Тюнинг - Спортивные глушители. Прямоточная система выпуска.

В современную эпоху, когда цены на всё растут, многие автовладельцы всё равно стремятся придать своему транспортному средству индивидуальность, повысить его динамические характеристики и сделать более выразительным. Тем, кто любит быструю езду, часто кажется недостаточной мощность штатного двигателя. Когда возможности обычной настройки и регулировок исчерпаны, наступает этап форсирования — творческого, но обычно недешёвого процесса.

Вы наверняка слышали о спортивных выхлопных системах. Давайте детально разберёмся в этой теме.

Глушители

Множество компаний производят неоригинальные запчасти, включая тюнинговые и спортивные компоненты. Среди известных брендов можно назвать ASSO, Blitz, HKS, Powerful, Remus, Sebrin, Walker, Ulfer и другие.

Большинство спортивных глушителей являются универсальными. Их можно адаптировать практически к любому автомобилю определённого типа (с учётом системы питания, объёма двигателя и класса). Сложности возникают лишь тогда, когда выбранная деталь слишком велика для конкретной модели, но такие случаи довольно редки.

Покупателю необходимо определиться с предпочтениями: желает ли он глушитель из воронёной стали, с никелированным покрытием или из матового металла, с одним или двумя выходами, с прямыми, загнутыми вверх или вниз трубами, с вылетом или без него. И, конечно, важнейший аспект — звук. Учтите, что после обкатки тембр и тональность выхлопа немного изменяются. На некоторых специализированных сайтах размещены аудиодорожки с записями "голосов" различных глушителей — стоит послушать, чтобы сделать осознанный выбор.

Стоимость зависит от качества материалов, технологии производства и известности бренда. Например, для ВАЗ-21083 самый простой глушитель Powerful стоит около 48 долларов, а самый дорогой ASSO — до 380 долларов. Для иномарок разброс цен ещё больше. В целом, придётся изучить предложения на рынке, посмотреть продукцию вживую и проконсультироваться со специалистами. Небольшая подсказка: отечественные глушители из нержавеющей стали часто превосходят импортные аналоги по качеству и долговечности, при этом сохраняя доступную цену. Изредка встречаются эксклюзивные изделия из титана, но их стоимость запредельно высока.

Существует множество типов глушителей. Перечислять все утомительно, но отметим ключевые особенности. Чем больше объём глушителя, тем эффективнее он гасит шум. Басовые ноты можно получить не только за счёт прямой трубы, но и благодаря резкому увеличению её диаметра на выходе из "банки". Синтетическое волокно внутри глушителя не добавляет мощности, а лишь подавляет высокочастотные шумы.

Выпускные коллекторы ("пауки")

Значительная часть потерь в выпускной системе приходится на выпускной коллектор. В спортивном тюнинге штатный коллектор заменяют на так называемый "паук", который отличается формой и порядком соединения приёмных труб с выпускными окнами. "Пауки" бывают "короткими" и "длинными" (два типа). Для 4-цилиндрового двигателя схема труб "длинного" коллектора строится по формуле 4→2→1, а "короткого" — 4→1. К "длинному" пауку обычно идёт соединительная муфта 2→1, у "короткого" более сложная геометрия.

Коллектор 4→1 даёт прибавку мощности только в очень узком диапазоне оборотов, обычно выше 6000 об/мин, и применяется преимущественно на высокофорсированных двигателях с широкофазными распредвалами, то есть на спортивных автомобилях. Коллекторы 4→2→1 лучше подходят для любительского тюнинга, так как обеспечивают некоторый прирост мощности и крутящего момента в достаточно широком диапазоне оборотов.

Физика работы этих деталей сложна, но если говорить просто: сколько лошадиных сил можно получить? Немного! Для вазовских моторов обычно 3-5%, и даже при доработке впуска — не более 7% (это практически максимальный труднодостижимый показатель). В прямоточной системе также применяют промежуточные прямые трубы увеличенного диаметра и резонаторы пониженного сопротивления. Вместо жёстких соединений часто устанавливают "гофры" (сильфоны) или шаровые соединения. Последние не создают паразитных резонансных частот, но менее долговечны.

Стандартная система

Штатная выхлопная система обычного автомобиля служит для отвода отработавших газов из камер сгорания двигателя. Попутно решается задача снижения шума выхлопа.

Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который можно согласовать с колебательным процессом движения горючей смеси во впускном тракте. Это позволяет улучшить очистку цилиндров от отработавших газов и их наполнение свежей смесью. Давление в выпускной трубе подвержено резким колебаниям в течение всего периода выпуска. Сразу после открытия выпускного клапана продукты сгорания устремляются в выпускную трубу со скоростью, превышающей скорость звука. Быстрое удаление примерно 50% продуктов сгорания создаёт в цилиндре разрежение, которое может достигать 0,5 кгс/см². Аналогичные периоды пониженного давления возникают и в выпускной трубе.

Эксперименты показали, что длина трубы не влияет на эффективность очистки цилиндра на начальной стадии выпуска, но с увеличением длины трубы (в определённых пределах) увеличивается продолжительность периода, в течение которого поддерживается разрежение.

Модернизированная система

С изменением частоты вращения коленвала период пониженного давления в выпускной системе не только меняется по длительности и величине разрежения, но и смещается по углу поворота коленчатого вала. Поэтому каждому режиму работы двигателя соответствует своя оптимальная длина выпускной трубы.

В выпускной системе ДВС происходят два процесса. Первый — более или менее демпфированное истечение газа по трубам. Второй — распространение ударных волн (звука) в газовой среде. Оба процесса влияют на коэффициент наполнения цилиндров.

С первым процессом всё относительно просто: большое сопротивление потоку газов (представьте, если заткнуть выхлопную трубу!) ухудшает продувку и снижает мощность. Очевидно, что чем короче и большего диаметра труба, тем меньше её сопротивление потоку. На практике для полуторалитрового двигателя, работающего на оборотах до 8000 об/мин, достаточно диаметра 45-50 мм при длине 3-3,5 метра. Дальнейшее увеличение диаметра не даёт существенного уменьшения динамического сопротивления.

Если в выпускной системе на некотором расстоянии от клапана установить отражатель (резонатор), то на определённых оборотах улучшится продувка цилиндров, что повысит крутящий момент двигателя. Это явление называется "настроенный выхлоп" и используется для корректировки моментной характеристики. Если задача — повысить мощность, как для спортивного мотора, резонатор настраивают на падающий после максимума участок кривой, тем самым продлевая момент на большие обороты. Мощность, как известно, равна произведению угловой скорости на вращающий момент. Если же нужно получить более "тяговитый" мотор на низких оборотах, резонатор настраивают на растущий участок до максимума.

Что касается шума, то этим занимается глушитель, который располагают как можно дальше, чтобы минимизировать его влияние на резонансные свойства системы. Задача глушителя — только гасить звук многократным отражением в лабиринте или направлять его в звукопоглощающий материал (например, минеральную вату), оказывая минимальное сопротивление потоку газов.

Если обратиться к зарубежному опыту, то специалисты в области выхлопных систем могут получить прибавку мощности более 12-15 лошадиных сил. Эта солидная прибавка достигается заменой всех компонентов выхлопной системы: выпускного коллектора ("штанов"), катализатора, резонатора и конечной части.

Спортсмены получают ещё большую прибавку, но за счёт того, что их не ограничивают нормы по громкости выхлопа — спортивный мотоцикл может создавать звуковое давление около 120 децибел (официально разрешённый предел — 100 дБ).

Глушитель по группе А может дать прибавку и в 30 сил, но ездить с ним по городу будет невозможно. Кстати, любое серьёзное вмешательство в выпускную систему требует корректировки системы питания. Исходя из этого, тюнинг 16-клапанного двигателя через систему выпуска отработавших газов — одно из важнейших направлений его усовершенствования.

В частном случае можно ограничиться заменой конечной "банки", резонатора и установкой более эффективного выпускного коллектора. Замена труб на трубы большего диаметра также даст некоторую прибавку, и это вполне реализуемо на дорожных автомобилях.

Замена стандартной схемы на цельный выпускной коллектор с равными длинами от выпускных каналов головки блока цилиндров до места соединения с приёмной трубой может дать прибавку до 5-7 лошадиных сил.

А как же звук? Да, сделать звучание автомобиля более благородным можно и даже нужно. Вариантов множество: универсальные решения вроде Powerful, Remus или индивидуальный заказ (custom выхлоп). Powerful, Remus, а также Supersprint выпускают универсальные глушители — их конечный бачок с минимальными доработками устанавливается вместо штатного. Что касается отдачи, производители, конечно, обещают "more powerful engine", лишних "лошадей" и т.п., но что точно получите — так это благородный звук. Да и сзади под бампером будет висеть солидный "самец", а не узкая трубочка стандартного выхлопа (например, на "десятке" на этой детали явно сэкономили).