共鳴排気管のガス力学。図面、説明

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共鳴排気管のガス力学。個人輸送

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あらゆるクラスのモーターモデルに共鳴排気パイプを使用すると、競技者の運動能力を劇的に向上させることができます。しかし、これまでのところ、これらのガスダイナミックデバイスで発生するプロセスについての明確な理解と明確な解釈が存在しないため、パイプの幾何学的パラメータは、原則として試行錯誤によって決定されます。そして、この主題に関する数少ない情報源では、恣意的な解釈を持つ矛盾した結論が与えられています。

チューニングされたエキゾーストパイプのプロセスを詳細に研究するために、特別な設備が作成されました。これは、エンジンを始動するためのスタンド、静圧と動圧をサンプリングするためのフィッティングを備えたモーターパイプアダプター、1 つの圧電センサー、C99-15 XNUMX ビームオシロスコープ、カメラ、R-XNUMX エンジンからの共鳴排気管で構成されています。「望遠鏡」と、表面を黒くし、断熱材を追加した自家製のパイプです。

排気エリアのパイプ内の圧力は次のように測定されました。モーターを共振速度 (26000 rpm) にし、圧力タップに接続された圧電センサーからのデータをオシロスコープに表示し、その掃引周波数を同期させました。エンジン回転数とオシログラムを写真フィルムに記録しました。

コントラスト現像液でフィルムを現像した後、画像をオシロスコープの画面のスケールでトレーシングペーパーに転写しました。 R-15 エンジンからのパイプの結果を図 1 に、黒化と追加の断熱材を施した自家製パイプの結果を図 2 に示します。

共鳴排気管のガスダイナミクス
米。 1. 共鳴排気管 R-15 内の圧力変化

共鳴排気管のガスダイナミクス
米。 2.自家製断熱排気管の圧力変化

チャート上： P dyn - 動圧、P st - 静圧、OVO - 排気ウィンドウの開き、BDC - 下死点、ZVO - 排気ウィンドウの閉鎖。

曲線を分析すると、共鳴管の入口における圧力分布をクランクシャフトの回転位相の関数として明らかにすることができます。 R-5ではアウトレットパイプ径15mmの排気ポート開口部からの動圧上昇が約80°まで発生します。またその最小値は最大パージ時の下死点から50°～60°以内です。排気窓を閉じた瞬間の反射波の圧力増加（最小値からの）は、最大値Рの約20％です。排気ガスの反射波の作用の遅れは80〜90°です。静圧は、グラフ上の「プラトー」から排気ポートが開いた瞬間から 22°まで 62°増加することを特徴とし、最小値は下死点の瞬間から 3°に位置します。明らかに、同様の排気管を使用した場合、ブローダウン変動は下死点後 3° ～ 20° で発生し、これまで考えられていたように排気窓の開口後 30° で発生するわけではありません。

自作パイプスタディデータはR-15データとは異なります。排気ポートが開いた瞬間から 65°まで動圧が増加すると、下死点後 66°に位置する最小値が発生します。この場合、反射波の圧力は最小値から約２３％増加する。排気ガスの作用の遅れは少なく、これはおそらく断熱システム内の温度上昇によるもので、約 23°です。パージ変動は下死点後 54°で記録されます。

グラフを比較すると、排気窓を閉めた瞬間の断熱管内の静圧がR-15に比べて低いことが分かります。しかし、排気ポートが閉じられた後の動圧の反射波の最大値は 54° であり、R-15 ではこの最大値が 90" もシフトします。違いは排気管の直径の違いに関連しています。すでに述べたように、R-15では直径が5 mm、断熱されたものでは6,5 mmです。また、R-15パイプの形状改良により、より高い静圧回復率を実現しました。

所見

以前に発表された研究で提示されたデータは、エンジンのクランクシャフトの回転角および共鳴管の特性に対する静圧および動圧の依存性について信頼できるアイデアを与えていません。

共鳴排気パイプの効率は、パイプ自体の幾何学的パラメータ、エンジン排気パイプの断面、温度条件、バルブタイミングに大きく依存します。

逆反射板の使用と共鳴排気管の温度領域の選択により、排気窓が閉じるまでに反射排気ガス波の最大圧力を変更することが可能となり、効率が大幅に向上します。

適切に選択された形状の断熱排気管は、エンジン温度の上昇と同時に排気窓を閉じる瞬間の動圧を増加させ、エンジン出力をさらに向上させます。調整された排気システムにおける静圧と動圧、および温度条件の影響などの物理量の意味をより完全に理解するには、参考文献リストにある XNUMX つの最新版をお勧めします。

著者：V.Fonkich、O.Kuznetsov

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