Как сделать коллектор паук
Лада Калина Универсал КалинWagon › Бортжурнал › Как построить правильный выхлоп? Часть 2. Расчет выпускного коллектора (паука)
Перед прочтением данного материала рекомендую прочесть сначала первую часть для того чтобы иметь представление, о чем пойдет далее речь
Итак, в выпускном коллекторе в первоначальный момент сгоревшая порция топливовоздушной смеси выходя из цилиндра создает избыточное давление, которое потом распространяется в направления конца выхлопной системы. Как только выхлопные газы достигнут внешней атмосферы волна избыточного давления рассеивается, создавая при этом волну разряжения. Данная волна имеет некоторую энергию, которая может быть использована для более эффективного оттока выхлопных газов. Искусство построения выхлопных систем состоит в том, чтобы подобрать длину и толщину выхлопной трубы чтобы эта обратная волна приходила обратно к цилиндрам в нужный момент.
В идеале размер и длину выпускной системы нужно подбирать под параметры того распредвала который установлен в двигателе и делать это желательно на диностенде. Но если понимать какие параметры выхлопа на что влияют, то можно достигнуть хороших результатов и без диностенда.
Диаметр труб выпускного коллектора влияет на скорость прохождения выхлопных газов. Большой диаметр труб, относительно размера цилиндра будет уменьшать скорость потока. Увеличения диаметра трубы смещает пик момента двигателя в зону более высоких оборотов.
Изменения длинны труб влияет на характеристику мощности двигателя в районе максимального момента. Увеличение длинны труб повышает мощность двигателя в зоне низких и средних оборотов при этом уменьшает её в зоне высоких. Короткие трубы увеличивают мощность на высоких оборотах при этом снижая ее в зоне средних. Также при изменении длинны максимальный крутящий момент может незначительно меняться или сдвигаться по оборотам.
Создавая свой собственный выпускной коллектор или подбирая из готовых решений, можно опираться на следующие таблицы. Обращаю внимание что для городского, не спортивного двигателя нужно использовать минимальный диаметр, который указан в таблице. Диаметр указан по внешнему размеру трубы.
ВНИМАНИЕ: в таблицах указан внешний диаметр трубы (в отличии от формул)
Размер труб для широкофазных «спорт» валов
Для 4-х цилиндровых двигателей которые отмечены в таблице звездочкой (*) использовать диаметры на 3-6 мм больше
Размер труб для гражданских (и сток) валов
Для 4-х цилиндровых двигателей которые отмечены в таблице звездочкой (*) использовать диаметры на 3 мм больше
Формула для расчета длины труб:
Где rpm = обороты двигателя на которые настраивается выхлопная система, ED = 180 градусов плюс количество градусов, когда выпускной клапан открыт перед нижней мертвой точкой (НМТ, по англ. BDC).
Значение P получаем в дюймах, для перевода в миллиметры умножайте полученное значение на 25.4
Обозначение размеров для коллекторов 4-2-1 и 4-1 можно увидеть на схеме:
Для паука 4-2-1 длинна труб будет состоять из длинны первичных труб P1 плюс длинна вторичных труб P2. Для паука 4-1 P и есть длинна первичных труб.
Внутренний диаметр труб может быть посчитан по формуле:
Где cc – объем одного цилиндра в кубических сантиметрах, P – длинна труб в дюймах, значение ID (внутренний диаметр) получаем тоже в дюймах.
Внутренний диаметр вторичных труб для паука 4-2-1 труб получаем по формуле:
Где ID – посчитанный внутренний диаметр первичных труб в дюймах
Длинна первичных труб (P1) должна быть как минимум 381 мм (15 дюймов). Увеличение длинны первичных труб улучшит мощность на высоких оборотах, увеличение длинны вторичных труб – увеличит мощность на средних оборотах.
Необходимую длину вторичных труб можно рассчитать по простой формуле P2 = P – P1
В теории все выглядит прекрасно, но на практике часто все не работает как хотелось бы. Пауки построены по приведенным выше формулам работают хорошо и дают хорошую основу для экспериментов на диностенде или треке.
В связи с разной конфигурацией распредвалов, впускных коллекторов, портинга ГБЦ и т.д. длина и диаметр труб паука должна быть подогнана идеальным образом подходить под конкретный двигатель.
Если вы вдруг обнаружили что максимальный момент двигателя достигается при 7000 об/мин, а вы его хотите сместить к 6000, то нужно уменьшить диаметр первичных труб. В общем случае уменьшение диаметра трубы на 3 мм смещает пик момента вниз на 500-600 оборотов в двигателях большого объема и на 650-800 в двигателях меньше 2 л.
ЗЫ: также пишите комментарии понравилось или нет данная статья и возможно кто то что то может дополнить из практики/личного опыта.
Volkswagen Polo Sedan 🇰🇿PolKan🇰🇿 › Бортжурнал › Замена коллектора на Паук Stinger 4-1
Всем саламалейкум!
Решил заменить родной коллектор на Паук потому что начала из под капота тянуть выхлопными газами, и начал изучать эту тему и мнения людей отличались кто говорит бери Стингер-шоп а кто Стингер-Авто. Написал в обе конторы Стингер-шоп ответили сразу и рассказали что по чем, а вот ответа от Стингер-Авто я так и не дождался (писал на электронку и на What’sАpp). Поэтому больше не было выбора и заказал в Стингер-шоп, отправили на следующий день и посылка пришла за 4 дня. Первый осмотр ничего криминального не выявил, позже проверил саму плиту она ровная. Заказывал паук из нержавейки но для уверенности покрыл термостойкой краской.
Родной коллектор оказался треснутый подозрения были не зря.
В нижней части коллектора соты в нормальном состоянии, а сверху к сожалению не смог посмотреть.
Выпускные клапана в хорошем состоянии без какого либо налета.
Сразу же заменил обе прокладки и поставил новые гайки и болты. С другом вдвоем заменили все за 1,5 часа, все снялось без проблем ничего не прикипело(сам немного удивлен).
После установки завел и начала труба обгарать, поработала с получаса и выехал на трассу дал жару и вся вонь из-под капота прошла.
Машина до этого весной была прошита под евро-2 поэтому никаких ошибок не вылезло, лямбду ставил без обманки.
По итогу можно сказать машина после прошивки на евро-2 стала лучше отзываться на педаль газа пропал затуп, после замены коллектора стало еще лучше на низах намного отзывчевей стала. Также для меня плюсом стал выхлоп немого басовитей.
Расходы на материал составили: Паук 3300;
доставка 600;
прокладки и гайки 700;
прошивка под евро-2 4000;
Итого: 8600 р.
Проделанная работа стоит этого, от машины не ожидал что станет спортивной, но зато пребразилась и динамика изменилась. Всем добра!
Nissan Almera N15 Silver Arrow › Бортжурнал › Установка спортивного выпускного коллектора (AKA “паук”)
Прежде всего пару слов о смысле мероприятия — он есть. Но вся теоретическая часть не особо подходит для написания здесь, поэтому с ней можно ознакомиться в моей статье.
Когда я окончательно решился ставить себе «паука», первым делом нужно было заиметь такой коллектор. Были мысли сварить его самому – есть умельцы, которые делали себе. Вот например:
На этой фотографии изображен самодельный коллектор и по словам автора он уже давно ездит с этим чудом и доволен как слон.
Но сам я варить не особо умею, необходимого оборудования у меня нет, а заказывать у кого-то выливалось в солидную сумму денег. Тогда я принялся шерстить интернет и вскоре обнаружил, что коллекторов для моего Nissan Almera практически не существует. Но зато существуют для Nissan Sentra – на этих моделях стоит точно такой же двигатель GA16DE. На eBay вот такой коллектор можно было приобрести за 230 долларов включая доставку с курьером:
91-99 NISSAN SENTRA 200SX GA16DE STAINLESS STEEL HEADER
Не спеша с покупкой, я отыскал на eBay несколько человек, купивших у конкретного продавца этот конкретный коллектор, и спросил их мнение о продукте. Вскоре я получил с десяток положительных отзывов о продавце и продукте – писали, что коллектор выглядит качественно и установка проходила без особых хлопот. Эти аргументы окончательно убедили меня в целесообразности покупки, и в тот же день я заказал коллектор.
Буквально через 4 дня в дверь постучался курьер и вручил мне здоровенную коробку, с вот таким красавцем внутри:
Изделие действительно выглядело очень добротно – аккуратные швы, полировка. В комплекте с коллектором шла алюминиевая прокладка на головку блока.
Коллектор, как положено, предусматривал возможность установки лямбда-сенсора и подключения трубки системы EGR.
В те 4 дня, ожидая посылки с коллектором, я продолжал шерстить интернет, и обратил внимание на то, что многие владельцы таких коллекторов обматывают их термостойкой тканью из стекловолона, для того, чтобы раскаленные трубы коллектора не нагревали воздух в подкапотном пространстве, а так-же окружающие коллектор агрегаты:
Порывшись на форумах, я обнаружил, что мера эта имеет реальный смысл только на совсем уж спортивных, турбированных моторах, и решил не обматывать пока свой коллектор. Кроме того, писали что влага, попадающая под обмотку, ничего хорошего не предвещает, ибо коллектор, хоть и сделан из нержавейки, начинает понемногу ржаветь, потому что при высоких температурах нержавейка утрачивает свои нержавеющие свойства.
Начитавшись всего этого, я спал в паранойю и ради душевного спокойствия приобрел пару баллонов термостойкой краски компании Eastwood, чтобы покрасить коллектор.
Ну и покрасил его, разумеется:
После покраски, я поехал в гараж к товарищу ставить новый коллектор. Процедура демонтажа старого коллектора оказалась довольно простой, хоть и требовала также демонтировать нижнюю опору двигателя.
Для начала сняли кожух коллектора и размочили гайки с помощью WD-40:
Через 10 минут на удивление легко гайки отвинтились:
Подняли машину, открутили мост по двигателем вместе с опорой, два приржавевших болта на фланце коллектора:
И наконец сняли тяжеленный заводской коллектор:
На этом этапе от ошметков старой прокладки были очищены выходные терминалы на голове блока:
Затем, мы воткнули новый коллектор на место, и столкнулись с великим разочарованием – труба, соединяющая коллектор с приемной трубой каталитического нейтрализатора оказалась короткой и не доставала до соединительного фланца. Это был полнейший шок, взоры поникли и руки наши опустились… Но потом снова поднялись и принялись ставить назад заводской коллектор.
Итак, первая попытка установить коллектор с треском провалилась. Нужно было удлинить примерно на 50-70 миллиметров трубу коллектора, и кроме того, приобрести новое конусное графитовое уплотнительное кольцо для фланцевого соединения коллектора с приемной трубой катализатора – то, что стояло на заводском коллекторе прикипело насмерть, и переставить его не получалось. Поэтому я сразу-же заказал вот такое кольцо — OBX HEADER EXHAUST GRAPHITE DONUT DOUGHNUT GASKET 1.65″
Удлинять трубу коллектора было решено вваркой гибкой гофры аля flex pipe (размеры 2 дюйма диаметр, 4 дюйма длиной).
Через пару дней гофра была вварена аргоном на заводе у знакомого сварщика:
На этом этапе была предпринята вторая попытка установки коллектора, которая тут же окончилась тотальным фиаско. Оказалось, что несмотря на идеальную длину коллектора, гофра, будучи довольно большого диаметра, сильно упиралась в картер двигателя. В результате весь коллектор оказывался как бы повернутым, образовывался зазор и его невозможно было плотно привинтить к голове блока, как схематично показано на рисунке:
Через пару дней, когда желание жить стало возвращаться, я снова отправился на завод и попросил вырезать гофру и приварить ее снова, ближе к фланцу, чтобы не упиралась в картер. Самое смешное, что сварщик еще в прошлый раз предлагал приварить гофру близко к фланцу, но я отказался, подумав о том, что будет сложнее крутить болты, крепящие коллектор к приемной трубе катализатора. Тогда мне и с голову не пришла мысль, что гофра может упереться в картер.
После сварки, я был вынужден снова покрасить коллектор, потому что после всех проделанных с ним манипуляций, с него слезла половина нанесенной мною ранее краски.
Третья попытка установить коллектор, наконец, увенчалась успехом. Завели, проверили, что не грохочет и не травит нигде выхлопом, и оставили тарахтеть в сторонке на 20 минут – так написано на баллоне с краской. Пишут, что при высокой температуре, краска окончательно твердеет и при этом выделяет какую-то едкую гадость в воздух, дышать которой крайне не рекомендуется.
Лада 2109 АТМО 1,6 Мпа (16 атм.) › Бортжурнал › Выпускной коллектор («паук 4-2-1 и 4-1»)
Выпускной коллектор (Паук)
Большая часть потерь на выпуске приходится на выпускной коллектор. В спорте и тюнинге штатный коллектор заменяют на так называемый «паук», который отличается формой и порядком соединения приемных труб с выпускными окнами. «Пауки» бывают «короткие» и «длинные» (два У). Если взять 4-цилиндровый двигатель, то схема труб «длинного» строится по формуле 4-2-1, а «короткого» 4-1. К «длинному» пауку положена соединительная муфта 2-1, у «короткого» более сложная геометрия.
Коллектор 4-1 дает добавочную мощность только в очень узком диапазоне оборотов, за 6000 об/мин, и его обычно применяют для высокофорсированных двигателей с широко фазными распредвалами, то есть на спортивных автомобилях.
Коллекторы 4-2-1 подходят для любительского тюнинга, так как обеспечивают некий прирост мощности и крутящего момента в довольно широком диапазоне оборотов. Физика работы деталей сложна, и, не углубляясь в дебри, попросту ответим на вопрос — сколько лошадей прибудет? Мало! Для вазовских моторов обычно 3-5%, и даже в случае доработки впуска — не более 7% (это вообще максимум труднодостижимый). В прямоточной системе применяют также промежуточные прямые трубы увеличенного диаметра, резонаторы пониженного сопротивления. Вместо жестких соединений часто ставят «гофры» (сильфоны) или шаровые соединения. Последние не создают паразитных частот резонанса, зато недолговечны.
Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который может быть согласован экспериментально с колебательным процессом движения горючей смеси во всасывающем тракте с таким расчетом, чтобы улучшить очистку цилиндра от отработавших газов и его наполнение свежей смесью. Давление в выпускной трубе подвержено резким колебаниям в течение всего периода выпуска. В первый момент после открытия выпускного клапана продукты сгорания устремляются в выпускную трубу с весьма высокой скоростью, превышающей скорость распространения звука. Быстрое удаление 50% продуктов сгорания влечет за собой образование в цилиндре разряжения, которое может доходить до 0,5 кгс/см2. Точно так же и в выпускной трубе образуются периоды пониженного давления.
Эксперименты с выпускными трубами доказали, что длина трубы не влияет на эффективность очистки цилиндра в первой стадии процесса выпуска, но зато с увеличением длины трубы в известных пределах увеличивается длительность периода, в течение которого поддерживается разряжение.
С изменением частоты вращения период пониженного давления в выпускной системе не только изменяется по длительности и величине разряжения, но и смещается по углу поворота коленчатого вала. Поэтому каждому режиму работы двигателя соответствует определенная оптимальная длина выпускной трубы.
В выпускной системе ДВС присутствуют два процесса. Первый — сдемпфированное в той или иной степени истечение газа по трубам. Второй — распространение ударных волн (звука) в газовой среде.
Оба процесса оказывают влияние на коэффициент наполнения цилиндров. С первым всё просто и понятно. Большое сопротивление потоку газов (заткните выхлопную трубу!) вызовет снижение качества продувки и потерю мощности. Совершенно понятно, что чем короче и большего диаметра труба, тем меньше её сопротивление потоку. В реальной жизни для полуторалитрового мотора, работающего на оборотах не выше 8000 достаточно диаметра 45-50 мм при длине 3-3,5 метра. Дальнейшее увеличение диаметра не вызывает существенного уменьшения динамического сопротивления.
Если обратиться к зарубежной практике, то выясняется, что специалисты в области выхлопных систем могут получить прибавку в мощности более 12-15 лошадиных сил. Эта солидная прибавка мощности получается заменой всех частей выхлопной системы («штаны», катализатор, резонатор, оконечная часть).
Спортсмены получают большую прибавку, но за счет того, что у них не связаны руки громкостью выхлопа — спортбайк имеет звуковое давление около 120 децибел (официально разрешенный предел 100 ДБ).
Глушитель по группе А может дать прибавку и в 30 сил, но ездить по городу будет невозможно. Кстати, любое серьезное вмешательство в выпускную систему требует корректировки системы питания. Исходя из этого — тюнинг 16-клапанного мотора через систему выпуска отработавших газов одно из самых не последних дел в его усовершенствовании.
В частном варианте, можно ограничиться оконечной банкой, резонатором и более продвинутыми «штанами». Замена труб на трубы большего диаметра даст прибавку, она не трудноосуществима на дорожных машинах.
Замена такой схемы на цельный выпускной коллектор с равными длинами от выпускных каналов головки до места соединения с приемной трубой даст прибавку до 5-7 лошадиных сил.