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Dynamique des gaz des tuyaux d'échappement résonnants. Transport personnel

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L'utilisation de tuyaux d'échappement résonnants sur les modèles de moteurs de toutes les classes peut augmenter considérablement les performances sportives de la compétition. Cependant, les paramètres géométriques des tuyaux sont généralement déterminés par essais et erreurs, car jusqu'à présent, il n'y a pas de compréhension claire ni d'interprétation claire des processus se produisant dans ces dispositifs à gaz dynamique. Et dans les quelques sources d'information sur ce sujet, des conclusions contradictoires sont données qui ont une interprétation arbitraire.

Pour une étude détaillée des processus dans les tuyaux d'échappement réglés, une installation spéciale a été créée. Il se compose d'un support pour le démarrage des moteurs, d'un adaptateur de tuyau moteur avec raccords pour l'échantillonnage de la pression statique et dynamique, de deux capteurs piézoélectriques, d'un oscilloscope à deux faisceaux C1-99, d'une caméra, d'un tuyau d'échappement résonnant d'un moteur R-15 avec un "télescope" et un tuyau fait maison avec des surfaces noircies et une isolation thermique supplémentaire.

La pression dans les canalisations de la zone d'échappement a été déterminée comme suit : le moteur a été porté à la vitesse de résonance (26000 tr/min), les données des capteurs piézoélectriques reliés aux prises de pression ont été affichées sur un oscilloscope dont la fréquence de balayage a été synchronisée avec la vitesse du moteur, et l'oscillogramme a été enregistré sur un film photographique.

Après avoir développé le film dans un révélateur de contraste, l'image a été transférée sur du papier calque à l'échelle de l'écran de l'oscilloscope. Les résultats pour le tuyau du moteur R-15 sont illustrés à la figure 1 et pour un tuyau fait maison avec noircissement et isolation thermique supplémentaire - à la figure 2.

Riz. 1. Changement de pression dans le tuyau d'échappement résonnant R-15

Riz. 2. Modification des pressions dans un tuyau d'échappement isolé thermiquement fait maison

Au palmarès : P dyn - pression dynamique, P st - pression statique, OVO - ouverture de la fenêtre d'échappement, BDC - point mort bas, ZVO - fermeture de la fenêtre d'échappement.

L'analyse des courbes permet de mettre en évidence la répartition des pressions à l'entrée du tube résonnant en fonction de la phase de rotation du vilebrequin. L'augmentation de la pression dynamique depuis l'ouverture de l'orifice d'échappement avec un diamètre du tuyau de sortie de 5 mm se produit pour le R-15 jusqu'à environ 80°. Et son minimum se situe entre 50 ° et 60 ° du point mort bas à la purge maximale. L'augmentation de pression dans l'onde réfléchie (par rapport au minimum) au moment de la fermeture de la fenêtre d'échappement est d'environ 20% de la valeur maximale Р. Le retard dans l'action de l'onde réfléchie des gaz d'échappement est de 80 à 90 °. La pression statique se caractérise par une augmentation de 22° du "plateau" sur le graphique jusqu'à 62° à partir du moment de l'ouverture de la lumière d'échappement, avec un minimum situé à 3° du moment du point mort bas. Évidemment, dans le cas de l'utilisation d'un tuyau d'échappement similaire, les fluctuations de purge se produisent à 3° ... 20° après le point mort bas, et en aucun cas à 30° après l'ouverture de la fenêtre d'échappement, comme on le pensait auparavant.

Les données de l'étude sur les tuyaux faits maison diffèrent des données sur le R-15. Une augmentation de la pression dynamique à 65° dès l'ouverture de la lumière d'échappement s'accompagne d'un minimum situé à 66° après le point mort bas. Dans ce cas, l'augmentation de la pression de l'onde réfléchie par rapport au minimum est d'environ 23 %. Le retard d'action des gaz d'échappement est moindre, ce qui est probablement dû à l'augmentation de température dans le système calorifugé, et est d'environ 54°. Les fluctuations de purge sont notées à 10° après le point mort bas.

En comparant les graphiques, on peut voir que la pression statique dans le tuyau calorifugé au moment de la fermeture de la fenêtre d'échappement est inférieure à celle du R-15. Cependant, la pression dynamique a un maximum d'onde réfléchie de 54° après la fermeture de l'orifice d'échappement, et dans le R-15, ce maximum est décalé jusqu'à 90" ! Les différences sont liées à la différence de diamètre des tuyaux d'échappement: sur le R-15, comme déjà mentionné, le diamètre est de 5 mm et sur celui à isolation thermique - 6,5 mm. De plus, en raison de la géométrie améliorée du tuyau R-15, il a un facteur de récupération de pression statique plus élevé.

résultats

Les données présentées dans des études publiées précédemment ne donnent pas une idée fiable de la dépendance de la pression statique et dynamique sur les angles de rotation du vilebrequin du moteur et sur les caractéristiques des tubes résonnants.

L'efficacité d'un tuyau d'échappement résonant dépend en grande partie des paramètres géométriques du tuyau lui-même, de la section transversale du tuyau d'échappement du moteur, des conditions de température et du calage des soupapes.

L'utilisation de contre-réflecteurs et la sélection du régime de température du tuyau d'échappement résonant permettront de déplacer la pression maximale de l'onde de gaz d'échappement réfléchie au moment où la fenêtre d'échappement se ferme et ainsi d'augmenter fortement son efficacité.

Des tuyaux d'échappement à isolation thermique de géométrie bien choisie donneront, avec une augmentation simultanée de la température du moteur, une augmentation de la pression dynamique au moment de la fermeture de la fenêtre d'échappement, ce qui augmentera encore la puissance du moteur. Pour une compréhension plus complète de la signification de grandeurs physiques telles que la pression statique et dynamique dans les systèmes d'échappement réglés, ainsi que l'influence des conditions de température, deux éditions récentes de la liste de références peuvent être recommandées.

Auteurs : V.Fonkich, O.Kuznetsov

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