Как обратное давление выхлопных газов влияет на мощность автомобиля?

Что такое обратное давление выхлопных газов, и насколько оно влияет на мощность?

Умудренные опытом автомеханики говорят, что высокое обратное давление выхлопных газов – это плохо. Если вы хотите сохранить максимальную мощность, то должны минимизировать обратное давление выхлопных газов*.

 

* Немного теории. Противодавление (обратное давление) на выхлопе является давлением, противоположенным току газов из камеры сгорания вдоль по ограниченному пространству трубы (в данном случае автомобильной). Часто причиной появления противодавления являются неровные поверхности стенок выхлопной трубы, препятствия или закругления в ней.

 

Обратное давление, вызванное установленной выхлопной системой (состоящей из выпускного коллектора, каталитического нейтрализатора, глушителя и соединительных труб) автомобильного четырехтактного двигателя, негативно влияет на эффективность работы двигателя, что приводит к снижению выходной мощности и должно быть компенсировано увеличением расхода топлива.

 

Немного практики. Возьмем автомобиль с очень «свободно дышащей» выхлопной системой: специальный гоночный автомобиль – драгстэр.

 

В выхлопной системе этого гоночного аппарата на каждом цилиндре применяется отдельная выхлопная труба. Длина каждой выхлопной трубы не превышает 1 метра, и служат они исключительно для управления потоком выхлопных газов, направляя их вверх и в сторону от двигателя и кузова автомобиля в процессе заезда, используя силу выхлопа для создания небольшого количества дополнительной прижимной силы для повышения тяги.

 

Смотрите также: Увеличит ли новая выхлопная труба мощность автомобиля

 

И вроде бы все в этом гоночном болиде ладно сделано и хорошо скроено, но есть одна противоречивая теория, которую время от времени озвучивают как на форумах Рунета, так и на зарубежных ресурсах, посвященных автомобилям. Главный посыл теоретической мысли – нехватка обратного давления в системе отрицательно влияет на мощность. Иными словами, если у вашего автомобиля в выхлопной системе слишком свободный ток выхлопных газов, это может фактически уменьшить выходную мощность.

 

К счастью, Джейсон Фенске с YouTube объяснил, что в данном случае хорошо, а что не очень.

 

Главная задача состоит в подборе труб системы правильной длины, от стенок которых волны выхлопных газов будут вовремя отражаться для возврата части энергии обратно, например к тому же цилиндру, во время открытия выпускного клапана, что позволит лучше очистить камеру сгорания от продуктов распада топлива. Буквально провентилировать ее изнутри.

 

Помимо этого, расчеты инженеров устремляются в сторону создания зон пониженного давления в трубах коллектора – другими словами, вакуума при помощи противодавления. Этот частичный вакуум может фактически высасывать выхлопные газы из цилиндра. Правильно спроектированная система выхлопа увеличивает этот эффект в широком диапазоне оборотов, эффективно очищая цилиндры от отработанных выхлопных газов при помощи точно настроенной формы выхлопной системы.

 

Двигатель, в котором лучше очищаются цилиндры, будет выдавать большую мощность, будет работать эффективнее, экологичнее и экономичнее. Без верно настроенных труб выхлопа, которые будут правильным образом распределять волны обратного давления, этого добиться будет крайне сложно, и отсюда неминуема потеря мощности.

 

Смотрите также: Смотрите, как нагревается выхлопная система автомобиля

 

Тем, кому интересно узнать больше нюансов, можно посмотреть видео, предварительно включив субтитры и выбрав перевод на русский в меню «Настройки» (шестеренка в правом нижнем углу видео).

 

Выхлопная система и роль катализатора в ней

Валерий Леонидов

1 августа 2019 7:57

Многие автовладельцы желают улучшить свой автомобиль. Существует несколько направлений в тюнинге машины. Внешний тюнинг проводиться в основном по кузову, внутренний по салону, а технический улучшает показатели машины.

Технический тюнинг одно из самых сложных и дорогостоящих направлений и распространенных направлений в улучшении автомобиля. Повышение скорости разгона и увеличение лошадиных сил является самыми распространенными видами работ. Но  мало кто представляет себе что данные преобразования неизбежно влекут за собой цепочку и других изменений, например необходимость преобразования выхлопной системы.

Специалисты из автосервиса «Лёха Выхлоп» занимающиеся ремонтом выхлопных систем подробно рассказали в чем заключается суть тюнинга выхлопной системы и зачем она нужна. Если у вас возникли проблемы, например, с катализатором  Skoda или другой частью выхлопной системы, то вы можете получить консультацию работников сервиса по телефону, а так же пройти диагностику.

И так, основы тюнинга выхлопа заключаются в повышении эффективности выхлопных газов, но неверно полагать, что наименьшее сопротивление ведет к наивысшей эффективности. Сняв глушитель, радикально снижается сопротивление выхлопных газов, но также снижается крутящий момент двигателя, что отрицательно влияет на запуск и ускорение транспортного средства, поэтому необходимо обеспечить правильное противодавление выхлопных газов.

Выхлопные коллекторы являются самой оптимальной частью, где изменив форму, длину и соединения коллектора, можно повлиять на характеристики двигателя. Система выпуска отработанных газов играет жизненно важную роль в выбросах выхлопных газов и уровне шума автомобиля.

Складные глушители, как правило, имеют жесткие изгибы и раздробленные участки, чтобы снизить стоимость производства и компоновку. При правильной конструкции снижается шум и увеличивается крутящий момент при самых низких оборотах.

Спортивные глушители имеют более плавные изгибы для повышения эффективности выхлопной системы, и каждая система настроена под конкретный автомобиль, так что спортивные автомобили могут иметь эффективную мощность во всем диапазоне оборотов, в то время как седаны и универсалы будут уделять больше внимания производству крутящего момента.

Звук также настраивается. Турбины используют энергию выхлопных газов для выработки мощности и, таким образом, становятся сопротивлением в выхлопной системе, поэтому глушители для автомобилей с турбонаддувом имеют меньшее сопротивление по сравнению с автомобилями NA.

Обычно угол изгиба патрубков выхлопной системы довольно острый, потому что при проектировании системы особое внимание уделяется затратам, снижению шума и низкоскоростному крутящему моменту. По этому глушитель с острым углом изгиба больше поглощает шума.

Выхлопные системы спортивного типа обычно ориентированы на повышение эффективности выхлопа; следовательно, угол изгиба трубы является плавным, и глушитель представляет собой прямую конструкцию, через которую труба проходит прямо внутри глушителя. Уровень шума выхлопных газов становиться более громким.

Катализатор очищает выхлопные газы, чтобы они были менее вредными для окружающей среды. Катализатор имеет тонкую сетчатую структуру с множеством крошечных отверстий, вызывающих сопротивление потоку выхлопных газов. При рассмотрении только эффективности выхлопа наилучшие результаты будут достигнуты при удалении катализатора, но это приведет к выбросу вредных газов в атмосферу и сделает звук выхлопа очень громким.

По этим причинам удаление катализатора из транспортного средства запрещено законом во многих странах. Чтобы эту проблему, был разработан металлический катализатор HKS 150, который имеет более грубую сетчатую (ячеистую) конструкцию, обеспечивающую более эффективный поток выхлопных газов, сохраняя при этом очищающие свойства благодаря инновационному дизайну, сочетающему производительность с социальными обязанностями. Так же существуют аналоги таких катализаторов. Катализаторы можно подобрать в автосервисе «Лёха Выхлоп», +74951424327, +79031292000, https://лёха-выхлоп.москва/, г.Москва, Сокольнический Вал 1к1.

 

Тематические новости:

Как на машине проверить катализатор на противодавление + Видео

Катализатором называют устройство, которое предназначено для полного сгорания выхлопных газов автомобиля. Для многих водителей стоит большой вопрос, как проверить катализатор на противодавление в домашних условиях? Именно об этом пойдет речь в сегодняшней статье. Но для начала разберемся с причинами, почему и как забивается это устройство.

Забит ли катализатор?

Чтобы вычислить забитый катализатор машины, необходимо обратить внимание на следующие признаки (если они присутствуют):

 

• Автомобиль начинает очень туго разгоняться до определенной скорости, после чего, входит в обычный режим и бодро идет дальше.
• Данная проблема может идти по нарастающей. В процессе засорения, вначале двигатель начинает с трудом набираться скорость 120 км/ч, после чего, эта планка поднимется до 150 км/ч.
• В некоторых, довольно тяжелых случаях двигатель может даже и не запуститься.

Чтобы было понятнее, система выхлопа должна иметь достаточную пропускную способность. Это связано с тем, что при выпуске отработавших газов, цилиндры должны иметь хорошую вентиляцию. Если катализатор забьется, часть выхлопных газов останется в цилиндре и следующая порция смеси будет уже в меньшем количестве, что и снижает динамику автомобиля. Кроме того, выхлоп может остаться на стенках цилиндра в виде осадка, что неизбежно приведет к ремонту поршневой.

Почему и как забивается катализатор?

 

1. Расход масла. Эта причина связана с тем, что в выхлопе двигателя присутствуют частицы масла, которые горят очень плохо. Обычно это случается по причине неисправности маслосъемных колец или колпачков.
2. Слишком малая пропускная способность сот катализатора. К примеру, если катализатор не предусмотрен для установки на конкретной модели автомобиля, то он может получать большую долю выхлопных газов, которые быстро забивают «неродное» устройство.
3. Низкое качество топлива. Является самой распространенной причиной. Если заправляться на непроверенных заправках, то есть риск получить осадок, который осядет на сотах катализатора или будет догорать в коллекторе, расплавляя соты устройства.
4. Редкая, но имеющая место быть причина – неровные дороги. Небольшой удар катализатора о дорожное покрытие может привести к тому, что отлетевшие частицы одной соты легко забьют другую.

Диагностика на противодавление + Видео

Ну а теперь, стоит поговорить о самом главном – проверке катализатора. Для этого существует 3 способа:

• Самый явный способ – это снять и проверить катализатор визуально. Проблемой данного метода является то, что катализатор работает в тяжелых температурных условиях, что его металл прикипает к другим частям выхлопной системы и становится неразъемным. Многие элементы прикипают на столько, что снять их можно только при помощи болгарки или же средств на основе керосина. Кроме того, конструкторы многих устройств выполнили их так, что снимать их и вовсе неудобно.

•  

  Многие используют в процессе диагностики обычный манометр. Замеры давления помогают точно вычислить пропускную способность устройства. Для этого необходимо снять кислородный датчик, а на его место закрутить манометр, который и покажет все необходимые величины. Показатели давления необходимо снять при работе двигателя на разных режимах. Средним считается значение 0,3 кг/см2 при количестве оборотов 2500. Недостаток у этого метода тот же – манометр может прикипеть, что усложнит процедуру его демонтажа.

• Тоже предусматривает манометра, но уже в виде датчика, который вкручивается вместо свечи зажигания. На основе полученной осциллограммы можно делать выводы о состоянии катализатора выхлопной системы. Если в этому случае получилось, что давление составляет свыше 200 кПа, значит катализатор забитый и нуждается в замене.

Устройство и способ для снижения противодавления в двигателе

Изобретение относится к области каталитических конвертеров.

Каталитические конвертеры широко применяются в системах выпуска автомобилей для снижения токсичности выхлопа. В типичном каталитическом конвертере субстрату придается форма пористой структуры, которая покрывается катализирующими материалами. Пористая структура часто является керамикой, экструдированной через формующую головку таким образом, чтобы получить большое количество параллельных каналов потока (ячеек). Отработавший газ удаляется на скорости двигателем и направляется к каталитическому конвертеру через выхлопную трубу. Каталитический конвертер в типичном случае размещается в металлическом глушителе, имеющем диаметр больше диаметра выхлопной трубы, который связан с остальной частью системы выпуска секциями расширяющейся трубы, именуемые впускным и выпускным диффузорами.

Введение каталитического конвертера в систему выпуска может препятствовать газовому потоку, создавая противодавление, которое может значительно снижать мощность двигателя и увеличивать расход горючего.

Одним объектом настоящего изобретения является получение улучшенного каталитического носителя, предназначенного для применения с глушителем в автомобильной системе выпуска, при этом носитель имеет тип, который предназначается для размещения в глушителе. Усовершенствование согласно этому объекту изобретения содержит изолирующий материал, термически разделяющий носитель в центральной зоне и внешней трубчатой зоне, окружающей центральную зону, при этом изолирующий материал, центральная зона и внешняя зона вместе ограничивают модифицированный носитель, при этом изолирующий материал приспосабливается таким образом, что в рабочем режиме поток газа через модифицированный носитель отличается статическим давлением, которое на передней по ходу поверхности модифицированного носителя:

— имеет пиковое значение в точке, в общем смысле центральной по отношению к передней по ходу поверхности модифицированного носителя;

— снижается, когда передняя по ходу поверхность радиально продолжается от данной точки к периферии, кроме подъема после передней по ходу поверхности, продолжающейся вне изолирующего материала, и связанных с глушителем краевых эффектов.

В данном описании и в прилагаемой формуле изобретения «в основном центральная» понимается как охватывающее точку, которая является внутренней по отношению к внешнему периметру и часто, но не исключительно, находится ближе к центру, чем к периметру.

Согласно другому объекту изобретения, в указанном режиме работы: при продолжении передней по ходу поверхности в радиальном направлении от данной точки к периферии статическое давление на нее газа сначала может относительно медленно снижаться; при дальнейшем продолжении передней по ходу поверхности для соединения с изолирующим материалом статическое давление газа на ней может снижаться относительно быстро по мере того, как передняя по ходу поверхность пересекает изолирующий материал; при дальнейшем продолжении передней по ходу поверхности статическое давление газа на ней может тогда подвергнуться указанному подъему; и когда передняя по ходу поверхность продолжается еще далее, статическое давление газа на ней может затем относительно медленно снижаться, если не считать указанных, связанных с глушителем краевых эффектов.

Согласно другому объекту изобретения, изолирующий материал и внешняя зона могут быть трубчатыми.

Согласно еще одному объекту изобретения, отношение объема центральной зоны к объему внешней зоны может находиться в диапазоне от 60:40 до 40:60.

Согласно еще одному объекту изобретения, изолирующий материал может быть приспособлен таким образом, чтобы в указанном эксплуатационном режиме перепад температур поперек изолирующего материала мог составлять по меньшей мере 25°C.

Изолирующий материал может быть приспособлен таким образом, чтобы в указанном эксплуатационном режиме перепад температур поперек изолирующего материала мог составлять между 25°C и 300°C.

В указанном эксплуатационном режиме поток газа через центральную зону может быть распределен более равномерно, чем поток газа, который проходил бы через него, если бы участок изоляции модифицированного носителя был заменен каталитическим материалом.

Образующим другой объект настоящего изобретения является получение улучшенного каталитического носителя, предназначенного для применения с глушителем в автомобильной системе выпуска, при этом носитель имеет тип, который предназначается для размещения в глушителе.

Данное усовершенствование содержит: изолирующий материал, термически разделяющий носитель на центральную зону и трубчатую внешнюю зону, окружающую центральную зону, при этом изолирующий материал, центральная зона и внешняя зона все вместе определяют модифицированный носитель, при этом изолирующий материал адаптирован таким образом, чтобы в эксплуатационном режиме перепад температур поперек изолирующего материала составлял по меньшей мере 25°C.

Толщина изолирующего материала может быть по существу шириной в 2 или 3 ячейки.

Другим объектом данного изобретения является способ, обеспечивающий переработку выбросов из двигателя внутреннего сгорания. Данный способ содержит этап обеспечения каталитического конвертера, улавливающего отработанные газы из двигателя. Этот конвертер имеет центральную зону, трубчатую внешнюю зону, окружающую центральную зону, и изолирующий материал, расположенный в промежутке между центральной зоной и внешней зоной. Изолирующий материал адаптирован таким образом, чтобы при работе газовый поток через модифицированный носитель отличался бы статическим давлением, которое на передней по ходу поверхности модифицированного носителя:

— имело пиковое значение в точке, в общем смысле центральной по отношению к передней по ходу поверхности модифицированного носителя;

— при радиальном продолжении передней по ходу поверхности от данной точки к периферии снижалось, кроме

— подъема после передней по ходу поверхности, продолжающейся вне изолирующего материала, и

— краевых эффектов, связываемых с глушителем.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения, в указанном режиме работы: при продолжении передней по ходу поверхности в радиальном направлении от данной точки к периферии статическое давление на нее газа сначала может уменьшаться относительно медленно; при дальнейшем продолжении передней по ходу поверхности для соединения с изолирующим материалом статическое давление газа на ней может снижаться относительно быстро по мере того как передняя по ходу поверхность пересекает изолирующий материал; при дальнейшем продолжении передней по ходу поверхности статическое давление газа на ней может тогда подвергнуться указанному подъему; и когда передняя по ходу поверхность продолжается еще далее, статическое давление газа на ней может затем относительно медленно снижаться, если не считать указанных, связанных с глушителем краевых эффектов.

Изолирующий материал и внешняя зона могут быть трубчатыми.

Отношение объема центральной зоны к объему внешней зоны может находиться в диапазоне от 60:40 до 40:60.

Изолирующий материал может быть приспособлен таким образом, чтобы в указанном эксплуатационном режиме перепад температур поперек изолирующего материала мог составлять по меньшей мере 25°C.

Согласно еще одному объекту изобретения, изолирующий материал может быть приспособлен таким образом, чтобы в указанном эксплуатационном режиме перепад температур поперек изолирующего материала мог быть между 25°C и 300°C.

Согласно другому объекту изобретения, в указанном эксплуатационном режиме поток газа через центральную зону может быть распределен более равномерно, чем поток газа, который проходил бы через него, если бы участок изоляции модифицированного носителя был заменен каталитическим материалом.

Согласно другому объекту, толщина изолирующего материала может быть по существу шириной в 2 или 3 ячейки.

Другие объекты и признаки раскрываемого здесь изобретения будут очевидны среднему специалисту в данной области из рассмотрения следующего описания и прилагаемой формулы изобретения с обращением к чертежам, кратко описываемым далее.

Фиг. 1A является видом сбоку в разрезе устройства согласно первому варианту осуществления изобретения.

Фиг. 1B представляет устройство с фиг.1A в разрезе.

Фиг. 1C — вид, аналогичный фиг. 1B, иллюстрирующий второй вариант осуществления.

Фиг. 1D — вид, аналогичный фиг. 1B, иллюстрирующий третий вариант осуществления.

Фиг. 1E — вид, аналогичный фиг.1B, иллюстрирующий четвертый вариант осуществления.

Фиг. 2A является видом сбоку в разрезе устройства согласно пятому варианту осуществления.

Фиг. 3 является графиком изменения величины противодавления в двигателе согласно примеру 1.

Фиг. 4 является графиком изменения частоты вращения двигателя при описанном в примере 1 цикле старения, вверху показаны результаты для базовой модели, а внизу представлены данные опытного образца.

Фиг. 5 является сравнением выбросов как базовой модели, так и опытного образца в ходе испытательных ездовых циклов FTP и US06.

Фиг. 6 представляет общий обзор результатов CFD моделирования (моделирование с применением методов вычислительной газодинамики) для базовой модели и опытного образца.

Фиг. 7 отображает графики газопроницаемости в отнесении к давлению при низких (слева) и высоких (справа) скоростях газового потока.

Фиг. 8 представляет графики скоростей на выходе (слева) и однородности потока (справа) для базовой модели и опытного образца.

Фиг. 9 является графиками, представляющими различия по времени и температурам между центральными и периферийными зонами в стандартном (слева) и опытном образце (справа) конвертера, измеренные в ходе испытаний ездового цикла FTP на автомобиле Ford Edge модельного ряда 2010 г.

Фиг. 10 являются графиками температурных различий между центральной и периферийной зонами опытного образца, полученными на участках ускорения ездового цикла FTP.

Фиг. 11 представляет кривые изобар фронтального разреза модели каталитического конвертера в условиях движения по шоссе (массовая скорость потока =0,05 кг/с) на модели горячего потока, включающей влияние температуры, при этом базовая модель показана слева, а опытный образец справа.

Фиг. 12 демонстрирует сравнение скоростей потока в опытном образце (слева) и базовой модели (справа).

Фиг. 13 является графиком, отображающим противодавление в двигателе в зависимости от расположения изолирующего слоя.

Фиг. 14 является графиком, отображающим действие противодавление как функцию толщины изолирующего слоя.

Фиг. 15 является графиком, отображающим противодавление в фунтах в квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм) в ходе испытания на пиковую мощность одного воплощения изобретения, выполненного на роликовом испытательном стенде для шасси.

Фиг. 16 является графиком сравнения мощности двигателя в лошадиных силах (л.с.) в ходе испытания пиковой мощности.

Фиг. 17 является графиком сравнения крутящего момента двигателя в футо-фунтах (фут-фунт) в ходе испытания пиковой мощности.

Фиг. 18 отображает соотношение воздух-топливо в ходе испытания пиковой мощности.

Фиг. 19 является графиком, отображающим противодавление в двигателе в зависимости от расположения изолирующего слоя.

Варианты осуществления изобретения показаны на фиг. 1A-2A.

Фиг. 1A, 1B и 2A представляют устройство 100 каталитического конвертера согласно первому примеру осуществления изобретения.

Это устройство 100 предназначается для применения в системе выпуска двигателя внутреннего сгорания (не показан), видно, что оно включает кожух 102, впуск 104 газа, выпуск 106 газа, размещенный на некотором расстоянии от впуска 104, и овальный элемент 108 носителя, который по существу заполняет кожух 102 в радиальном или горизонтальном измерении относительно оси газового потока от впуска 104 к выпуску 106. Элемент 108 носителя содержит овальный элемент 110 перераспределения потока, изготовленный из изолирующего материала, который термически и физически разделяет носитель на центральную зону и трубчатую внешнюю зону, окружающую центральную зону. И центральная зона, и внешняя зона представляют собой экструдированные керамические соты, покрытые каталитическим материалом, и видно, что кроме формы и ориентации по отношению друг к другу и размещения изолирующего материала, имеют обычную структуру.

Фиг. 1C показывает второй пример осуществления, в котором четыре кольцевых сегмента 110a, 110b, 110c и 110d ограничивают элемент 110 распределения потока. Таким образом, в данном случае изолирующий материал не разделяется физически на центральную зону и внешнюю зону, но продолжает их разделять термически.

Фиг. 1D иллюстрирует третий пример осуществления, в котором элемент распределения потока является цилиндрическим.

Фиг. 1Е показывает четвертый пример осуществления, в котором элемент распределения потока является цилиндрическим и ограничивается четырьмя сегментами 110a, 110b, 110c и 110d.

Хотя это и неявно различимо на чертежах, следует учесть, что в каждом иллюстрируемом варианте носитель является носителем, имеющим плотность в 400 рядов на один дюйм, толщина изолирующего материала соответствует ширине 2 ячеек и отношение объема центральной зоны к внешней зоне равняется примерно 50:50.

Изолирующий материал адаптирован таким образом, чтобы при эксплуатации и нахождении в рабочем режиме:

— газовый поток через модифицированный носитель отличался бы статическим давлением, которое на передней по ходу поверхности модифицированного носителя: имело пиковое значение в точке, в общем смысле центральной по отношению к передней по ходу поверхности модифицированного носителя и снижалось при продолжении передней по ходу поверхности в радиальном направлении от точки к периферии, за исключением (i) повышения после продолжения передней по ходу поверхность за пределы изолирующего материала и (ii) краевых эффектов, связанных с глушителем;

— при продолжении передней по ходу поверхности в радиальном направлении от данной точки к периферии статическое давление на нее газа сначала может относительно медленно уменьшаться; при дальнейшем продолжении передней по ходу поверхности для соединения с изолирующим материалом статическое давление на нее газа может снижаться относительно быстро по мере того как передняя по ходу поверхность пересекает изолирующий материал; при дальнейшем продолжении передней по ходу поверхности статическое давление газа на ней может тогда подвергнуться указанному подъему; и когда передняя по ходу поверхность продолжается еще далее, статическое давление газа на ней может затем относительно медленно снижаться, если не считать указанных, связанных с глушителем краевых эффектов;

— перепад температур поперек изолирующего материала составляет между 25°C и 300°C; и

— поток газа через центральную зону распределяется более равномерно, чем поток газа, который проходил бы через него, если бы участок изоляции модифицированного носителя был заменен каталитическим материалом.

Фраза «в рабочем режиме» при ее использовании в данном описании и формуле изобретения предполагает, что при штатном функционировании это состояние достигается естественным образом и для материального участка нормального рабочего цикла.

Далее делается обращение к следующему описанию выполненных испытаний и анализов, которые в совокупности обеспечивают понимание действия изобретения и демонстрируют его преимущества.

Испытание на старение.

Измерения противодавления в двигателе выполнялись в ходе циклов старения на двигателе. В качестве основной испытательной платформы применялся промышленный каталитический конвертер Ford Edge для 3,5 л двигателя Duratec. Этот конвертер состоит из переднего керамического носителя с плотностью 900 рядов на дюйм и заднего керамического носителя с плотностью 400 рядов на дюйм, оба диаметром 4,16ʺ, и непосредственно присоединен к двигателю. Эта автомобильная система выпуска состоит из двух параллельно подключенных каталитических конвертеров, по одному с каждой стороны двигателя, и в дальнейшем именуется левосторонним (LH) и правосторонним (RH) каталитическим конвертером. Было выполнено два комплекса испытаний на протяжении приблизительно 18 месяцев, при этом каждый включал немодифицированный (в дальнейшем в ряде случаев именуемый базовой моделью) каталитический конвертер и идентичный каталитический конвертер, модифицированный в соответствии с идеей данного изобретения (в дальнейшем именуемый опытным образцом). Металл платиновой группы (PGM) и нанесение покрытия из пористого оксида для базовой модели и опытного образца были идентичными. Старение проводилось в течение 240 часов с вплоть до 20 часов работы двигателя на холостом ходу при постоянной частоте вращения (2900±15 об/мин) и температуре выхлопа (1570°F). Противодавление регистрировалось с частотой 1 Гц в течение всего цикла старения и рассчитывалось по среднему активной части цикла, где частота вращения и температура находились на надлежащем уровне.

Таблица 1 представляет результаты измерений противодавления в двигателе и расхода горючего при испытаниях на двигателе базовой модели и опытных образцов. Предполагается, что два опытных образца с 400 рядами на дюйм приближенно представляют меру противодавления, развиваемого остальной частью системы выпуска, при том, что сами они не вносят вклад в величину противодавления. Были вычислены массовые скорости потока с использованием показателя отношения воздуха к топливу 14,7±0,2, данное соотношение было получено измерениями в течение цикла.

Данные результаты показывают, что опытный образец демонстрирует значительно более низкое противодавление, чем базовая модель, давая лишь 48% противодавления в двигателе.

Эти измерения завышают данные по эффективности опытного образца по сравнению с базовой моделью, при этом базовая модель имеет значительно более высокий расход горючего (4,7 против 4,2 галлон/час), развивая поток с более высокой массовой скоростью. Чтобы получить более точную величину снижения противодавления, диспропорция в отношении массового расхода была скорректирована с привлечением закона Бернулли, который указывает, что динамический напор P=P₀+ρv², где P₀ является статическим давлением в системе, ρ — плотностью газа и v — скоростью газа. Добавочная корректировка была сделана с тем, чтобы учесть различия в скорости отработанного газа, исходящего из каталитического конвертера. (Конструктивное решение данного изобретения снижает скорость газа, исходящего из каталитического конвертера, что означает, что любые находящиеся далее компоненты будут генерировать противодавление в меньшей степени). Скорректированные величины для базовой модели и опытного образца дают 1,17 и 0,78 фунт/кв. дюйм, соответственно, различие 33% (по сравнению с 50% согласно измерению).

Испытание на пробег

Опытные образцы были протестированы на автомобиле Ford Edge с 3,5 л двигателем Duratec. Экономия топлива для объединенных ездовых циклов FTP и US06 измерялась взвешиванием мешков с выбросами CO₂. Результаты показаны в таблице 2 и представляют два комплекса опытных образцов. Помимо этого, базовая модель 2010 была подвергнута повторному испытанию, чтобы обеспечить сравнение между двумя комплексами тестов.

Опытные образцы показывают экономию топлива приблизительно в 4,5% как в случае комплексов опытных образцов 2010, так и 2012. Результаты измерений противодавления в двигателе базовой модели с 900 рядами на дюйм соответствовали нижнему пределу обозначенного изготовителем диапазона (2,0±0,25 фунт/кв. дюйм). Базовые модели 2010 с 900 рядами на дюйм и 2012 с 900 рядами на дюйм показали хорошую плотность (1,88 и 1,81 фунт/кв. дюйм, соответственно). При происходящих благодаря улучшениям в экономии топлива изменениях в газовом потоке опытный образец с 900 рядами на дюйм демонстрирует 20-30% улучшение в отношении противодавления. Опытный образец с 900 рядами на дюйм показал значительно улучшенную экономию топлива, приблизительно в 5% для объединенных ездовых циклов FTP и US06 и 12% в ходе старения на 2900 об/мин. Обратная связь от двигателя по сниженному противодавлению значительно сокращает расход горючего, приводя к дальнейшему уменьшению противодавления, создавая 50% разность в противодавлении между имеющими по 900 рядов на дюйм базовой моделью и опытным образцом (1,88 против 0,91 фунт/кв. дюйм).

Было найдено, что полезный эффект экономии топлива опытного образца зависит от нагрузки на двигатель и частоты его вращения.

Фиг. 5 представляет сравнение базовой модели с 900 рядами на дюйм и опытным образцом с 900 рядами на дюйм в отношении выбросов CO₂ (вверху) и объемов отработанного газа (внизу) в качестве функция частоты вращения в ходе ездовых циклов FTP и US06. Для лучшей статистической надежности величины оборотов двигателя автомобиля группировались по 5 диапазонам: <1000, 1000-1500, 1500-2000, 2000-2500 и >2500 об/мин. Планки погрешностей частоты вращения отображают эти диапазоны для каждой точки. Эта фигура (вверху) показывает зависимость выбросов CO₂ от оборотов автомобиля в ходе ездовых циклов FTP и US06. Они ответственны за расход горючего (более высокое потребление, выше выбросы CO₂) и показывают, что полезный эффект экономии топлива более выражен при более высоких оборотах двигателя, а также они сопровождаются снижением показателей измерений объемов отработанного газа.

Это согласуется с полезным эффектом экономии топлива, получаемым благодаря уменьшению противодавления; при более высоких оборотах автомобилю требуется продавливать больше отработанного газа через каталитический конвертер, генерируя более высокое противодавление и снижая эффективность двигателя. Эти результаты также согласуются с данными по противодавлению, полученными на стационарном двигателе на 2900 об/мин, где между базовой моделью с 900 рядами на дюйм и опытным образцом с 900 рядами на дюйм наблюдалось приблизительно 12% различие.

Дорожное испытание

Кроме того, было выполнено испытание с целью проверки кросс-платформенной применимости полезного эффекта экономии топлива опытным образцом. Применялись два различных испытательных автомобиля: Ford F-150 с 3,5 л двигателем EcoBoost и Ford Fiesta с 1,6 л двигателем. Автомобили ездили по кольцевому шоссейному маршруту протяженностью 60 км (37,3 мили) на скорости 115 км/ч (72 мили в час) и их расход горючего регистрировался массовым расходомером, связанным с компьютерной системой сбора и обработки данных на ноутбуке. Регистрировался средний расход горючего для каждого автомобиля, оснащенного его оригинальным каталитическим конвертером (базовая модель) и опытным образцом. Каждый тест состоял из 5-8 заездов для базовой модели и такого же количества заездов для опытного образца. Кроме того, был протестирован Ford F-150 с 900 кг (2000 фунтов) груза в кузове. Результаты испытаний с соответствующими среднеквадратичными отклонениями показаны в таблице 3.

Результаты дорожных испытаний согласуются с предыдущими лабораторными испытаниями на автомобиле Ford Edge. Кроме того, Ford F-150 показывает такую же зависимость полезного эффекта экономии топлива и загрузки автомобиля, как и наблюдавшаяся в лаборатории.

Динамометрические испытания

Было выполнено испытание на роликовом стенде для шасси автомобиля F-250 с дизельным 6,7 л двигателем Powerstroke. Были выполнены сравнительные измерения показателей оригинального каталитического конвертера (обозначаемого здесь как база или базовая модель) и каталитического конвертера, модифицированного в соответствии с конструктивным решением данного изобретения (опытный образец). Оригинальный каталитический конвертер состоял из двух керамических носителей для дизельного окислительного катализатора (DOC, диаметр 6,5ʺ), двух катализаторов избирательного каталитического восстановления (SCR, диаметр 8ʺ) и сажевого фильтра для дизельного двигателя (DPF, диаметр 8ʺ). Конструктивное решение изобретения было применено к двум носителям DOC, оставляя неизменными SCR и DPF. DOC является компонентом, наиболее близко расположенным к двигателю, и способен перераспределять любые диспропорции потока выхлопных газов прежде, чем отработанный газ достигает SCR и DPF.

Были выполнены испытания двух типов. Одно являлось испытанием в установившемся режиме экономии топлива и противодавления, при котором эти два параметра оценивались одновременно в ходе 5-минутного эксперимента в установившемся режиме на скорости автомобиля 96 км/час (60 миль в час). Другое испытание касалось пиковой мощности, при котором автомобиль был переведен на высшую 6-ю передачу на 1000-1100 об/мин и подвергался максимальным ускорениям в течение приблизительно 10 секунд, в то время как производилась регистрация различных параметров двигателя (таких как мощность двигателя, вращающий момент и противодавление).

Таблица 4 представляет сравнительные данные измерений противодавления и эффективности использования топлива на модифицированном F-250 6,7 л дизельном двигателе Powerstroke. Эти два параметра измерялись одновременно на роликовом испытательном стенде для шасси в ходе 5-минутного заезда на 96 км/час (60 миль в час). Показанные величины являются средними для участка заезда в установившемся режиме, охватывающем приблизительно 4 минуты.

Сведенные в таблицу 4 результаты показывают устойчивое снижение противодавления и более низкий расход горючего в случае опытного образца. Хотя при 30% нагрузке разница в противодавлении немного более низка, полезный эффект в отношении расхода горючего в случае опытного образца выше. Это происходит потому, что связанное с противодавлением возрастание расхода горючего выше при более высоких абсолютных величинах противодавления; это создает общий высокий уровень потерь, который снижается благодаря более низкому противодавлению опытного образца.

Фиг. 15-18 показывают различные результаты, собранные в ходе динамометрических испытаний шасси.

Фиг. 15, которая является сравнением противодавления в фунтах на квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм) в ходе испытания пиковой мощности, демонстрирует устойчивое преимущество опытного образца, составляющее 2 фунт/кв. дюйм.

Фиг. 16, которая является сравнением мощности двигателя (л.с.) в ходе испытания пиковой мощности, показывает, что опытный образец демонстрирует устойчивое 20 л.с. преимущество от 175 до 325 л.с.

Фиг. 17, которая является сравнением крутящего момента двигателя в футо-фунтах (фут-фунт) в ходе испытания пиковой мощности, показывает, что опытный образец демонстрирует устойчивое 40-60 фут-фунт преимущество.

Фиг. 18, которая отображает соотношение воздух-топливо в ходе испытания пиковой мощности, не показывает никаких различий между прототипом и базовой моделью.

Моделирование

Было выполнено моделирование с применением методов вычислительной газодинамики (CFD), исследующее причины снижения противодавления в опытном образце, на двух каталитических конвертерах типичной, размещаемой под днищем автомобиля конструкции. Моделируемая система была осесимметричной системой с комнатной температурой (текучесть на холоду), с одинаковыми впускными и выпускными трубами и двумя одинаковыми керамическими носителями. Проницаемость носителей варьировала в широком диапазоне значений, чтобы охватывать все принятые в настоящее время плотности ячеек носителя и толщины стенок. Скорость входного газового потока также варьировала в широком диапазоне с тем, чтобы моделировать различные величины нагрузки на двигатель, которая могла бы испытываться автомобилем в нормальных эксплуатационных условиях.

Фиг. 6 представляет обзор результатов моделирования, отображая амплитуду значений проницаемости и скоростей газа, использовавшихся при исследовании, и можно видеть, что опытный образец демонстрирует более низкое противодавление в условиях большинства состояний двигателя и проницаемости носителя.

Фиг. 7 сопоставляет снижение противодавления при низких (слева) и высоких (справа) скоростях газового потока, и здесь заметно, что между базовой моделью и опытным образцом имеется небольшое различие при низких скоростях и явная разность при высоких газовых потоках.

Фиг. 8 сравнивает скорости на выходе (слева) и однородность потока (справа) базовой модели и опытного образца, и здесь видно, что при всех рабочих режимах скорость отходящего газового потока у опытного образца меньше, чем у базовой модели, и однородность потока также более высока при всех скоростях входящего газового потока. Это ведет к снижению противодавления далее по ходу и особенно благоприятно в случае систем с глухим соединением.

Фиг. 9 показывает различия в температурах между центральной и периферийной зонами в стандартном каталитическом конвертере (слева) и опытном образце (справа), полученные измерениями в ходе испытаний ездового цикла FTP на автомобиле Ford Edge модельного ряда 2010 г. Граница между двумя зонами ограничивается в опытном образце положением изоляции. Здесь видно, что наличие и локализация изоляции в опытном образце создает значительный температурный перепад между двумя сторонами изоляции.

Кроме того, было также выполнено CFD-моделирование. На этой модели осуществлялось моделирование каталитического конвертера. Конвертер состоял из двух носителей по 400 рядов на дюйм, 4,8ʺ в диаметре (12,2 см), расположенных через промежуток в 0,4ʺ (1 см). Моделируемый магистральный трубопровод был длиной 39,4ʺ (1 метр) с диаметром 2,1ʺ (5,4 см). Длина модельной выпускной трубы составляла 11,8ʺ (30 см) при таком же диаметре 2,1ʺ. В данной модели и распылитель, и соединитель имеют углы 45 градусов, и между носителями и стенкой преобразователя имеется уплотнение толщиной 0,15ʺ. Моделируемый выпускной газовый поток имел скорость 0,426 кг/с и температуру 910°C, аппроксимируя условия передвижения по шоссе.

Результаты моделирования показаны на фиг. 13, 14 и 19.

Фиг. 13 отображает противодавление в двигателе в зависимости от расположения изолирующего слоя. В этой модели толщина изоляции составляет 0,12ʺ, пунктирная линия представляет противодавление при отсутствии изоляционного слоя, скорость потока выхлопных газов равна 0,426 кг/с, аппроксимируя условия движения по шоссе, и температура отработанного газа составляет 910°C.

Фиг. 14 показывает действие противодавления как функции толщины изоляционного слоя, моделируемое при оптимальном диаметре изоляции 2,75ʺ. Моделировались три варианта толщины изоляции: 0,04ʺ (1 мм), 0,12ʺ (3 мм) и 0,20ʺ (5 мм).

Фиг. 19 отображает противодавление в двигателе в зависимости от расположения изолирующего слоя. В этой модели толщина изоляции составляет 0,12ʺ, пунктирная линия представляет противодавление при отсутствии изоляционного слоя, скорость потока выхлопных газов равна 0,229 кг/с, аппроксимируя условия движения по шоссе, и температура отработанного газа составляет 538°C.

Фиг. 13 и 14 наглядно демонстрируют оптимизацию противодавления в двигателе, когда диаметр изоляции равен 2,75ʺ. Хорошие результаты, <75% максимального эффекта, были получены с диаметром изоляции между 2,3ʺ и 3,1ʺ. Толщина изоляции 0,12ʺ (3 мм) в этой заявке выглядит оптимальной.

Фиг. 19 показывает, что оптимальное положение изоляции остается неизменным вне зависимости от условий движения (газовый поток и температура). Эти результаты ясно демонстрируют, что при том, что данное изобретение способно снижать противодавление при различных положениях и толщинах изоляции, максимальные рабочие характеристики могут быть получены путем оптимизации эти двух параметров. Эти параметры применимы при всех условиях движения.

Теоретические расчеты

Массовая скорость потока газа через канал может быть приближенно выражена уравнением

где R — диаметр канала, ΔP — перепад давления между двумя концами канала, η — динамическая вязкость газа, L — длина канала и ρ — плотность газа.

Из этих факторов наиболее существенными для производительности каталитического конвертера являются разность давлений, вязкость газа и плотность газа.

— Влияние разности давлений было обсуждено ранее и можно напомнить, что увеличение перепада давления приводит к более высокой скорости потока газа.

— Вязкость отработанного газа, обычно именуемая динамической вязкостью (η), является обратно пропорциональной скорости газового потока, то есть более низкая вязкость приводит к более высокой скорости потока.

— Плотность газа прямо пропорциональна скорости потока выхлопных газов.

Динамическая вязкость (η) и плотность (ρ) могут быть объединены в кинематическую вязкость (ν), равную их отношению (ν=η/ρ).

Формула для массовой скорости потока газа через канал тогда может быть перезаписана как:

Динамическая вязкость воздуха возрастает с увеличением температуры, в то время как ее плотность уменьшается. Таким образом, газ при более высокой температуре будет иметь более низкую скорость потока через один и тот же канал с одинаковым перепадом давления. Кинематическая вязкость особенно удобна при выражении влияния температуры, поскольку она включает изменения с температурой и вязкости, и плотности.

Изоляция делит носитель на две явно выраженные зоны: горячую зону, которая подвергается прямому действию потока отработанного газа, поступающего из впускной трубы каталитического конвертера, и непосредственно нагревается горячим газом, и холодную зону, которая подвергается действию только осевого потока отработанного газа и нагрев которой определяется комбинацией горячего газа и теплопередачи из горячей зоны. Как правило, горячая зона также будет локализацией большой области высокого давления, и поэтому для достижения снижения противодавления необходимо перераспределить газ из горячей зоны в холодную зону.

В традиционном каталитическом конвертере никакого барьера для теплового потока между двумя зонами не существует, и различия в температурах обычно очень плавные. В опытном образце изоляция образует барьер, который создает большой (25-300°C) температурный перепад на малом промежутке ширины изоляции. Более низкая температура в холодной зоне опытного образца означает, что даже при одинаковом распределении давления по лицевой поверхности носителя скорость потока выхлопных газов через эту зону в опытном образце будет более высокой, чем в стандартном каталитическом конвертере.

Таблица 5 представляет данные по динамической (η) и кинематической (ν) вязкости воздуха при различных температурах, подтверждая, что величина вязкости изменяется с изменением температуры.

Следует учесть, что различия в кинематической вязкости при 100°C разнице температур являются большими даже при высоких температурах. Между 225 и 325°C различия составляют 26%, снижаясь до 17% между 525 и 625°C и 16% между 625 и 725°C.

Фиг. 10 представляет температурные различия между центральной и периферийной зонами опытного образца, полученными на участках ускорения ездового цикла FTP. Показано, что типичный перепад температур при ускорении в ездовом цикле FTP составляет приблизительно 50°C с пиковыми всплесками вплоть до 250°C во время агрессивного ускорения. Это ведет к разности в кинематической вязкости по меньшей мере 8% и в типичном случае между 10 и 15%, даже вблизи верхней температурной границы диапазона.

В настоящем изобретении используется преимущество сниженной вязкости, полученное с помощью изоляции при перераспределении газового потока от центральной зоны к периферийной зоне, как видно из фиг. 11, которая является изобарической кривой фронтального разреза модели каталитического конвертера в условиях движения по шоссе (массовая скорость потока =0,05 кг/с) на модели горячего потока, включающей влияние температуры. Базовая модель представлена слева, а опытный образец справа. Диаграмма изобарических кривых ясно демонстрирует различие в форме области высокого давления на передней стороне керамического носителя (выделено красным цветом), которое приводит к перераспределению потока по передней поверхности носителя.

Вообще механизм этого может быть представлен как объединение двух областей высокого давления, одной в центре керамического носителя и другой перед непроницаемым изоляционным слоем. Поступающая из впускного патрубка газовая струя ударяется в переднюю поверхность керамического носителя, создавая область высокого давления в центре носителя, которая отклоняет часть поступающего потока наружу от носителя. В опытном образце имеется дополнительная область высокого давления перед непроницаемым изоляционным слоем, которая может объединяться с центральной областью высокого давления. Образовавшаяся таким образом область высокого давления имеет намного более широкое основание, чем у базовой модели, обеспечивая лучшее отклонение поступающего газа и тем самым создавая более интенсивный осевой поток и перераспределяя газовый поток более равномерно по передней поверхности носителя.

Перераспределению потока содействует более низкая кинематическая вязкость газа в каналах периферийной зоны опытного образца. Как видно из уравнения (2), даже когда перепад давления по каналу остается таким же, как и в стандартном каталитическом конвертере, более низкая вязкость приводит к на 10-30% более высокой скорости газового потока в периферийной зоне опытного образца.

Более равномерное распределение потока в опытном образце также видно из фиг. 12, которая представляет распределение скоростей потока в температурно зависимой модели CFD (горячий поток). Однородность давления и температуры в центральной зоне опытного образца создает в высшей степени равномерный поток на таком участке носителя опытного образца. Что еще более важно, пиковая скорость газового потока в опытном образце оказывается на 10% ниже, а самая низкая скорость газового потока на 10% выше, обеспечивая связанные с этим благоприятные эффекты в отношении следующих далее компонентов системы выпуска. Фиг. 12 подтверждает, что скорость потока через носитель прямо пропорциональна давлению на переднюю поверхность носителя, это является репрезентативным для распределения давления по передней поверхности носителя. Скорость потока через центральный участок носителя опытного образца является достаточно постоянной вследствие широкой, равномерно распределенной области высокого давления, однако скорость потока поперек центрального участка базовой модели демонстрирует более узкую область высокого давления, развивая более высокое пиковое давление и, вследствие этого, более высокое противодавление.

Оптимизация конструкции

Одним из преимуществ конструкции опытного образца является то, что физические силы, вовлеченные в перераспределении потока выхлопных газов, будут иметь тенденцию автоматически возрастать, корректируя вызываемые при увеличении потока неравномерности распределения. Например, в каталитическом конвертере с изогнутым впускным патрубком поток выхлопных газов будет входить в каталитический конвертер под углом, и область высокого давления будет смещена в сторону носителя. В этом случае температурный перепад между областью высокого давления и ближним краем носителя будет меньше, чем перепад между областью высокого давления и дальним краем. Вязкость выхлопного газа будет ниже на дальнем крае носителя и будет приводить к переносу большего количества выхлопного газа через ту сторону носителя, корректируя неравномерности распределения потока.

Оптимизированный поток через опытный образец позволяет уменьшить диаметры выхлопной трубы и каталитического конвертера. Приблизительная оценка снижения может быть получена с помощью уравнения (2):

где R — диаметр канала, ΔP — перепад давления между двумя концами канала, η — динамическая вязкость газа, L — длина канала и ν — кинематическая вязкость газа. В рассмотрении всей системы выпуска автомобиля перепад давления ΔP представляет противодавление коллектора двигателя, a R является диаметром каталитического конвертера и выхлопной трубы. Так как температура выхлопных газов для большинства систем выпуска весьма близка (исключая локальные различия в каталитическом конвертере опытного образца), вязкость у этих двух систем фактически идентична. Поэтому оказывается возможным вычисление относительного уменьшения диаметра каталитического конвертера и выхлопной трубы, который обеспечил бы те же самые характеристики потребления топлива при меньших габаритах. Соотношение этих двух диаметров (базовой модели и опытного образца) соответствует отношению противодавлений ¼ (уравнение 3).

Таблица 6 показывает приблизительные уменьшения диаметра каталитического конвертера и выхлопной трубы, которые могут быть получены в качестве функции снижения противодавления.

В данной таблице снижение противодавления в 0% представляет исходный размер, при этом снижения рассматриваются вплоть до 40%. Исходя из экспериментальных данных, с опытным образцом оказывается возможным снижение противодавления на 30% и, соответственно, массовой скорости потока при одном и том же потреблении топлива.

Уменьшение размеров каталитического конвертера и системы выпуска иногда бывает более желательным, чем снижение противодавления, и предлагает дополнительные выгоды автопроизводителям.

В целом, изобретение предлагает решение, которое является очень эффективным и адаптивным. Выгоды могут быть получены посредством оптимизации рабочих характеристик автомобиля в целях применения преимуществ, предлагаемых уникальными свойствами данного опытного образца. Помимо прочего, они могут быть любым из:

— сокращения применения PGM;

— уменьшенной, сниженной массы системы выпуска;

— лучшей эффективности использования топлива.

При том, что иллюстрируемые примеры воплощений показаны как в целом имеющие цилиндрическую форму и являющиеся концентрическими, изолирующее кольцо может быть смещенным от центра в случае, если струя горячего выхлопного газа в конкретной системе выпуска является смещенной, как это имеет место в некоторых спаренных системах.

Также изоляция может быть овальной для присоединения к системам овального сечения или иметь квадратный либо прямоугольный канал для соответствия некоторым системам, которые имеют такую конфигурацию.

Помимо этого, при том, что в иллюстрируемых воплощениях носитель является носителем с 400 рядами на дюйм и изоляция имеет ширину 2 ячейки, применяться могут и другие носители. Например, как известно, в применении к носителю с 900 рядами на дюйм полезной может быть изоляция шириной в 3 ячейки.

Кроме того, при том, что в некоторых из иллюстрируемых воплощений отношение объема внешней зоны к центральной зоне составляет 50:50, известно, что пригодными являются величины этих соотношений в диапазоне от 40:60 до 60:40. Принимая во внимание расширение струи потока выхлопных газов, для достижения оптимальных рабочих характеристик необходимо, чтобы диаметр изоляции был больше, чем входной диаметр. Не претендуя на теоретическую глубину, предполагается, что, если диаметр изоляции по меньшей мере на 0,5ʺ превышает входной диаметр, он будет вмещать струю потока выхлопных газов, поступающих от впуска в центральной зоне в большинстве типичных автомобильных приложений. Для обеспечения максимального температурного градиента поперек изоляционного слоя относительная масса внутренней зоны должна составлять между 40% и 60%, быть при этом настолько близкой к 40%, насколько это возможно при вмещении струи выхлопного газа в пределах внутренней зоны. Наличие большой внешней зоны обеспечивает более значительную тепловую инерцию такой зоны и создает больший температурный градиент.

При том, что в целом предпочтительной является более тонкая изоляция, что демонстрируется на фиг. 14 резким увеличением противодавления при увеличении толщины изоляции с 0,12ʺ до 0,20ʺ, слишком сильное снижение толщины приводит к менее оптимальным результатам. Диаметр изоляции и толщина непосредственно воздействуют на величину температурного градиента, который в первую очередь является ответственным за снижение противодавления МССС. Диаметр изоляции будет определять соотношение тепловой массы между двумя зонами и расположение против струи горячего выхлопного газа, поступающего от впуска каталитического конвертера. Толщина изоляции определяет тепловой поток между двумя зонами и должна быть достаточно толстой для того, чтобы ограничивать поток и максимизировать перепад температур. Когда изоляция оказывается достаточно толстой для достижения этой цели, дальнейшее увеличение становится вредным для рабочих характеристик, поскольку это приводит к ненужной потере проходного сечения.

При том, что данное раскрытие предусматривает единственные слои изоляции, следует понимать, что в некоторые каталитические конвертеры впускается множество несливающихся струй газа. В таких случаях многочисленные трубки изолирующего материала разворачиваются по одной на каждую поступающую газовую струю.

Принимая во внимание, что экспериментальные данные предлагают оптимальную толщину изоляции между 0,10ʺ и 0,15ʺ, это показывает зависимость от теплопроводности изоляции. Не претендуя на теоретическую глубину, это остается справедливым до тех пор, пока теплопроводность изоляции является по меньшей мере в 6 раз меньшей, чем теплопроводность керамики носителя.

Тем не менее, возможны и дальнейшие изменения.

Соответственно, изобретение должно пониматься как ограничиваемое только прилагаемой целенаправленно интерпретируемой формулой изобретения.

Корки Белл — Maximum Boost Турбонаддув (Система выпуска) Глава 11

Если бы турбонагнетатель мог бы диктовать условия для конструкции системы выхлопа, он бы категорически сказал бы: никакого выхлопа! Если власти могли бы диктовать условия для конструкции системы выхлопа (что они могут делать, делают, и будут делать), они сформулировали бы, что лучшая выхлопная труба — та, из которой ничего не выходит. Где-то между этими двумя несовместимыми требованиями и будет находиться хорошая система выпуска для уличного использования, которая сделает обе стороны счастливыми. Ну ладно, относительно счастливыми.

Лучший выхлоп для турбонагнетателя — наименьшее количество выхлопа. Выхлопная система автомобиля Lotus Elise.

Далее мы будем называть системой выпуска все, что располагается после турбонагнетателя. В принципе все турбины требуют специальных выхлопных систем. Штатные, не предназначенные для турбонагнетателя, выхлопные системы не удовлетворяют предъявляемым требованиям. Выхлопные системы сторонних производителей также редко оказываются удовлетворительными. Система выпуска эго совокупность оптимизированных, тщательно обдуманных деталей. Цель, которая должна быть достигнута в соответствии с этими требованиями — создание нормально работающей выхлопной системы, имеющей приемлемый уровень шума и низкое противодавление.

Турбины не любит противодавление; чем оно ниже — тем лучше. Обратите внимание на отдельные выхлопные трубы за вестгейтами.

Противодавление в системе выпуска — зло.

Соединение турбины с приемной трубой.

Эта часть системы выпуска подвержена воздействию температуры до 800° С, это причина, которая многое диктует в конфигурации узлов. Возможно это наиболее высоко нагруженная часть системы выпуска.

Ребра жесткости между каждым соединителем значительно увеличат долговечность соединения фланца и трубы.

Поэтому, прочность имеет главное значение. Прочность начинается с толщины фланца крепления выхода турбины. Этот фланец может быть толщиной около 12 мм и требует дополнительных ребер или усилителей. Поскольку фланец не закреплен на своем месте во время сварки, поверхность сопряжения с турбиной нужно обработать до его установки. Сварка вообще вредна для металла. При сварке трубы с фланцем происходит ослабление металла. Решения этой проблемы состоит в том, чтобы приварить трубу внутри фланца сплошным швом, а на внешней стороне выполнить небольшие прерывистые швы.

Диаметр трубы

При установке труб с большим диаметром в систему выпуска можно переборщить. В этом случае правило «чем больше — тем лучше» не имеет места. Как было сказано в главе «Промежуточное охлаждение», имеется скорость газа, которая не должна быть превышена. Можно предположить, что для расчетов выхлопной системы эта скорость составляет около 80 м/с. Значительное увеличение количества выхлопных i газов при увеличении температуры также требует существенного увеличения требуемого объема выхлопной трубы. Поэтому трубы для горячих выхлопных газов должны быть больше чем трубы для впуска воздуха. Основывайте свои вычисления на тех же самых условиях, что и для труб на впуске, но используйте максимальную скорость 80 м/с, а не 140 м/с. Чтобы выбрать требуемый размер выхлопной трубы, Вы можете твердо придерживаться этой скорости выхлопных газов или следовать простому принципу выбора — диаметр трубы приблизительно на 10 % больше чем диаметр выхода турбины. Рисунок показывает что размер выхлопной трубы относительно мощности, дает хорошее направление для выбора требуемого размера выхлопной трубы.

Приблизительное проходное сечение выхлопной трубы относительно выходной мощности

Положение катализатора

Наличие в выхлопной системе каталитического конвертера закреплено законодательно. Катализатор должен быть установлен там где это предусмотрено конструкцией. Смиритесь с этим, и оставьте его в покое. Современные преобразователи сотовой конструкции не очень ограничивают поток выхлопных газов. Большинство из них создает менее 0,15 бара обратного давления в выхлопной трубе. Это приемлемо.

Стыки фланца приемной труды не должны быть сварены непрерывным швом на внешней стороне трубы. Сплошной сварной шов внутри шов снаружи

При добавлении каталитического конвертера в систему, не оборудованную им предварительно, разместите катализатор так близко к турбонагнетателю насколько возможно, для того, чтобы катализатор мог быстро достичь рабочей температуры.

 Хороший пример подгонки выхлопных трубопроводов к доступному пространству при обеспечении достаточного требуемого размера трубы и качественных изгибов. Здесь также показано хорошее соединение, объединяющее две отводящие трубы от турбин.

Положение датчика кислорода.

Датчик кислорода желал бы быть так близко к камере сгорания, насколько это позволяет температура. Б большинстве случаев при установке турбонагнетателя датчик кислорода должен быть расположен непосредственно за ним.

Компенсационные швы.

Широкие температурные колебания, испытываемые выхлопной системой двигателя с турбонаддувом, вызывают несколько большее тепловое расширение, чем оно могло бы быть. Обеспечение подвижности выхлопной грубы, при расширении и сокращении без защемления, становится необходимым для того, чтобы избежать повреждений, вызванных тепловым расширением.

 Необходимо обеспечить подвижность выхлопной системы при тепловом расширении для предотвращения образования трещин.

 

Соединение к трансмиссии должно быть гибким.

Телескопическое соединение выхлопной трубы самое простое и наиболее универсальное из всех соединений.

Некоторая степень подвижности может быть добавлена в выхлопную систему, в виде хомутов, использованных как соединители для сегментов трубы. Хомуты также допускают небольшую угловую подвижность. Зажим грубы может также служить как крепежный кронштейн.

Кронштейны

На первый взгляд задача как подвесить выхлопную трубу под автомобилем может показаться простой. Вам нужно просто взглянуть на днище Ferrari, чтобы легко понять , что этот вопрос может получить очень серьезный подход. При размещении выхлопной трубы должным образом неожиданно возникают несколько проблем. Вибрация, температура, колебания двигателя, тепловое расширение, и конструкция кронштейнов — это проблемы, которые должны быть решены прежде, чем Вы получите хорошую долговечную выхлопную систему.

Вибрация может гаситься часто расположенными кронштейнами и подвижными точками. Подвижные точки — гибкие соединения, которые не будут передавать вибрацию. Телескопическое соединение — пример подвижной точки.

Температура будет проблемой в том случае, если уязвимый узел находится в пределах ее распространения. В общем случае, гораздо лучше и проще теплоизолировать узел, который может быть поврежден высокой температурой, чем теплоизолировать всю выхлопную трубу. Теплота может повредить такие вещи как покрытие днища, волокнистые материалы, и окрашенные поверхности. Время, потраченное на поиск таких уязвимых мест, и установка нескольких экранов, будет, в конечном счете, потрачено с пользой. Простой экран из листового металла обеспечит падение температуры на нескольких сотен градусов.

Телескопические соединения могут для обеспечения некоторой подвижности выхлопной системы.

Простой кронштейн с зажимом

Варианты глушителя, размеры, и количество.

Вообще говоря, глушитель будет единственным самым большим сужением в системе выпуска. К сожалению, требования низкого противодавления и низкого шума обычно имеют разногласия друг с другом. Часто разумный компромисс может быть достигнут при использовании нескольких больших глушителей. Потребность в больших проходных сечениях во всех секциях системы выпуска может часто быть удовлетворена путем устанавки глушителей параллельно друг другу. Проверьте проходное сечение, имеющееся в каждом случае, и убедитесь, что сумма площадей поперечного сечения превышает площадь сечения основной трубы. Это даст Вам возможность сделать проходное сечение глушителя приблизительно на 25 % больше чем у основной трубы, поскольку коэффициент сопротивления внутри глушителя обычно довольно высок.

Выбор типа глушителя ограничен прямоточными типами с наполнением из стекловаты или относительно популярными «турбо» глушителями. Вообще, прямоточные глушители обеспечивают лучшее прохождение газов, в то время как «турбо» глушители с перегородками обеспечивают лучшее глушение. Глушители с наполнением из стекповаты или из тонкой стальной проволоки имеют репутацию как сжигающие материал наполнения за короткий срок.

 

 Произведение инженерного искусства, глушитель для Porsche 966.

                                                                                Сверху: Параллельное расположение глушителей с наполнением из стекловаты обеспечивает хорошее прохождение газов и низкое сопротивление.                                                                                  Внизу: Такое расположение глушителей может дать преимущество при плотной компоновке.

Глушители со стекловолоконным наполнением сделаны в двух различных конструкциях, с просверленными отверстиями в ядре и с проштампованным ядром. Просверленное ядро лучше. 

 

 

Достаточно странно, поскольку турбонагнетатель значительно увеличивает предполагаемый срок службы этих глушителей, забирая большое количество теплоты, которая иначе бы поглощалась материалом глушителя. Два типа ядер популярны в глушителях с наполнением из стекловаты: просверленные и проштампованные. Просверленные ядра имеют более чистый, и таким образом менее ограничивающий, путь для потока газов. Если глушителя с просверленным ядром оказывается недостаточно, глушители с проштампованным ядром работают лучше когда поток направлен вдоль проштампованных отверстий. Опасение чрезмерного шума прямоточных глушителей обычно имеет основания. Дело обстоит немного не так у двигателя с турбонаддувом, поскольку турбонагнетатель можно рассматривать как приблизительно одна треть глушителя.

Установка вестгейта

Вестгейт будет обсуждаться более внимательно в главе «Управление наддувом», он не предъявляет никаких особых требований к глушению, но дает возможность, которая может быть полезна для всей системы. В любом автомобиле, оборудованном каталитическим нейтрализатором, газы из вестгейта должны быть возвращены обратно в выхлопную трубу перед нейтрализатором, потому что все отработанные газы должны проходить через нейтрализатор. Там, где каталитический нейтрализатор отсутствует, существует возможность сделать полностью отдельную выхлопную трубу исключительно для вестгейта. Может потребоваться небольшой глушитель, чтобы ограничить шум в необходимых пределах, когда система работает при максимальном наддуве. Смысл установки отдельной выхлопной трубы состоит в увеличении эффективного проходного сечения системы выпуска. Вообще, вестгейт будет более иметь лучшую реакцию и несколько более эффективно управлять давлением наддува, когда будет иметь свою собственную выхлопную трубу.

 

Отдельная выхлопная труба — лучшее решение для вестгейта.

Вентиляционная труба вестгейта или выхлопная труба будут подвергаться большим колебаниям рабочей температуры. Это происходитоттого, что вестгейт закрыт большинство времени, и вентиляционная труба, таким образом, остается холодной, так как отсутствует поток выхлопных газов. Как только вестгейт открывается, вся вентиляционная труба испытывает быстрое повышение температуры.

Эти колебания будут происходить каждын раз при открытии вестгейта. При этом требуется, чтобы конструкция вентиляционной трубы могла расширяться и в то же время не подвергаться вызывающим трещины деформациям. Компенсационные соединяния могут иметь штампованную форму или прорези. Сильфон должен быть сделан из нержавеющей стали и иметь достаточно крепкую конструкцию, чтобы быть долговечным. Материал должен быть минимум 0,8 мм толщиной. Сильфон должен иметь поддержку для устранения вибраций, иначе он будет недолговечным из-за усталости металла. Сильфон из нержавеющей стали для предотвращения образования трещин из-за высоких температур и теплового расширения ш Должным образом затянутый хомут, чтобы сделать утечки минимальными Ж

Вентиляционная труба вестгейта подвергается сильному тепловому расширению; изменения длины должны быть компенсированы. Заметьте направление выишмповки для лучшей изоляции при работе без наддува, и в то же время для обеспечения нормального обратного давления в выхлопной трубе.

Материалы и покрытие.

Мягкая сталь — совершенно адекватный материал для изготовления системы выпуска. Нержавеющая сталь, хотя и является лучшим материалом, ставит задачу изготовления всех узлов системы из этого материала. Нержавеющие трубы, приваренные к глушителям из мягкой стали, немного дают для обеспечения долговечности.

Соединители и прокладки.

Болтовые соединения, конечно наиболее неприятные части любой системы выпуска. Если они правильно сконструированы, прокладки и соединители, которые скрепляют соединения, могут обеспечить длительную эксплуатацию и дать уверенность, что эти детали не доставят проблем. Создание правильной системы — в значительной степени результат нескольких «как надо делать» и «как не надо делать», перечисленных в главе «Выхлопной коллектор».

Фланцы.

Фланец несет двойную ответственность — удержание прокладки, всегда надежно зажатой и гарантии, что выхлопная труба имеет соответствующее крепление. Эти требования легко выполнимы при использовании фланцев толщиной 10 мм или больше. Небольшой фланец, вроде фланца для вестгейта, может быть тоньше, около 8 мм. Вообще, чем толще фланец, тем дольше срок его службы и выше вероятность, что прокладка останется на месте.

Насадки на выхлопную трубу

Так как единственная видимая часть всей системы выпуска — последние немногие сантиметры, соблазнительно сделать их стильными и эффектными. Стиль — почти всегда хорошо, но только не тогда, когда это стоит мощности, убедитесь, что площадь сечения насадки достаточна для расхода выхлопных газов. Мысли о насадках на выхлопные трубы, которые «извлекают» отработанные газы, могли бы очаровать нас, но подождите, пока они не появятся на гоночных автомобилях Формулы 1 перед тем как приходить в восторг от их достоинств. Большинство причудливых конструкций насадок являются меньше чем удовлетворительными.

 Эстетичные глушители для Nissan 350Z — прекрасное дополнение к хорошей системе турбонаддува.

Специальные требования к переднеприводным автомобилям

Атомобили с передним приводом, как правило, имеют поперечное расположением двигателя. Это ставит новую проблему перед проектировщиком, необходимо обеспечить гибкое соединение выхлопной грубы с двигателем, так как он имеет подвижность относительно своих креплений при передаче момента. Не допустимо постоянно изгибать выхлопную трубу и ожидать, что она будет иметь длительный ресурс. Гибкое соединение трубы получает новое значение в переднеприводном автомобиле с поперечно расположенным двигателем. Не попадите в положение, при котором Вы жестко соедините две трубы, чтобы укрепить их в одном месте и попытаетесь получить от них достаточную долговечность. Задача в том, чтобы создать в достаточно гибкое соединение, такое, чтобы двигатель фактически мог двигаться и не перенапрягал выхлопную трубу. Ориентируйтесь на подвижность в пределах 10°, и старайтесь обеспечить это.

Итоги главы

Имеются ли проблемы при соединении штатной системы выхлопа с турбонагнетателем?

Почти всегда. Штатные системы разработаны для расходов газов, произведенных штатными двигателями. Чтобы прокачать через штатную выхлопную системуна на 50 % большее количество газов (приблизительно 0,5 бара наддува), придется увеличить давление в выхлопной трубе до неприемлемо высокого уровня.

 

Как проверить катализатор на противодавление. Три способа выявить забитый катализатор

В статье описаны принципы проверки катализатора в домашних условиях. Благодаря трем проверенным способам вы сможете сами проверить катализатор и вовремя распознать забитый катализатор.

Проверять катализатор нет необходимости до тех пор, пока вы не заметите следующие симптомы:

1. Авто словно «с якорем» набирает и едет очень туго до определенной скорости, после чего у двигателя словно просыпается второе дыхание, он начинает работать в привычном режиме.
2. Кроме того, эта проблема идет по нарастающей, т. е. авто сначала с трудом набирает 150, потом 120, а через некоторое время с огромным трудом преодолевает отметку в 100 км/час.
3. В некоторых самых тяжелых случаях мотор и вовсе может не запуститься.

Актуально: Ремонт глушителей своими руками: причины поломки и способы решения

Причиной всех вышеописанных симптомов могут быть разные части двигателя, однако не редко проблемы с динамикой начинаются именно когда его пропускная способность снизилась до критической отметки или когда в выхлопной системе полностью забитый катализатор. Производительность двигателя снижается в результате существенного ухудшения вентиляции цилиндров, силовой агрегат не может «вдохнуть» требуемое количество воздуха из-за того, что увеличено противодавление катализатора. Другими словами часть выхлопа застревает в цилиндрах, не позволяя топливно-воздушной смеси как следует заполнить пространство камеры сгорания, кроме того это ведет к разбавлению последней, как результат — снижение мощности (тяги) ухудшение динамики.

Что и почему забивает катализатор?

1. Забитый катализатор — результат длительного нарушения в системе выхлопа и двигателе в целом. Причиной может стать повешенное содержание масла в выхлопе, например тогда когда мотор «кушает» масло, а владелец долго ничего не предпринимает по этому поводу.
2. Катализатор забивается из-за того, что его пропускные соты довольно малы и для того чтобы забить их не требуется много времени, достаточно несколько капель, которые приклеиваются намертво при высокой температуре.
3. Топливо низкого качества — довольно часто становится причиной того, что забивается катализатор. Остатки топлива, которые не сгорели в цилиндрах — догорают в выпускном коллекторе, вызывая перегрев или оплавление катализатора.
4. Следующий негативно влияющий на состояние катализатора фактор — дорога вернее то, что у нас принято называть дорогой. Ухабы и бугры, а также любые повреждения механического характера типа удар о «лежачий полицейский» или бордюр может нанести сокрушающий удар хрупкой начинке катализатора. Соты катализатора забивает мелкая крошка, которая отлетела от поврежденной соты.

Теперь собственно о том

как проверить катализатор на противодавление?

1. Наиболее простым способом распознать забитый катализатор считается — полный демонтаж катализатора и последующий его визуальный осмотр на предмет просвета в нем. Крепление катализатора иногда настолько прикипает, что снять его получается только при помощи болгарки или других аналогичных приспособлений. Кроме того, конструкции выхлопных систем некоторых производителей настолько замысловатые, что для их демонтажа может потребоваться не один день, в некоторых сложных случаях снять выхлопную вообще не представляется возможным.

2. Самый верный способ как проверить катализатор на противодавление состоит в том, чтобы измерить давление в выпускной системе. Чтобы это сделать нужно вместо первого кислородного датчика, используя переходник, вкрутить манометр, после чего снять показания в разных режимах работы мотора. Общепринятым значением является давление 0,3 кгс/см2 при оборотах 2500 в минуту. Есть правда у этого способа свои недостатки, иногда бывает очень неудобно снимать датчик для проверки этой процедуры. Кроме того, датчики довольно крепко прикипают к выпуску, поэтому для того чтобы их снять приходится изрядно повозиться.

3. Третий способ можно считать самым техничным, поскольку он предусматривает измерение противодавления посредством мотор-тестера. Принцип такой: в место свечи в цилиндр устанавливается специальный датчик давления, после чего производится анализ осциллограммы на повышенных оборотах. На фото я привел типичную осциллограмму забитого катализатора.

Статья в тему: Загорелся check engine — возможные причины и способы решения

Если давление в выпускной системе превышает 200 кПа, что равно почти 2 кгс/см2 — нужна замена катализатора.

Это видео может вас заинтересовать!!!

Рекомендации по установке — PDF Free Download

АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗОЛЯЦИЯ www.apt.com.ru www.glaunach.com Существует две основных предпосылки для установки дополнительной изоляции на сбросные конструкции: Акустическая изоляции и

Подробнее

Монтаж цилиндров. 1. < 300 мм

Краткие монтажные инструкции 1/9 Монтаж цилиндров Цилиндры из каменной ваты являются наилучшим техническим решением для изоляции трубопроводов. Широкий диапазон типоразмеров цилиндров позволяет изолировать

Подробнее

Система Ekoplastik PPR

Система Ekoplastik PPR 2. Линейное расширение и сжатие. Разница температур при монтаже и эксплуатации трубопровода приводит к возникновению линейного расширения или сжатия. Δl =. L. Δt [мм] Δl линейное

Подробнее

ШТАТНЫЕ ВЫХЛОПНЫЕ СИСТЕМЫ

ВЫХЛОПНЫЕ СИСТЕМЫ ШТАТНЫЕ ВЫХЛОПНЫЕ СИСТЕМЫ Компания Bosal ведущий мировой производитель полных выхлопных систем, включая глушители, каталитические конвертеры, глушители, приемные трубы и установочные

Подробнее

АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УСТАНОВКА www.apt.com.ru www.glaunach.com 1. ВЫБОР МЕСТА ДЛЯ УСТАНОВКИ При выборе места установки шумоглушителей следует руководствоваться следующими основными правилами:

Подробнее

Компания ПРОМИМПЕКС. М, кг/пог.м 50. Дв, мм. Rmin, мм. Дн, мм. Диаметр, мм. Дв, мм. Диаметр, мм. М, кг/пог.м. Дн, мм. Rmin, мм

Компания ООО «ТПК Промимпекс» является производителем вальцованной гофры, массово известной как «выхлопная гофра». Благодаря возможности оснащать данный металлорукав различной арматурой и закупке качественного

Подробнее

Работа под разрежением

/ Описание системы Описание системы Работа под разрежением Работа под избыточным давлением Двустенная система отвода продуктов сгорания jeremias для подключения любых котлов под разрежением, использующих

Подробнее

Работа под разрежением

/ Описание системы Описание системы Работа под разрежением Работа под избыточным давлением Двустенная система отвода продуктов сгорания jeremias для подключения любых котлов под разрежением, использующих

Подробнее

FC4 FC квт ЖИДКОСТНЫЕ ОХЛАДИТЕЛИ

FC4 FC5 35 515 квт ЖИДКОСТНЫЕ ОХЛАДИТЕЛИ ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ Жидкостные охладители FC4 и FC5 предназначены для наружной установки и работы с жидкостями, совместимыми с медью, при температурах

Подробнее

ДЫМОУДАЛЕНИЕ АКСЕССУАРЫ ДЛЯ КОТЛОВ

ДЫМОУДАЛЕНИЕ АКСЕССУАРЫ ДЛЯ КОТЛОВ Аксессуары для котлов Дымоудаление 1. ССЫЛКИ НА НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ…221 1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ДЫМОУДАЛЕНИЯ СОГЛАСНО ЕВРОПЕЙСКОМУ СТАНДАРТУ UNI 10642…221 1.2

Подробнее

Крепление кузовного оборудования

Крепление в передней части подрамника Крепление в передней части подрамника В передней части рамы используются четыре различных типа креплений кузовного оборудования: Жесткое крепление Крепления, податливые

Подробнее

C E. H G Рис. 1. Размеры, в мм, не более: Тип. Тип 2,2 ВУТ 500 ЭГ 2,2 ВУТ 530 ЭГ 2,2 ВУТ 600 ЭГ. таблица 2. таблица 1

ВУТ ЭГ B 5 F I K D A C E H G Рис. 1 Размеры, в мм, не более: Тип Тип Расстояние Потери давления Диаметр патрубков, между пластинами на рекуператоре, рекуператора, мм Па мм Толщина изоляции, мм A B C D

Подробнее

Инструкция по монтажу

Двухходовой клапан в сборе для конвектора Двухходовой клапан в сборе для конвектора Приступая к монтажу, внимательно ознакомьтесь с данной инструкцией. Не выбрасывайте ее. Сохраните ее для использования

Подробнее

5 РАСЧЕТ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

5 РАСЧЕТ МОЛНИЕЗАЩИТЫ Согласно требованиям СО 153.-34.21.122 2003 здание торгововыставочного комплекса должно иметь устройство молниезащиты оно относится к III степени огнестойкости и находится в зоне

Подробнее

САМОВСАСЫВАЮЩИЙ НАСОС

САМОВСАСЫВАЮЩИЙ НАСОС ИНСТРУКЦИЯ ПО МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ PW-175E PW-175EA Ознакомьтесь с этой инструкцией перед вводом насоса в эксплуатацию 1. МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ 1. Перед вводом в эксплуатацию обеспечьте

Подробнее

Основы проектирования 7.0.

Основы проектирования 7.0. Определение диаметров рабочих труб 7.1. Тепловые потери 7.2. Состав теплотрассы 7.3. Прямые трубопроводы 7.3.1. Изгибы, ответвления 7.3.2. Определение диаметра рабочих труб 7.1.

Подробнее

ROSS- ЦОКОЛЬНЫЙ ДЕФЛЕКТОР

ROSS- ЦОКОЛЬНЫЙ ДЕФЛЕКТОР Ross-цокольный дефлектор 1 Назначение Ross-цокольный дефлектор новое решение. Ross — дефлектор применим для естественной или в системе принудительной вентиляции цоколя здания.

Подробнее

Монтаж цилиндров ТЕХНОНИКОЛЬ

Краткие монтажные инструкции Монтаж цилиндров ТЕХНОНИКОЛЬ Разработал: Проект менеджер «Техническая изоляция и Огнезащита» Попов С.С. январь 2012г. 1.Общее описание Цилиндр ТЕХНОНИКОЛЬ производиться по

Подробнее

Установка кондиционеров. Инструкция.

Установка кондиционеров. Инструкция. Автономные кондиционеры, относящиеся к раздельно-агрегатному типу, обычно устанавливают специалисты, но они же утверждают, что установку кондиционеров в квартире вполне

Подробнее

Инструкция по монтажу

Комплект -ходовых клапанов/комплект -ходовых клапанов EKMVC09B7 EKMVC09B7 EKMVC09B7 EKMVC09B7 Комплект -ходовых клапанов/комплект -ходовых клапанов Перед монтажом внимательно прочитайте настоящее руководство.

Подробнее

Работа под разрежением

Дымоходы / Описание системы Описание системы Работа под разрежением Работа под избыточным давлением Одностенная система отвода продуктов сгорания jeremias для подключения любых котлов под разрежением,

Подробнее

Инструкция по установке печи Jøtul F 602

Инструкция по установке печи Jøtul F 602 Содержание 1.0 Нормативная база 2.0 Технические данные 3.0 Установка 4.0 Текущий ремонт 5.0 Дополнительное оборудование Чертежные эскизы 1.0 Нормативная документация

Подробнее

КАМИН ПОДВЕСНОЙ С ПОВОРОТНЫМ МЕХАНИЗМОМ

Комплектация Механизм поворотный Труба дымохода (L=500 мм) Паспорт Руководство по монтажу и эксплуатации Шибер Корпус камина (топка) Решетка колосниковая Руководство по монтажу и эксплуатации Сетка передняя

Подробнее

концентрические дымоходные системы ТУРБО

концентрические дымоходные системы ТУРБО для отвода продуктов сгорания от котлов с закрытой камерой сгорания с использованием жидкого и газообразного топлива Каталог компания «Мастер Технологий» Коаксиальная

Подробнее

Выхлопные системы мм

Инструкция по установке Выхлопные системы 90-150 мм LP Copyright 1999 Vetus den Ouden n.v. Schiedam Holland Введение Компоненты выхлопных систем производства Vetus разработаны специально для систем «мокрого»

Подробнее

Монтаж монолитного поликарбоната

Монтаж монолитного поликарбоната Крепление к опорной конструкции производится с помощью специальных комплектующих для монтажа поликарбоната (специальные прижимные профили, базы и крышки к ним с резиновыми

Подробнее

Вытяжные шахты DA 600. Описание устройства.

Вытяжные шахты DA 6. Описание устройства. Вытяжные шахты DA 6 предназначены для использования в системах вентиляции животноводческих зданий. Эти устройства сконструированы с соблюдением законов аэродинамики.

Подробнее

Работа под разрежением

/ Описание системы Описание системы Работа под разрежением Работа под избыточным давлением Одностенная система отвода продуктов сгорания jeremias для подключения любых котлов под разрежением, использующих

Подробнее

Как самому смонтировать кондиционер

1. Выбор места под кондиционер 2. Сверление отверстия в стене 3. Прокладка электропроводки внутри помещения 4. Крепление кондиционера 5. Прокладка трубопровода 6. Подсоединение трубопровода 7. Удаление

Подробнее

ГЛАВА II. КРОВЕЛЬНЫЕ АЭРАТОРЫ.

Кровельные аэраторы ГЛАВА II. КРОВЕЛЬНЫЕ АЭРАТОРЫ. 2.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 2.2. КОНСТРУКЦИИ АЭРАТОРОВ И ИХ УЗЛЫ 2.3. СХЕМЫ МОНТАЖА КРОВЕЛЬНЫХ АЭРАТОРОВ ТАТПОЛИМЕР 2.4.АЭРАТОРЫ ГЛАВА II. КРОВЕЛЬНЫЕ АЭРАТОРЫ.

Подробнее

P.KING. Руководство по эксплуатации Насосы для бассейнов Модели: BTP-1100A, BTP-1500A, BTP-2200, BTP-3000, BTP-4000

P.KING Руководство по эксплуатации Насосы для бассейнов Модели: BTP-1100A, BTP-1500A, BTP-2200, BTP-3000, BTP-4000 BTP-2200, BTP-3000, BTP-4000 BTP-1100А, BTP-1500А ВНИМАНИЕ! Инструкция, которую вы держите

Подробнее

1.1 Бензиновые двигатели 1,6, 1,8 и 2,0 л

1.1 Бензиновые двигатели 1,6, 1,8 и 2,0 л Бензиновые двигатели 1,6, 1,8 и 2,0 л Технические данные бензиновых двигателей Технические данные бензиновых двигателей 1,8 и 2,0 л Общие данные Данные Значение

Подробнее

TS TROLLEY SYSTEM A

TS TROLLEY SYSTEM 63 250 A 108 TS trolley system СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА 110 Общие сведения 116 Компоненты шинопровода TS5 118 Аксессуары TS5 120 Компоненты шинопровода TS250 121 Аксессуары TS250 123 Шинопроводы

Подробнее

CLAD — ПОКРОВНЫЙ СЛОЙ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

НОВИНКА CLAD — ПОКРОВНЫЙ СЛОЙ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ИЗОЛЯЦИЯ PAROC С ГОТОВЫМ ПОКРОВНЫМ СЛОЕМ CLAD Продукты с покрытием Clad являются отличным решением для применения на различных промышленных объектах, как

Подробнее

ИНСТРУКЦИЯ ПО МОНТАЖУ ПАНЕЛЕЙ TECTIVA

ИНСТРУКЦИЯ ПО МОНТАЖУ ПАНЕЛЕЙ TECTIVA на подкострукцию из алюминия Вентилируемый фасад 1 Общие замечания Данная инструкция специально разработана для монтажа фасадных панелей большого размера ETERNIT в

Подробнее

Автономные воздушные отопители

Автономные воздушные отопители Air Top 3500 / 5000 ST Руководство по установке на автомобили модели VW Crafter II Начиная с 2006 модельного года (дизельные) Только с левосторонним расположением руля Внимание!

Подробнее

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ КОТЛОВ СЕРИИ POWER PLUS

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ КОТЛОВ СЕРИИ POWER PLUS ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ ДЫМОУДАЛЕНИЯ И ВОЗДУХОЗАБОРА КОМПЛЕКТ ДЛЯ ЗАБОРА ВОЗДУХА ИЗ ВНЕ НАЗНАЧЕНИЕ: Котлы серии POWER PLUS поставляются подготовленные для установки

Подробнее

Головка блока цилиндров

Страница 1 3.2.12. Головка блока цилиндров ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Последовательность затягивания болтов головки блока цилиндров Затягивание болтов крепления головки блока цилиндров требуемым моментом Затягивание

Подробнее

АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОПЦИИ Дополнительное оборудование www.apt.com.ru www.glaunach.com Уши для строповки Для перевозки и установки Для всех шумоглушителей все наши продукты по умолчанию

Подробнее

Schiedel HP 5000, ICS 5000

Schiedel, ICS 5000 Техническая информация для проектирования Part of the BRAAS MONIER BUILDING GROUP Schiedel Газоплотная дымоходная система с фланцевым соединением для промышленного применения Многофункциональная

Подробнее

Описание воздуходувок серии Tyr

Описание воздуходувок серии Tyr Когда речь идет о производительности и компактном дизайне, воздуходувки серии Tyr устанавливают новые стандарты в создании вакуума и избыточного давления. Благодаря своей

Подробнее

Противодавление выхлопных газов двигателя

Противодавление выхлопных газов двигателя

Ханну Яаскеляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Компоненты выхлопной системы, такие как глушители и устройства нейтрализации отработавших газов, являются источником противодавления выхлопных газов двигателя. Повышенный уровень противодавления может привести к увеличению выбросов, повышенному расходу топлива и отрицательно сказаться на работе двигателя.

Введение

Определение

Противодавление выхлопных газов двигателя определяется как давление выхлопных газов, которое создается двигателем для преодоления гидравлического сопротивления выхлопной системы, чтобы выпустить газы в атмосферу. Для этого обсуждения противодавление выхлопных газов — это манометрическое давление в выхлопной системе на выходе из выхлопной турбины в двигателях с турбонаддувом или давление на выходе из выпускного коллектора в двигателях без наддува.Термин «противодавление» также может быть записан одним словом (противодавление) или с использованием дефиса (противодавление).

Следует отметить, что термин «противодавление» нелогичен и может мешать правильному пониманию механики потока выхлопных газов. Слово назад , по-видимому, предполагает давление, оказываемое на жидкость против направления ее потока — действительно, определения обратного давления такого рода распространены в источниках с ослабленными научными стандартами. Есть две причины возражать.Во-первых, давление является скалярной, а не векторной величиной и не имеет направления. Во-вторых, поток газа управляется градиентом давления, при этом единственно возможным направлением потока является направление от более высокого давления к более низкому. Газ не может течь против возрастающего давления — дизельный двигатель нагнетает газ, сжимая его до достаточно высокого давления, чтобы преодолеть препятствия потоку в выхлопной системе.

Учитывая, насколько широко оно установлено среди конструкторов двигателей, мы будем использовать термин противодавление , как определено выше, для обозначения давления выхлопных газов на выходе из турбокомпрессора (или выпускного коллектора), которое численно равно перепаду давления выхлопных газов на всю выхлопную систему.Однако мы считаем, что использование этого термина не следует расширять для обозначения перепада давления выхлопных газов на определенных компонентах выхлопной системы, как это иногда используется некоторыми авторами. Например, мы избегаем использования термина «противодавление в глушителе» вместо термина «падение давления в глушителе» (или «потеря давления») в соответствии с терминологией, используемой в гидродинамике.

Общие метрические единицы противодавления выхлопных газов включают килопаскаль (кПа), который мы используем в этой статье, и миллибар (мбар), последний равен гектопаскалю (гПа).Обычные единицы измерения включают дюйм водяного столба (в H ₂ 0) и дюйм ртутного столба (в Hg). Между этими единицами существует следующая связь:

1 кПа = 10 гПа = 10 мбар = 4,0147 дюйма H ₂ 0 = 0,2953 дюйма ртутного столба(1)

Эффекты противодавления

В то время как разработчики выхлопных систем всегда сталкивались с вопросами противодавления, повышенный интерес к давлению выхлопных газов был вызван оснащением дизельных двигателей сажевыми фильтрами (DPF) и внедрением сложных систем доочистки в целом.Установка сажевых фильтров часто вызывает опасения по поводу повышенного противодавления выхлопных газов. В нормальных условиях уровни перепада давления, вызванные глушителем выхлопа и правильно спроектированным сажевым фильтром, могут быть практически одинаковыми. На рис. 1 показан эффект замены штатного глушителя сажевым фильтром на дизельном двигателе большой мощности при двух различных режимах цикла ISO 8178. Изменение противодавления составляет менее 1 кПа при чистом фильтре.

Рисунок 1 . Давление на выходе из турбины с глушителем и чистым DPF

1997 Камминс Б3.Двигатель внедорожной техники 9-C EPA Tier 1 с глушителем и 6-литровым сажевым фильтром DPF

Тем не менее, большая часть падения давления выхлопных газов на DPF, как правило, вызвана скопившейся сажей, а не субстратом фильтра. Проблемы возникают, если регенерация DPF не происходит регулярно, что приводит к увеличению перепада давления до неприемлемого уровня.

Повышенное давление выхлопных газов может иметь ряд последствий для дизельного двигателя, а именно:

• Увеличение работы насоса
• Пониженное давление наддува во впускном коллекторе
• Продувка цилиндра и эффекты сгорания
• Проблемы с турбокомпрессором

При повышенных уровнях противодавления двигатель должен сжимать выхлопные газы до более высокого давления, что требует дополнительной механической работы и/или меньшего количества энергии, извлекаемой выхлопной турбиной, что может повлиять на давление наддува во впускном коллекторе.Это может привести к увеличению расхода топлива, выбросов твердых частиц и CO и повышению температуры выхлопных газов. Повышенная температура выхлопных газов может привести к перегреву выпускных клапанов и турбины. Увеличение выбросов NOx также возможно из-за увеличения нагрузки на двигатель.

Возможны и другие воздействия на сгорание дизельного топлива, но они зависят от типа двигателя. Повышенное противодавление может повлиять на работу турбонагнетателя, вызывая изменения в соотношении воздух-топливо (обычно обогащение), что может быть источником выбросов и проблем с работой двигателя.Величина эффекта зависит от типа систем наддувочного воздуха. Повышенное давление выхлопных газов может также препятствовать выходу некоторых выхлопных газов из цилиндра (особенно в двигателях без наддува), создавая внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов (EGR), ответственную за некоторое снижение содержания NOx. Небольшое снижение выбросов NOx, о котором сообщается при использовании некоторых систем DPF, обычно ограниченное 2-3% процента, возможно, объясняется этим эффектом.

Турбокомпрессоры обычно используют моторное смазочное масло в качестве смазочно-охлаждающей среды.Чрезмерное давление выхлопных газов может увеличить вероятность выхода из строя уплотнений турбокомпрессора, что приведет к утечке масла в выхлопную систему. В системах с каталитическими DPF или другими катализаторами такая утечка масла также может привести к дезактивации катализатора фосфором и/или другими отравляющими веществами катализатора, присутствующими в масле.

Пределы обратного давления

Все двигатели имеют максимально допустимое противодавление двигателя, указанное производителем двигателя. Эксплуатация двигателя при избыточном противодавлении может привести к аннулированию гарантии на двигатель.Чтобы облегчить модернизацию существующих двигателей с помощью DPF, особенно с использованием пассивных систем фильтрации, производители систем контроля выбросов и пользователи двигателей просили производителей двигателей увеличить максимально допустимые пределы обратного давления для своих двигателей.

Глушители обычно создают максимальное противодавление в диапазоне 6 кПа. В выхлопных системах с сажевым фильтром противодавление может достигать значительно более высоких уровней, особенно если фильтр сильно загружен сажей. Швейцарская программа VERT определила пределы максимального противодавления, чтобы можно было устанавливать сажевые фильтры на различное оборудование [1319] .В Таблице 1 приведены рекомендованные VERT предельные значения противодавления для различных размеров двигателей. Давление выхлопа для больших двигателей было ограничено низкими значениями из-за перекрытия клапанов и соображений высокого давления наддува.

Таблица 1
VERT Максимальное рекомендуемое противодавление выхлопных газов

Размер двигателя	Ограничение заднего давления
менее 50 кВт	40 KPA
50-500 кВт	20 KPA
500 кВт и выше	10 KPA

Производители двигателей обычно гораздо более консервативны в своих ограничениях противодавления.Например, двигатели дизель-генераторных установок от Caterpillar, Cummins, John Deere и DDC/MTU мощностью от 15 до более 1000 кВт имеют пределы противодавления в диапазоне от 6,7 до 10,2 кПа.

При установке пределов обратного давления необходимо учитывать множество факторов. К ним относятся влияние на производительность турбокомпрессора, выбросы выхлопных газов, расход топлива и температуру выхлопных газов. Предел, который может выдержать конкретный двигатель, будет зависеть от конкретных конструктивных факторов, и дать общие рекомендации сложно.

###

Нужна ли противодавление в выхлопной системе автомобиля?

Когда у нас есть автомобильная концепция, которая включает в себя сложную науку, мы точно знаем, к кому обратиться за правильным объяснением. Это был бы Джейсон Фенске из Engineering Explained . Сегодняшняя концепция полностью посвящена давлению. В частности, речь идет об идее противодавления и о том, хорошо ли это внутри двигателя внутреннего сгорания. Как и ряд концепций автомобильной инженерии, противодавление часто понимают неправильно.Так что же такое противодавление и почему оно нас волнует?

Самое простое определение противодавления — это противодействующая сила, действующая на газ, который пытается двигаться через замкнутое пространство. Для наших целей мы специально изучаем, как выхлопные газы покидают двигатель через выхлопную систему. Ваш двигатель будет выбрасывать выхлопные газы через выпускной коллектор, а затем через выхлопные трубы. Эти импульсы возникают, когда отдельные цилиндры проходят четыре стадии процесса внутреннего сгорания.

ПРОВЕРКА: инженерное объяснение касается бескулачкового двигателя Koenigsegg

По мере продвижения импульсов они генерируют выхлопной поток. Если у вас ограничительная выхлопная система, она может создавать обратное давление, которое работает против положительного потока выхлопных газов, пытающихся выйти из вашего автомобиля. Как объясняет Джейсон, ограничивающий поток выхлопных газов, который создает противодавление, только снижает мощность, которую может обеспечить ваш автомобиль, потому что он работает неэффективно.

Тем не менее, небольшое противодавление — это хорошо.На самом деле, это помогает. Труба правильного размера должна быть достаточно большой, чтобы хорошо дышать, но достаточно маленькой, чтобы создать сильный поток выхлопных газов. Ступени в выхлопной системе также создают волны отрицательного давления, которые возвращаются к цилиндру и помогают очистить цилиндр от этих газов.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Может ли выхлопная система Catback сделать вашу машину быстрее?

Все это зависит от таких вещей, как длина трубы, диаметр выхлопной трубы, синхронизация волн давления и других факторов, таких как инерционная продувка.

Джейсон берется за доску, чтобы все разобрать. Как он часто делает, его графическое представление отлично и относительно кратко иллюстрирует, что вызывает противодавление, что такое противодавление на самом деле и почему противодавление оказывает отрицательное и положительное влияние на выхлопную систему.

Это краткий видео-мастер-класс по объяснению того, с чем именно мы имеем дело, когда говорим об обратном давлении. Посмотрите видео, и вы вооружитесь новыми автомобильными знаниями, чтобы поделиться ими с друзьями.

____________________________________________

Подпишитесь на Motor Authority в Facebook, Twitter и YouTube.

Что такое противодавление выхлопных газов и почему оно вредно для лошадиных сил?

Значок SportswireGetty Images

Принято считать, что противодавление выхлопных газов плохое. Если вы хотите максимизировать мощность, то, по идее, вы должны свести к минимуму обратное давление. Подумайте об идеальной выхлопной системе с низкими ограничениями: драгстер Top Fuel, подобный тому, который вы видите выше.Каждый цилиндр имеет свою собственную выхлопную трубу, которая длиной около метра служит только для того, чтобы направлять поток выхлопных газов вверх и от двигателя — при этом сила выхлопа используется для создания небольшой дополнительной прижимной силы для увеличения тяги.

Но есть противоречивая теория, которую вы услышите: Слишком слабое противодавление — это плохо. Согласно этому мышлению, если ваша выхлопная система имеет слишком свободный поток, это может фактически снизить выходную мощность. Хотя, если вы попросите автора форума объяснить это, вы, вероятно, получите еще более туманное понимание науки.

К счастью, Джейсон Фенске из отдела технических объяснений YouTube здесь, чтобы внести ясность. Как оказалось, противодавление просто плохо влияет на выходную мощность. Но аргумент слишком слабого обратного давления? Это совсем другое дело.

По сути, когда люди утверждают, что определенное противодавление полезно, они путают противодавление и очистку. Последнее представляет собой явление, при котором движение газов через выхлопную систему создает частичный вакуум, который фактически может высосать выхлоп из цилиндра.Правильно спроектированная выхлопная система максимизирует этот эффект в широком диапазоне оборотов, эффективно удаляя отработавшие выхлопные газы с помощью точно настроенной и сформированной выхлопной системы.

Мы могли бы продолжить, но мы лучше позволим Фенске объяснить мелкие детали, так как он гораздо лучше подходит для этой задачи.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Противодавление выхлопных газов

: оно нам нужно?

23 мая 2019 г.

 

Споры о том, требуется ли противодавление выхлопных газов для развития пиковой мощности двигателя, являются и, возможно, были одними из самых горячих споров среди автолюбителей во всем мире. Однако изображение выше представляет собой окончательный и недвусмысленный ответ; чрезмерное противодавление — это плохо, и оно перекроет поток выхлопных газов в любой выхлопной системе так же эффективно, как и узел в этой выхлопной трубе.В этой статье мы более подробно рассмотрим явление противодавления выхлопных газов с точки зрения того, что это такое, что оно делает, почему оно плохо для положительного потока выхлопных газов и как его часто путают с продувкой выхлопных газов, начиная с этого вопроса.

В чем разница между противодавлением выхлопных газов и давлением выхлопных газов?

Проще говоря, полностью устранить давление выхлопных газов невозможно, так как в любой полностью функциональной выхлопной системе существует определенное трение между текущими выхлопными газами и внутренними стенками выхлопной трубы, а также между протекающими выхлопными газами. газ и внутренние конструкции каталитических нейтрализаторов и глушителей.

Многие автолюбители интерпретируют давление выхлопных газов как противодавление выхлопных газов, и, по мнению многих, это противодавление необходимо для достижения максимальной мощности двигателя. Однако давление выхлопных газов является нормальным и ожидаемым, поскольку оно зависит от соотношений между длиной и диаметром всей выхлопной системы, скоростью выхлопных газов и тем, насколько эффективно (или нет) выхлопные коллекторы удаляют выхлопные газы из цилиндры.

Противодавление выхлопных газов, с другой стороны, является довольно туманной концепцией, которой автору еще предстоит найти удовлетворительное объяснение от сторонников идеи о том, что противодавление выхлопных газов необходимо для эффективной работы двигателя, особенно среди энтузиастов производительности.Однако, чтобы развеять представление о том, что противодавление выхлопных газов необходимо для эффективной работы двигателя, мы должны констатировать:

Корпус противодавления ОГ

Этот автор заменил многие так называемые производительные выхлопные системы на стандартные системы по просьбе разочарованных автовладельцев, которые испытали серьезные потери мощности после обновления. Их аргументация обычно строится по такому образцу —

.

«Я думал, что модернизация моей системы с 50-мм труб до 75-мм позволит более эффективно удалять выхлопные газы, что, по словам людей, которые продали мне обновление, увеличит мощность двигателя.Однако вместо увеличения мощности двигателя я потерял мощность двигателя, что доказывает, что для достижения пиковой мощности требуется противодавление».

Что ж, легко понять, как недобросовестный продавец может обмануть неосведомленного автовладельца, стремясь быстро нажиться, так что давайте сформулируем-

Корпус противодавления выхлопных газов

Выхлопные системы на стандартных дорожных транспортных средствах предназначены для максимально быстрого и эффективного удаления выхлопных газов из цилиндров.При отсутствии ограничений или утечек в выхлопной системе отвод отработавших газов создает отчетливые импульсы в потоке отработавших газов; например, 4-цилиндровый двигатель выдает 4 импульса высокого давления за рабочий цикл (4 цилиндра сработали в правильном порядке), тогда как 6-цилиндровый двигатель выдает 6 импульсов высокого давления за цикл и т. д.

Чем более четкие отдельные импульсы выдает выхлопная система, тем больше положительный поток выхлопных газов и, следовательно, тем эффективнее удаляются выхлопные газы из цилиндров.На самом деле противодавление выхлопных газов представляет собой сопротивление положительному потоку выхлопных газов через выхлопную систему, которое активно препятствует эффективной очистке выхлопных газов. С точки зрения симптомов, плохая продувка выхлопных газов может привести к перегреву двигателя, плохой экономии топлива, серьезным потерям мощности, а в тяжелых случаях может помешать двигателю работать на холостом ходу или даже запускаться.

На практике также нетрудно увидеть, как неосведомленные автовладельцы могут спутать избыточное давление выхлопных газов с противодавлением выхлопных газов, но для того, чтобы исправить это заблуждение в сознании некоторых автолюбителей, надо понимать хотя бы основы

.

Как выхлопные системы удаляют выхлопные газы из двигателя

Когда поршень поднимается на такте выпуска, он выталкивает газ из цилиндра через выпускной клапан (клапаны), но здесь все усложняется.На практике скорость, с которой порция выхлопных газов попадает в выхлопную систему, связана не столько со скоростью поршня, сколько с соотношением между эффективным диаметром выпускного отверстия (отверстий) и продолжительностью работы выпускного клапана. , порядок зажигания и конструкция выпускного коллектора. Кроме того, скорость выходящего выхлопного газа также зависит от длины и диаметра всей выхлопной системы, а также от положения и состояния вестгейта, если в приложении есть турбонагнетатель.

Если предположить, что и двигатель, и выхлопная система являются стандартными, полностью функциональными и в хорошем состоянии, порция выхлопных газов из цилиндра поступает в выхлопную систему в состоянии с небольшим давлением и со скоростью, достаточно высокой для создания низкого давления. -зона давления позади него, когда он проходит через систему. Хотя хвостовая часть порции выхлопных газов действительно несколько распадается, когда она движется по выхлопной системе, обычно она не распадается настолько, чтобы поднять давление за ней до точки, при которой следующая порция выхлопных газов может врезаться в нее.

На практике все порции выхлопных газов из каждого цилиндра отделены друг от друга зоной низкого давления между ними, и каждая зона низкого давления действует как продувочный механизм в том смысле, что каждая зона низкого давления » тянет» пулю выхлопных газов, которая следует за ним через выхлопную систему. Однако то, насколько хорошо (или плохо) это работает, зависит от

Соотношение длины и диаметра выхлопной трубы

Это соотношение является критически важным аспектом любой конструкции выхлопной системы, независимо от области применения, поскольку оно должно представлять идеальный баланс между пропускной способностью системы и скоростью выхлопных газов, которые, в свою очередь, должны быть сбалансированы. по отношению к объему выхлопных газов, которые производит двигатель.

В те дни, когда еще не было правил выбросов, ни один из этих факторов не имел особого значения; ни по отдельности, ни в сочетании, но это уже не так. Рассмотрим основные требования, которым должна удовлетворять современная выхлопная система, начиная с

.

Пропускная способность

Проще говоря, это относится к способности выхлопной системы пропускать через систему максимальный объем выхлопных газов, который двигатель может производить, без повышения давления выхлопных газов выше максимально допустимого предела, установленного производителем.Обратите внимание, что этот аспект выхлопной системы более тесно связан с диаметром выхлопной трубы, чем с длиной системы или количеством или ограничениями, встроенными в выхлопную систему.

Скорость потока

Чтобы вся выхлопная система функционировала как эффективный механизм продувки, выхлопные газы должны проходить через систему с максимально возможной скоростью. Например, если у вас есть два одинаковых двигателя, работающих с одинаковой скоростью, и обе выхлопные системы также идентичны, за исключением их диаметров, скажем, 50 мм против 50 мм. 75 мм, поток выхлопных газов через систему меньшего диаметра будет значительно быстрее, чем через систему большего размера, но в этом заключается потенциальная проблема.

Несмотря на то, что поток через систему меньшего диаметра может быть быстрее, пропускная способность этой системы может быть недостаточной для двигателя, на котором она установлена, в результате чего способность системы к продувке почти наверняка будет нарушена последовательными столкновениями выхлопных газов и скапливается в системе, тем самым повышая общее давление в выхлопной системе до недопустимого уровня.

Проще говоря, этот сценарий представляет собой классический случай чрезмерного противодавления выхлопных газов, но вместо улучшения характеристик двигателя производительность двигателя серьезно страдает, потому что выхлопная система теперь задушит двигатель до смерти, потому что она не может отводить поток выхлопных газов достаточно быстро, что вызывает этот вопрос. —

Всегда ли стандартные выхлопные системы лучше?

Ну и да, и нет. Все зависит от приложения и его предполагаемого использования. В случае со стандартными дорожными транспортными средствами, которые никогда не претерпят каких-либо модификаций, нет никаких сомнений в том, что стандартная выхлопная система является лучшим выбором, хотя многие поставщики так называемых «эффективных выхлопных систем» утверждают обратное.

Дело в том, что, поскольку стандартные двигатели обеспечивают как свою пиковую мощность, так и наиболее оптимальную топливную экономичность между четко определенными точками в своих рабочих диапазонах, их выхлопные системы рассчитаны на работу с максимальной эффективностью именно в этих точках диапазона мощности. Конечно, это не означает, что стандартная выхлопная система плохо работает в точках ниже, между и выше этих точек в диапазоне мощности.

Однако следует понимать, что в точках ниже, между и выше максимальной мощности и оптимальной эффективности использования топлива работа выхлопной системы представляет собой несколько компромиссов между эффективным удалением выхлопных газов, эффективностью использования топлива, подачей мощности, эффективным давлением выхлопных газов и подавление шума.С практической точки зрения, просто невозможно, чтобы «производительный выхлоп» мог значительно улучшить любую из вышеперечисленных характеристик стандартной выхлопной системы, не создавая штрафа в другой характеристике, потому что изменение любого аспекта конструкции выхлопной системы обязательно влияет на один или несколько другие аспекты.

Заключение

Любая модификация или модификация двигателя, которая влияет либо на объем, либо на скорость выхлопных газов, которые производит двигатель, может создать избыточное давление выхлопных газов, что, в свою очередь, может привести к серьезным потерям мощности и другим симптомам, если только выхлопная система настроена и согласована с двигателем.

Аналогичным образом, в стандартных выхлопных системах даже относительно небольшие модификации, такие как увеличение длины системы за счет установки выхлопного диффузора на конец системы или установка нестандартного резонатора или глушителя, могут привести к измеримым негативным последствиям просто потому, что соотношение между длиной и диаметром системы было нарушено.

В конечном счете, эффективность любой выхлопной системы зависит от того, насколько возможно низкое общее давление в системе, независимо от того, установлена ​​ли выхлопная система на пригородной малолитражке или на сильно модифицированном трековом гоночном автомобиле.Поэтому все, что повышает общее давление в выхлопной системе, является плохим, и его следует избегать, насколько это возможно.

Проверки противодавления выхлопных газов необходимы

Несмотря на все технологии, которыми оснащены современные автомобили, и диагностическое оборудование, которое идет вместе с ними, одной из областей диагностики, которую часто упускают из виду, является противодавление выхлопных газов. Редко проблема перед каталитическими нейтрализаторами, чрезмерное противодавление оказывает такое же влияние на управляемость, как грязные форсунки или нагар в корпусе дроссельной заслонки.Как только вы увидите, насколько просто и важно проверять противодавление, вы убедитесь, что это входит в ваш контрольный список управляемости.

Симптомы

Чрезмерное противодавление часто имитирует поздние фазы газораспределения и является причиной того, что не один технический специалист заменяет цепь или ремень ГРМ. Общие симптомы включают плохую мощность и экономию топлива, пробуксовку автоматической коробки передач или измененные точки переключения передач, обратные вспышки через впускной коллектор, колебания, остановку и, если достаточно плохо, двигатель, который не запускается вообще.Чрезмерное противодавление также заставляет чувствительные к противодавлению клапаны рециркуляции отработавших газов перерабатывать слишком много выхлопных газов. Это ухудшает управляемость, потому что дополнительный объем выхлопных газов вытесняет воздушно-топливную смесь.

Первый осмотр

Прежде чем приступить к измерению обратного давления, потратьте пару минут на поиск очевидных причин ограничений, таких как защемление выхлопной трубы или выхлопной трубы, или даже грязь, скопившаяся в конце выхлопной трубы. Если автомобиль находился при отрицательных температурах, проверьте глушитель и выхлопную трубу на наличие льда.Глушитель должен издавать глухой звук при постукивании по нему. Если вы услышите глухой стук, подозревайте, что внутри находится кусок льда.

При наличии проверьте стояк радиатора или клапан EFE, чтобы убедиться, что они свободно работают. Если любой из них застрял в закрытом положении, противодавление увеличится. Смажьте клапан и подвигайте его вперед-назад, пока он не будет двигаться свободно.

Самый старый трюк в книге

В течение многих лет единственным отраслевым методом проверки противодавления был простой вакуумметр, подключенный к впускному коллектору.Сначала отключите клапан рециркуляции отработавших газов, удалив и заткнув его шланг или отсоединив один из управляющих соленоидов. Запустите двигатель и снимите показания вакуума на холостом ходу с нейтральной передачей, затем сделайте еще одно измерение при 2500 об/мин. Показания вакуума должны немного увеличиться. Если показания уменьшаются, есть большая вероятность, что выхлопная система ограничена. (Помните, что вакуум также зависит от других факторов, включая клапан и угол опережения зажигания.)

Несмотря на то, что проверка по-прежнему действительна, существуют более эффективные способы проверки противодавления.

Прямой подход

Хотя тест вакуумметра может помочь при некоторых проблемах с противодавлением, бывают случаи, когда противодавление влияет на управляемость, но не на показания вакуума. Вы можете в конечном итоге упустить из виду ограничения выхлопа, которые действительно являются проблемой. Лучший способ проверить обратное давление — непосредственно из выхлопной системы. Вы можете сделать это несколькими способами.

Вставьте в коллекторы впрыска. На более старых двигателях с впрыском воздуха или импульсной подачей воздуха воздушные коллекторы и соединения для этих систем обеспечивают удобную точку доступа для проверки противодавления.Когда двигатель остынет, снимите обратный клапан впрыска воздуха. Подсоедините резиновый конус переходника к соединению обратного клапана, а затем подсоедините шланг манометра к переходнику.

Вставьте в отверстие кислородного датчика. Отверстие для крепления датчика кислорода предлагает еще один удобный порт для проверки обратного давления. Поскольку во всех датчиках используется отверстие с резьбой 18 мм, один адаптер подходит для всех автомобилей, оснащенных кислородным датчиком. При выключенном двигателе осторожно снимите датчик (помогает капля проникающего масла и покачивания датчика).Установите переходник в отверстие и затяните его в соответствии с моментом затяжки, указанным производителем.

Врезаться в выхлопную систему специальными инструментами. Универсальный комплект противодавления, вероятно, самый удобный способ получить показания обратного давления. В отличие от подключения к системе впрыска воздуха или отверстию датчика кислорода, этот комплект позволяет подключаться к системе выпуска отработавших газов в любом месте, например, перед и за нейтрализатором или глушителем, без необходимости снимать какие-либо детали. Кроме того, проверяя обратное давление впереди и позади предполагаемых ограничений, вы можете сократить время, затрачиваемое на демонтаж секций выхлопной системы, чтобы изолировать источник.

Сначала проделайте отверстие в выбранном месте. Никогда не прокалывайте отверстие в конвертере или корпусе глушителя. (Лучше начинать перед преобразователем, поскольку он является наиболее вероятным виновником.) Это также дает вам начальное показание обратного давления, которое вы можете использовать для сравнения при работе в обратном направлении. После установки резьбового адаптера в отверстие можно приступать к подключению манометра. Несмотря на то, что выхлопные газы не попадают в манометр, и стандартный шланг подойдет, тепло быстро разрушит конец шланга, поэтому лучше всего подойдет шланг из высокотемпературного силикона.

Снять показания

Запустите двигатель и дайте ему прогреться до нормальной рабочей температуры. Конечно, если двигатель не запускается, измерьте противодавление при запуске двигателя. Сделайте одно показание при двигателе, работающем на холостом ходу в нейтральном положении, и другое при двигателе, работающем на 2500 об/мин. Более высокие обороты двигателя должны показывать более высокое значение противодавления.

Не используйте систему вытяжной вентиляции с электроприводом при проверке обратного давления. Ничья системы может изменить показания.При необходимости проведите тестирование снаружи. Если вам посчастливилось иметь динамометрический стенд, запустите автомобиль в условиях дорожной нагрузки, чтобы сильнее нагреть выхлопную систему. Иногда противодавление медленно нарастает по мере нагрева выхлопной системы. Если у вас нет динамометрического стенда, аккуратно проложите шланг, чтобы он не волочился и не защемлялся. Прокатитесь на машине и проверьте противодавление под нагрузкой.

Что означают показания

Если вам интересно, какое противодавление является слишком большим, то ответ таков: зависит от этого.В идеале было бы хорошо иметь проверенное, отлитое в камне правило, но это несколько нереалистично. Поскольку двигатель представляет собой не что иное, как воздушный насос, само собой разумеется, что разные размеры двигателей будут иметь разные скорости потока, как и их выхлопные системы. Показания также немного зависят от места в выхлопе, где они были сняты. Учитывая эти переменные, показания противодавления, которые могут быть приемлемыми для одной марки и модели, могут не подходить для другой.

Даже GM, вероятно, самый откровенный автопроизводитель в отношении испытаний на обратное давление, предлагает разные показания для всей своей линейки автомобилей.Для большинства своих двигателей GM рекомендует не более 8,62 кПа (1,25 фунта на кв. дюйм) на холостом ходу и не более 20,68 кПа (3 фунта на кв. дюйм) при 2000 об/мин. (Мы подчеркиваем, что измерения противодавления измеряются в килопаскалях, а не в фунтах на квадратный дюйм, потому что показания в кПа обеспечивают лучшее разрешение, т. е. градуировка меньше, что позволяет легче увидеть разницу в давлении; а манометры, градуированные в кПа, становятся все более распространенными.)

Естественно, степень ограничения играет ключевую роль в величине обратного давления, которое вы увидите.В тяжелых случаях, при подключенном нейтрализаторе, когда автомобиль вряд ли заведется, показания могут быть в диапазоне от 137,89 кПа (20 фунтов на кв. дюйм) до 206,84 кПа (30 фунтов на кв. дюйм).

Выявление причины

Если ваши показания показывают, что противодавление слишком велико, следующим шагом будет поиск причины. Если вы проникли в систему, проделав отверстие, сравнение до и после проверки компонентов выхлопной системы поможет вам определить виновника. Если вы использовали один из других методов, все, что вы можете сделать, это опустить выхлопную трубу, чтобы увидеть, имеет ли значение потеря противодавления.Поскольку наиболее вероятной причиной является ограниченный преобразователь, начните с кошки и двигайтесь к задней части.

Устранение причины

Если источником чрезмерного противодавления является забитый преобразователь, сделайте больше, чем просто замените его; выяснить, почему это не удалось. Богатая смесь, вызванная неисправностью в системе управления двигателем, пропуски зажигания в цилиндре, использование этилированного топлива, а также масло или антифриз в выхлопных газах — все это может сказаться на жизни кошки. Также разумно проверить старую кошку на наличие признаков распада.Куски монолитных нейтрализаторов или куски расплавленных валиков могут двигаться вниз по потоку в глушитель и препятствовать потоку выхлопных газов и там. Тщательность может предотвратить возврат к тому, что на первый взгляд кажется простой работой.

Проведите повторную проверку противодавления после выполнения необходимого ремонта. Он покажет разницу после ремонта автомобиля (о чем вы можете сообщить клиенту) и добавит в вашу личную базу данных противодавления.

В следующем выпуске мы обсудим реальные испытания каталитического нейтрализатора.Сосредоточившись на программах И/М, вам нужно знать, правильно ли работает кошка. Увидимся позже.

Противодавление в сравнении с крутящим моментом на низких оборотах

При обсуждении выхлопа вы, несомненно, слышали упоминание об обратном давлении и его влиянии на крутящий момент на низких оборотах. Общее утверждение состоит в том, что вам нужно противодавление для низкого крутящего момента. Итак, это правда?

Откуда взялась эта идея

Целью выхлопной системы является отвод газов из цилиндра, и логика подсказывает, что большая труба отводит больше этих газов.Однако эта идея «чем больше, тем лучше» не всегда звучит правдоподобно, и на самом деле может быть потеря мощности на более низких оборотах, когда увеличивается диаметр выхлопа. Это связано с уменьшением скорости истечения , что приводит к наличию турбулентности . Эта турбулентность может снизить производительность, и это заставляет людей полагать, что меньшее противодавление приводит к потере крутящего момента.

Чтобы лучше понять это, вы должны понять, что означают эти термины:

Обратное давление в основном представляет собой давление, противодействующее желаемому потоку выхлопных газов.

Скорость выхлопа показывает, насколько быстро выхлоп движется по трубе. (В некоторой степени труба меньшего диаметра увеличит скорость, а труба большего диаметра уменьшит скорость)

Турбулентность – неэффективное кувыркание потока выхлопных газов, вызванное недостатком скорости

По сути, оптимальная выхлопная система обеспечивает баланс между низким противодавлением и высокой скоростью, избегая при этом турбулентности.Хорошо уменьшить ограничение потока, но если теряется слишком много скорости, это тоже нехорошо.

Очистка выхлопных газов

Другим важным аспектом, связанным с хорошей скоростью, является то, что называется продувкой выхлопных газов . Продувка импульсов выхлопа основана на идее о том, что выхлоп поступает в виде «импульсов», которые выходят из каждого цилиндра в такте выпуска. У 4-цилиндрового двигателя будет 4 импульса на 2 оборота, а у 6-цилиндрового — 6 и так далее.За этими «импульсами» существует небольшой вакуум, который помогает тянуть за собой следующий импульс. Чем выше скорость этих импульсов, тем эффективнее эффект продувки и тем лучше выхлопные газы будут протягиваться через выхлопную систему.

Итак, необходимо ли противодавление для низкого крутящего момента?

Короче говоря, нет. Скорость и продувка гораздо более важны для создания хорошей мощности, чем величина противодавления в выхлопной системе для 4-тактного двигателя.

Исчерпывающее руководство по противодавлению

B] Более подробное объяснение противодавления:[/B]

Противодавление выхлопных газов может вызвать множество проблем. Забитый каталитический нейтрализатор может задушить дыхание двигателя и привести к значительному снижению производительности двигателя и экономии топлива. А если нейтрализатор полностью засорится, то двигатель может заглохнуть. То же самое может произойти, если глушитель, резонатор или выхлопная труба с двойными стенками разрушатся внутри.Все, что ограничивает поток выхлопных газов, создает чрезмерное противодавление в выхлопной системе.

ПРИЗНАКИ ПРОТИВДАВЛЕНИЯ В ВЫПУСКНЫХ КАНАЛАХ

К классическим симптомам чрезмерного противодавления относятся такие вещи, как отсутствие мощности на высокой скорости, плохая экономия топлива и даже перегрев. Все, что поддерживает давление выхлопных газов в двигателе, также поддерживает тепло. Около трети тепла, выделяемого при сгорании, уходит через выхлопную трубу в виде отработанного тепла, поэтому, если тепло не может выйти, оно может перегрузить систему охлаждения и сделать двигатель более горячим, чем обычно, особенно на скоростях шоссе.

При полной закупорке выхлопа двигатель может запуститься и нормально работать на холостом ходу в течение минуты или двух, а затем заглохнуть, поскольку противодавление нарастает и двигатель задыхается. В некоторых случаях противодавление может возрасти до такой степени, что вырвет трубный соединитель или кожух преобразователя. Это значительно упрощает диагностику, но в большинстве случаев вы не можете быть уверены, есть ли ограничение выхлопа или нет. Поэтому в этих случаях вам необходимо измерить противодавление.

КАК ИЗМЕРИТЬ ПРОТИВОДАВЛЕНИЕ ВЫХЛОПНЫХ ДАВЛЕНИЙ

Для измерения противодавления выхлопных газов вам понадобится манометр со шкалой, показывающей от нуля до 15 фунтов на квадратный дюйм или от нуля до 100 кПа или выше (примечание: 1 фунт на квадратный дюйм равен 6.89 кПа, а 1 кПа равен 0,145 фунта на кв. дюйм). Если у вас нет манометра низкого давления, вы можете купить базовый комплект для проверки противодавления выхлопных газов примерно за 60 долларов. Если вы хотите быть действительно точным, вы можете использовать цифровой манометр или манометр, который отображает показания давления в различных единицах измерения (фунты на квадратный дюйм, кПа, дюймы ртутного столба, дюймы водяного столба, бары и т. д.). Инструмент, который показывает от 0 до 15 фунтов на квадратный дюйм, обычно стоит около 170 долларов.

Измерить противодавление выхлопных газов не так просто, как кажется, потому что нет быстрого и простого способа подключиться к выхлопной системе.Если двигатель оснащен воздушным насосом, вы можете подключиться к выпускной системе через обратный клапан воздушного насоса. Отсоедините обратный клапан и установите манометр. Однако для получения точных результатов проверки обратный клапан должен быть подключен к системе выпуска отработавших газов перед нейтрализатором. Примечание: если трубопровод воздушного насоса соединяется с преобразователем, этот метод не даст надежных результатов.

Вы также можете проверить противодавление, сняв кислородный датчик с выпускного коллектора и подсоединив шланговый фитинг к манометру.Если до кислородного датчика довольно легко добраться, а автомобиль относительно новый, он должен сняться без особых усилий. Но на более старых автомобилях датчики O2 бывает трудно снять. И всегда есть риск повредить датчик.

Третий вариант — просверлить небольшое отверстие в выхлопной трубе прямо перед нейтрализатором и присоединить штуцер для манометра или манометра. Это может быть проще, чем пытаться удалить 10-летний датчик O2, но это также означает, что впоследствии вам придется заткнуть отверстие саморезом или небольшой точечной сваркой.

На некоторых дизельных двигателях (например, дизельные грузовики Ford) в выхлопной системе имеется датчик противодавления, непосредственно измеряющий противодавление выхлопных газов. Вы можете увидеть фактическое значение, используя диагностический прибор и посмотрев на датчик PID противодавления выхлопных газов.

ПОКАЗАНИЯ ПРОТИВОДАВЛЕНИЯ

Показания противодавления на холостом ходу на большинстве двигателей обычно не должны превышать 1,5 фунта на кв. дюйм (10 кПа). Это будет несколько варьироваться от одного автомобиля к другому в зависимости от конструкции выхлопной системы, размера труб, того, насколько ограничительными являются преобразователь, глушитель и / или резонатор, а также от того, является ли это одинарным или двойным выхлопом.Мы видели некоторые показания на холостом ходу до 2,75 фунтов на квадратный дюйм на нескольких автомобилях, но для большинства 1,5 фунтов на квадратный дюйм или меньше на холостом ходу является нормальным.

Частично засоренный нейтрализатор, глушитель или труба могут пропускать достаточное количество выхлопных газов на холостом ходу, чтобы не вызывать проблем, но задерживают дыхание при более высоких оборотах двигателя. Итак, чтобы проверить эту возможность, вам нужно раскрутить двигатель и удерживать его на уровне 2000 об/мин. «Хорошее» показание для большинства двигателей при 2000 об/мин должно составлять 3 фунта на кв. дюйм (от 20 до 21 кПа) или меньше. Опять же, могут быть некоторые транспортные средства, которые будут читать немного выше, у которых нет проблем, но чтение не должно быть значительно выше.

Обратите особое внимание на то, что происходит с показаниями противодавления, пока вы держите их на уровне 2000 об/мин. Если он остается стабильным, скорее всего, ограничений нет. Но если показания постепенно увеличиваются, это означает, что противодавление нарастает и может возникнуть закупорка.

Если вы хотите увеличить обороты двигателя, скажем, до 4000 об/мин и удерживать их, значения противодавления подскочат. Большинство стандартных выхлопных систем будут показывать противодавление от 4 до 8 фунтов на квадратный дюйм (от 27 до 55 кПа) или даже выше.Как и прежде, если показания противодавления необычно высоки или продолжают расти при стабильных оборотах, это обычно означает наличие ненормального ограничения, вызывающего нездоровое увеличение противодавления.

ПРОВЕРКА СИСТЕМЫ ВЫПУСКА

Показания обратного давления выше нормы означают, что что-то ограничивает поток выхлопных газов из выхлопной трубы. Хотя преобразователь обычно является проблемным местом, ограничения могут также возникнуть внутри глушителей и резонаторов, если перегородка разрушится или звукопоглощающая ровница из стекловолокна забьет внутренний проход.Выхлопные трубы с двойными стенками также могут разрушаться внутри, вызывая закупорку.

Если в системе имеется засор, осмотрите выхлопную систему от начала до конца на наличие каких-либо явных признаков повреждения, таких как раздавленная труба, сильная коррозия и т. д. Вы можете постучать по нейтрализатору, чтобы увидеть, не гремит ли он внутри (указывая на то, что субстрат катализатора сломан ).

Следующим шагом будет отсоединение выхлопной трубы сразу за нейтрализатором, чтобы увидеть, влияет ли это на показания противодавления. Показания немного снизятся, когда выхлопная система за нейтрализатором будет отключена, но если вы не видите падения, это означает, что нейтрализатор, вероятно, засорен.Другая возможность заключается в том, что напорная труба между выпускным коллектором и нейтрализатором разрушилась внутри.

Если вы видите значительное падение показаний противодавления при отсоединении выхлопной системы за нейтрализатором, это означает, что нейтрализатор течет нормально, а засорение находится где-то в остальной части системы (плохой глушитель, резонатор или выхлопная труба).

ПРОВЕРКА ВАКУУМА ДРУГОЙ СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРОБЛЕМ С ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ

Другой способ проверки наличия проблемы с противодавлением – это проверка разрежения на впуске двигателя.Гораздо проще подключить вакуумметр к вакуумному шлангу или порту, чем снять датчик O2. Вакуумметры обычно отображают показания в дюймах ртутного столба (рт. ст.). Один дюйм ртутного столба соответствует показателю давления 0,49 фунта на кв. дюйм или 3,38 кПа.

Нормальное атмосферное давление составляет около 14,7 фунтов. на квадратный дюйм на уровне уплотнения. Это будет немного меняться в зависимости от температуры и влажности и снижается на больших высотах. Вакуум создается во впускном коллекторе двигателя за счет впускного хода поршней, пытающихся преодолеть ограничение, создаваемое дроссельной заслонкой.На большинстве двигателей создается вакуум от 16 до 22 дюймов ртутного столба на холостом ходу (за исключением большинства дизелей, у которых нет вакуума на впуске, потому что у них нет дроссельной заслонки). Показания вакуума на холостом ходу будут зависеть от износа двигателя, открытия дроссельной заслонки, перекрытия распределительных валов, противодавления выхлопных газов, температуры и плотности воздуха.

Чтобы проверить вакуум во впускном коллекторе, запустите двигатель при выключенном двигателе и отключите клапан рециркуляции отработавших газов, сняв или отсоединив его шланг или один из его соленоидов. Подсоедините вакуумметр к порту источника вакуума на впускном коллекторе или корпусе дроссельной заслонки.Запустите двигатель и обратите внимание на показания вакуума на холостом ходу при нейтральной передаче.

Если показания разрежения на холостом ходу ниже нормы или продолжают падать, когда двигатель работает на холостом ходу, это означает, что ограничение выхлопа приводит к увеличению давления выхлопных газов и его возврату в двигатель.

Если вы увеличите скорость двигателя, показания вакуума немного упадут, затем стабилизируются и снова поднимутся в пределах 2-3 дюймов от показаний вакуума, которые вы отметили на холостом ходу. Любое внезапное падение вакуума более чем на 10 дюймов ртутного столба может указывать на проблему с закупоркой.Неустойчивые колебания индикатора вакуума могут указывать на периодические блокировки, вызванные незакрепленными компонентами, временно блокирующими выхлопную систему.

На показания вакуума также могут влиять другие факторы, такие как слабые или сломанные пружины клапанов, опережение или запаздывание фаз газораспределения и/или опережение зажигания. Поэтому, если стрелка на манометре прыгает, это может указывать на механическую проблему в двигателе.

СНИЖЕНИЕ ПРОТИВОДАВЛЕНИЯ

Уменьшение противодавления выхлопных газов может улучшить топливную экономичность и производительность.Уменьшение ограничений в выхлопной системе позволяет выхлопным газам течь легче, поэтому двигатель может дышать более эффективно. Наиболее распространенной модификацией является замена стандартного глушителя на глушитель с низкими характеристиками послепродажного обслуживания или замена всей стандартной выхлопной системы от каталитического нейтрализатора на свободнотекучую выхлопную систему послепродажного обслуживания

.