Прямоточный выпуск – эксперименты и выводы

К написанию этой статьи - подтолкнуло множество вопросов от Клиентов, общий смысл которых - 
- "Ставлю прямоточную банку, нужно ли менять коллектор?"
или
- "Стоковый коллектор имеет довольно большое сечение, зачем его менять на тюнинговый?"
-" Поставил только банку, нужно ли настраивать мотоцикл на стенде (устанавливать PowerCommander и т.д.)? "

Прольем свет на некоторые эксперименты, проведенные за дверьми сверхсекретной лаборатории AES-moto  :)

Решили провести эксперимент с выпускной системой мотоцикла, а именно проверить на практике гипотезу - что в прямотоках для 4 тактных моторов важна не тольо геометрия, форма банки и сечение труб - но и суммарный объем системы, определяющий ее резонансную частоту. 

Итак, дано:
 - Generic мотоцикл (транспортное средство с 2 колесами и прямоточным выхлопом :) В данном случае Hоnda CBR1000rr, но не суть важно – все тоже самое имеет смысл для Ducati, Suzuki, Yamaha и т.д.
- нагрузочный стенд
- шумомер CEM для анализа шума и спектра сигнала
- видеокамера и немного времени для анализа данных

Изготовили выхлопную систему 4-в-1, без глушителя (выход в свободную атмосферу ) , сечение труб 38мм что полностью аналогично стоковому выхлопу:

 

 

 

Но, вместо банки добавили систему настройки геометрии:

 

 

В точке схода коллектора приварена 1.5 метровая телескопическая труба, перемещая шомпол в которой - можно менять объем коллектора резонатора, не меняя при этом его сечение и не внося какие-либо дополнительные элементы, создающие сопротивление.

 

 

 В тонкую трубу вставляется заглушенный с торца шомпол: что позволяет менять ее длину:

 

 

В сборе на Мотоцикле все это выглядит так:

 

 

 

 

Система называется Резонатор Гельмгольца.
Банка отсутствует для более точного замера уровня/спектра звука.
Так же в коллектор вварен штуцер под широкополосную лямбду стенда, при помощи которой можно наблюдать за составом смеси выхлопа.

Поставили мотик на стенд - зафиксировали газ в определенном положении и дали небольшую нагрузку. Обороты порядка 3000, газ 10-15%.
Далее, перемещая шомпол стали менять объем резонатора – и наблюдать что происходит.

 

 

При изменении длины глухого телескопического "отростка" четко наблюдается:
1) изменение громкости выхлопа - при попадании в резонанс шумомер показывает минимальное число, если трубу сделать длиннее или короче - громкость увеличивается. Этот эксперимент заснят на видео. На телескопической трубе есть черная метка маркером, когда длина трубы совпадает с этой меткой – уровень шума минимален:

 

 

2) Изменение циклового наполнения - при минимальном значении шума - наполнение максимально, это очень хорошо видно по показаниям альфометра - смесь резко обедняется

3) Изменение крутящего момента мотоцикла. При достижении резонанса - момент падает, т.к. смесь обедняется. Если ее забогатить, поправив коэффициенты в ЭБУ - получаем момент больший, чем в не-резонансном режиме работы коллектора. На мотоцикле с двигателем объемом 1л разница крутящего момента на 50% дросселе может достигать 7-10н/м в зависимости от положения шомпола телескопической трубы.
4) Меняется оптимальная фаза впрыска. А это значит что выпускной коллектор образует со впуском единую резонансную систему, и при замене выхлопа - в идеале, нужно подбирать оптимальную длину велостаксов во впуском ресивере, либо менять объем ресивера.


Некоторые выводы:

1) Как ни парадоксально - вполне реально сделать прямоточный, но в то же время очень тихий выхлоп - используя так называемый "резонатор Гельмгольца": http://www.bluesmobil.com/shikhman/arts/helmhlz.htm
2) ЛЮБОЕ изменение геометрии выхлопа приводит к изменению циклового наполнения двигателя, что влечет за собой необходимость его настройки
3) Нельзя сравнивать стоковый коллектор с тюнинговым, даже если они одинакового сечения. Как правило, тюнинговый изготовлен с учетом резонансных характеристик. Так же, нельзя к примеру - ставить банку "яшимура" на коллектор "акрапович" , нормально работать не будет - объем банки не согласован с длиной и объемом коллектора
4) Все начинают тюнинг мотоцикла с замены выхлопа, но никто при этом не задумывается про настройку впуска. А ведь это не менее важно. Более того, на Yamaha вообще длина впускного тракта регулируется сервоприводом, и эта система работает в паре с экзапом - непрерывно подстраиваясь под частоту работы мотора.
5) Даже готовый выхлоп можно подстроить под двигатель, приварив к нему где-нибудь под днищем мотоцикла заглушенный патрубок правильной длины

Некоторые моменты, про которые я специально не упоминаю:
1) Очень сильно влияет форма схода: 4-1, 4-2-1 и т.д.
2) Катализатор. Он не только создает сопротивление, но и дает еще один интересный эффект - волны в потоке разбиваются сотами, на выходе поток становится практически ламинарным. Соответственно, это влияет на резонансы в коллекторе – и объясняет – почему, если просто вырезать катализатор, смесь не обедняется (как этого следовало ожидать при уменьшении сопротивления ) , а наоборот – обогащается.
Просто нужно чуть подвинуть фазу впрыска, или объем-длину коллектора, или длину впускного тракта.
2) Клапан ЭКЗАП. Это вообще отдельная интересная тема для отдельной статьи. Суть в том, что клапан не только создает противодавление, уменьшая сечение - но и изменяет объем коллектора - что сдвигает резонансную частоту. Соответственно, используя такой клапан - правильно настроенный, и обязательно установленный в правильной точке коллектора - можно получить довольно приличную прибавку крутящего момента.

x