Gasdinamica dei tubi di scarico risonanti. Disegno, descrizione

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Gasdinamica di tubi di scarico risonanti. Trasporto personale

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L'uso di tubi di scarico risonanti sui modelli di motore di tutte le classi può aumentare notevolmente le prestazioni atletiche della competizione. Tuttavia, i parametri geometrici dei tubi sono determinati, di regola, per tentativi ed errori, poiché finora non esiste una chiara comprensione e una chiara interpretazione dei processi che si verificano in questi dispositivi gas-dinamici. E nelle poche fonti di informazione su questo argomento vengono fornite conclusioni contrastanti che hanno un'interpretazione arbitraria.

Per uno studio dettagliato dei processi nei tubi di scarico sintonizzati, è stata creata un'installazione speciale. Consiste in un supporto per l'avviamento dei motori, un adattatore motore-tubo con raccordi per il campionamento della pressione statica e dinamica, due sensori piezoelettrici, un oscilloscopio a due raggi C1-99, una telecamera, un tubo di scarico risonante di un motore R-15 con un "telescopio" e un tubo fatto in casa con superficie annerita e isolamento termico aggiuntivo.

La pressione nei tubi nella zona di scarico è stata determinata come segue: il motore è stato portato a velocità di risonanza (26000 giri/min), i dati provenienti dai sensori piezoelettrici collegati alle prese di pressione sono stati visualizzati su un oscilloscopio, la cui frequenza di scansione è stata sincronizzata con la velocità del motore, e l'oscillogramma è stato registrato su pellicola fotografica.

Dopo aver sviluppato la pellicola in uno sviluppatore di contrasto, l'immagine è stata trasferita su carta da lucido alla scala dello schermo dell'oscilloscopio. I risultati per il tubo del motore R-15 sono mostrati nella Figura 1 e per un tubo fatto in casa con annerimento e isolamento termico aggiuntivo - nella Figura 2.

Gasdinamica dei tubi di scarico risonanti
Riso. 1. Modifica delle pressioni nel tubo di scarico risonante R-15

Gasdinamica dei tubi di scarico risonanti
Riso. 2. Modifica della pressione in un tubo di scarico termoisolato fatto in casa

Sulle classifiche: P dyn - pressione dinamica, P st - pressione statica, OVO - apertura della finestra di scarico, BDC - punto morto inferiore, ZVO - chiusura della finestra di scarico.

L'analisi delle curve permette di rilevare la distribuzione delle pressioni all'ingresso del tubo risonante in funzione della fase di rotazione dell'albero motore. L'aumento della pressione dinamica dall'apertura della porta di scarico con un diametro del tubo di uscita di 5 mm si verifica per R-15 fino a circa 80°. E il suo minimo è compreso tra 50 ° e 60 ° dal punto morto inferiore al massimo spurgo. L'aumento di pressione nell'onda riflessa (dal minimo) al momento della chiusura della finestra di scarico è circa il 20% del valore massimo Р. Il ritardo nell'azione dell'onda riflessa dei gas di scarico va da 80 a 90 °. La pressione statica è caratterizzata da un incremento di 22° dal "plateau" del grafico fino a 62° dall'istante di apertura della luce di scarico, con un minimo situato a 3° dall'istante di punto morto inferiore. Ovviamente, nel caso di utilizzo di un tubo di scarico simile, le fluttuazioni di spurgo si verificano a 3° ... 20° dopo il punto morto inferiore, e non a 30° dopo l'apertura della finestra di scarico, come si pensava in precedenza.

I dati dello studio sui tubi fatti in casa differiscono dai dati sull'R-15. Un aumento della pressione dinamica a 65° dal momento dell'apertura della luce di scarico è accompagnato da un minimo situato a 66° dopo il punto morto inferiore. In questo caso, l'aumento della pressione dell'onda riflessa dal minimo è di circa il 23%. Il ritardo nell'azione dei gas di scarico è minore, probabilmente dovuto all'aumento di temperatura nel sistema termicamente isolato, ed è di circa 54°. Le fluttuazioni di spurgo si notano a 10° dopo il punto morto inferiore.

Confrontando i grafici, si può vedere che la pressione statica nel tubo termoisolato al momento della chiusura della finestra di scarico è inferiore a quella dell'R-15. Tuttavia, la pressione dinamica ha un'onda riflessa massima di 54° dopo che la luce di scarico è stata chiusa, e nell'R-15 questo massimo è spostato di ben 90"! Le differenze sono legate alla differenza nei diametri dei tubi di scarico: sull'R-15, come già accennato, il diametro è di 5 mm, e su quello termoisolato - 6,5 mm. Inoltre, grazie alla geometria migliorata del tubo R-15, ha un fattore di recupero della pressione statica più elevato.

risultati

I dati presentati in studi precedentemente pubblicati non danno un'idea attendibile della dipendenza della pressione statica e dinamica dagli angoli di rotazione dell'albero motore del motore e dalle caratteristiche dei tubi risonanti.

L'efficienza di un tubo di scarico risonante dipende in gran parte dai parametri geometrici del tubo stesso, dalla sezione trasversale del tubo di scarico del motore, dalle condizioni di temperatura e dalla fasatura delle valvole.

L'uso di controriflettori e la selezione del regime di temperatura del tubo di scarico risonante consentiranno di spostare la pressione massima dell'onda di gas di scarico riflessa nel momento in cui la finestra di scarico si chiude e quindi aumentare notevolmente la sua efficienza.

I tubi di scarico isolati termicamente di una geometria ben scelta daranno, con un aumento simultaneo della temperatura del motore, un aumento della pressione dinamica al momento della chiusura della finestra di scarico, che aumenterà ulteriormente la potenza del motore. Per una comprensione più completa del significato di grandezze fisiche come la pressione statica e dinamica nei sistemi di scarico sintonizzati, nonché l'influenza delle condizioni di temperatura, si possono raccomandare due recenti edizioni dall'elenco dei riferimenti.

Autori: V.Fonkich, O.Kuznetsov

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