Қозғалтқыш құбырларын жинаушы құрылымдар

Кіріспе

Қозғалтқыштың шығару тесіктерін жинақтайтын құрылым

Автомобиль құрылысында, шығару коллекторы бірнеше цилиндрден шыққан газдарды бір құбырға жинақтайды. "Манифольд" сөзі көне ағылшын тіліндегі "manigfeald" сөзінен (англосаксон тіліндегі "manig" [көп] және "feald" [қатпар]) келген және бірнеше кіріс пен шығыстардың біріктірілуін білдіреді (керісінше, кіріс немесе қабылдау манифолды цилиндрлерге ауа жеткізеді). Шығару коллекторлары әдетте бірнеше цилиндрден қозғалтқыштан шыққан газдарды жинап, оны шығару құбырына жеткізетін қарапайым шойын немесе тот баспайтын болаттан жасалған құрылғылар болып табылады. Көптеген қозғалтқыштар үшін, америкалық ағылшын тілінде "бас" деп аталатын, британдық және австралиялық ағылшын тілінде "экстракторлық коллекторлар" ретінде, ал британдық ағылшын тілінде "түтіктік коллекторлар" ретінде белгілі қосымша нарықтағы түтіктік коллекторлар бар. Бұл әр цилиндр үшін жеке шығару құбырларынан тұрады, олар әдетте "коллектор" деп аталатын бір құбырға жиналады. Коллекторы жоқ басқыштар "зуми басқыштар" деп аталады. Қосымша нарықтағы ең көп таралған түрлері негізгі құбырлар үшін жұмсақ болаттан немесе тот баспайтын болаттан жасалған, сонымен қатар жалпақ фланцтар және бастапқы материалмен ұқсас материалдан жасалған үлкен диаметрлі коллектордан тұрады. Олар керамикалық типті сырлаумен (кейде ішкі және сыртқы жағынан) қапталуы, жылуға төзімді сырлаумен боялуы немесе жалаңаш болуы мүмкін. Хромдалған басқыштар бар, бірақ олар қолданылғаннан кейін көк түске айналуы мүмкін. Жылтыратылған тот баспайтын болат та түсін өзгертеді (әдетте сары реңкті), бірақ көбінесе хромнан аз. Модификацияның тағы бір түрі стандартты немесе қосымша нарықтағы коллекторды жылу оқшаулау болып табылады. Бұл қозғалтқыш бөліміне шығарылатын жылу мөлшерін азайтады, сондықтан кіріс коллекторының температурасы төмендейді. Жылу оқшаулаудың бірнеше түрі бар, бірақ олардың үшеуі әсіресе кең таралған: Керамикалық бояу коллекторға бүркіп немесе щеткамен жағылып, содан кейін пеште бекітіледі. Олар әдетте жұқа, сондықтан оқшаулағыш қасиеттері аз; алайда, олар сәулелену арқылы жылу шығаруды азайта отырып, қозғалтқыш бөлімінің қызуын азайтады. Керамикалық қоспа термиялық бүрку арқылы коллекторға жабыстырылып, өте жақсы жылу оқшаулағыш керамикалық қаптама жасалады. Бұл жиі өнімділік машиналарында және жарыс машиналарында қолданылады. Шығару орамасы коллектордың айналасына толық оралады. Бұл арзан және қарапайым болса да, коллектордың мерзімінен бұрын тозуына әкелуі мүмкін. Жоғары өнімділік шығару коллекторларының мақсаты, негізінен, ағыс кедергісін (қайта қысымды) азайту және қозғалтқыштың көлемдік тиімділігін арттыру, нәтижесінде қуаттылығының артуына әкеледі. Осы процестерді газ заңдарымен, атап айтқанда, идеалдық газ заңымен және біріктірілген газ заңымен түсіндіруге болады.

In automotive engineering, an exhaust manifold collects the exhaust gases from multiple cylinders into one pipe. The word manifold comes from the Old English word manigfeald (from the Anglo Saxon manig [many] and feald [fold]) and refers to the folding together of multiple inputs and outputs (in contrast, an inlet or intake manifold supplies air to the cylinders). Exhaust manifolds are generally simple cast iron or stainless steel units which collect engine exhaust gas from multiple cylinders and deliver it to the exhaust pipe. For many engines, there are aftermarket tubular exhaust manifolds known as headers in American English, as extractor manifolds in British and Australian English, and simply as "tubular manifolds" in British English. These consist of individual exhaust headpipes for each cylinder, which then usually converge into one tube called a collector. Headers that do not have collectors are called zoomie headers. The most common types of aftermarket headers are made of mild steel or stainless steel tubing for the primary tubes along with flat flanges and possibly a larger diameter collector made of a similar material as the primaries. They may be coated with a ceramic type finish (sometimes both inside and outside), or painted with a heat resistant finish, or bare. Chrome plated headers are available but these tend to blue after use. Polished stainless steel will also color (usually a yellow tint), but less than chrome in most cases. Another form of modification used is to insulate a standard or aftermarket manifold. This decreases the amount of heat given off into the engine bay, therefore reducing the intake manifold temperature. There are a few types of thermal insulation but three are particularly common:
Ceramic paint is sprayed or brushed onto the manifold and then cured in an oven. These are usually thin, so have little insulatory properties; however, they reduce engine bay heating by lessening the heat output via radiation. A ceramic mixture is bonded to the manifold via thermal spraying to give a tough ceramic coating with very good thermal insulation. This is often used on performance production cars and track only racers. Exhaust wrap is wrapped completely around the manifold. Although this is cheap and fairly simple, it can lead to premature degradation of the manifold. The goal of performance exhaust headers is mainly to decrease flow resistance (back pressure), and to increase the volumetric efficiency of an engine, resulting in a gain in power output. The processes occurring can be explained by the gas laws, specifically the ideal gas law and the combined gas law.

Неліктен V8 көлденең жазықтығына H немесе X түтін құбырлары қажет

Кроспланалық V8 қозғалтқыштарының сол және оң жағында әрқайсысында 4 цилиндрден тұратын екі қатар бар. Қозғалтқыш жұмыс істеп тұрғанда, поршеньдер қозғалтқыштың тұтандыру ретімен тұтанады. Егер бір қатарда екі поршень қатарынан тұтанса, ол шығарынды трубасында жоғары қысым аймағын жасайды, себебі екі шығарынды импульсы бір-біріне жақын уақытта одан өтеді. Бұл екі импульс шығарынды трубасында қозғалғанда, олар X немесе H түйіскен трубаға кездесуі керек. Олар трубаға кездескенде, импульстың бір бөлігі X/H түйіскен трубаға бұрылады, бұл жалпы қысымды аздап төмендетеді. Бұл қысымның төмендеуіне себебі – сұйықтық (сұйық, ауа немесе газ) труба бойымен қозғалғанда, ол қиылысқа келгенде ең аз кедергіге ие жолмен өтеді және бір бөлігі тарап кетеді, соның салдарынан қысым аздап төмендейді. X/H түйіскен труба болмаса, шығарынды ағыны ұшқынсыз немесе тұрақсыз болады, ал қозғалтқыш ең жоғары тиімділікпен жұмыс істемейді. Қос импульс сол қатардағы келесі импульстің толыққанды шығуын тоқтатып, отын-ауа қоспасының қатынасы (AFR) жұқа болса детонацияға, ал бай болса – қате тұтандыруға әкелуі мүмкін, мұның себебі қос импульстің қалған бөлігінің мөлшері мен оның құрамына байланысты болады.

Динамикалық ауаның геометриясы

Қазіргі кездегі ауа шығару жүйелері мен сұйықтық динамикасының түсінігі бірқатар механикалық жақсартуларға әкелді. Мұндай жақсартулардың бірі – кейбір Yamaha мотоциклдеріне орнатылған ауа шығарудың соңғы қуат клапаны ("EXUP"). Ол қозғалтқыштың айналу жиілігіне байланысты ауа шығару жүйесі коллекторындағы кері қысымды реттеу арқылы қысым толқындарының қалыптасуын күшейтеді. Бұл төменгі және орташа айналымдарда жақсы өнімділікті қамтамасыз етеді. Қозғалтқыштың төмен айналымдарында құбыр желісіндегі толқын қысымы төмен болады. Кері клапан жабылар алдында Гельмгольц резонансының толық тербелісі жүреді, ал төмен айналымдардағы айналу моментін арттыру үшін үлкен амплитудалы ауа шығару қысым толқындары жасалма түрде туындайды. Бұл цилиндрлерден шығатын төрт негізгі құбырдың қосылған жеріндегі ішкі клапанды ішінара жабу арқылы жүзеге асырылады. Бұл қосылған нүкте, негізінен, жасалма атмосфера сияқты әрекет етеді, сондықтан осы нүктедегі қысымның өзгеруі ауданның кенеттен өсуінен туындаған шағылысқан толқындардың мінез-құлқын бақылайды. Клапанды жабу жергілікті қысымды арттырады, соның салдарынан үлкен амплитудалы теріс шағылысқан кеңею толқындары пайда болады. Бұл төмен айналымдардағы айналу моментін арттырады, кері қысымның артуы EXUP реттеуінің әсерін басып тастағанша. Жоғары айналымдарда EXUP клапаны толық ашылады және ауа шығару еркін жүзеге асырылады.