности, в зависимости от ее разнородности и соотношения важности медленных и скоростных участков, будет интересно переместить режим согласования более или менее близко к режиму максимального момента или к режиму максимальной мощности.
Это часто практикуют, изменяя длину выпускного шланга. Знание метода теоретического расчета является в данном случае полезным. Оно позволяет определить, в каком направлении и на какое значение нужно воздействовать, чтобы переместить режим согласования выпуска на некоторое число оборотов.
Обратимся к примеру. Все данные идентичны предыдущему примеру, теперь попробуем увеличить или уменьшить на 500 об/мин режим согласования.
Достаточно использовать «правило трех», чтобы найти новые позиции конуса и контрконуса. При 10500 и 11500 об/мин относительное изменение по отношению к 11000 об/мин будет:
500/11000 = 0,045 = 4,5%
Чтобы получить увеличение режима согласования при 11500 об/мин, надо будет уменьшить «L1» и «L» на 4,5%, т.е.
L1 = 20 – 1 = 19 см
L2 = 57 – 3 = 54 см
И напротив, чтобы согласовать с 10500 об/мин
L1 = 20 + 1 = 21 см
L2 = 57 + 3 = 60 см
На практике обычно саму камеру для разрежения газов не меняют, а довольствуются тем, что ее перемещают на среднее значение, здесь оно составляет 2 см, играя на длине выпускного троса. Этот прием использовался в течение многих лет и исходные камеры для разрежения газов очень резко переделывались. Это также является единственно возможным решением в категориях, где камера регистрируется вместе с двигателем и ее нельзя модифицировать; это самый распространенный случай. Прежде чем камеры регистрировались вместе с двигателем, часто можно было видеть в грузовиках ремонтного назначения батареи из 3-х или 4-х различных камер, которые пилоты пробовали, чтобы найти самую подходящую для очертания трассы. Это всегда имеет место в Формуле А, в JCC и в Формуле С, где лучшие результаты не всегда достигаются с помощью оригинальной камеры, поставленной конструктором.
На двигателях 100 см3 с выпуском на бустерах, которые особенно хорошо освобождают цилиндр, эта тенденция заключается в том, чтобы использовать камеры большего объема, со ступенями или без них. Надо также отметить, что более короткий и более открытый конус или камера большего сечения благоприятно воздействуют на мощность при высоком режиме, больше освобождая цилиндр. Использование таких камер изменяет и карбюрацию. Надо иметь это ввиду, когда вы пробуете камеры различного объема, чтобы избежать заклинивания двигателя.
