Mergi la conţinut
yo4hgx

articole (aproape) Totul Despre Teoria Evacuarii

Recommended Posts

 

 

(aproape) Totul Despre Teoria Evacuarii

 

 

 

(part I - motorul in 4 timpi)

 

 

 

 

 

Am observat prea multe informatii eronate despre teoria sistemelor de evacuare asadar mi'am propus ca prin intermediul acestui nou articol sa lamurim cateva din aspectele mai putin intelese de marea majoritate dintre noi. Din pacate, nu stiu o metoda de mare acuratete a calculelor pentru obtinerea sistemului de evacuare "ideal" motorului motocicletei Dvs., dar in fapt nici nu mi'am propus acest lucru ci mai degraba explicarea fenomenelor si principiilor ce guverneaza aceasta stiinta, daca, cat si mai ales cum vor fi influentate performantele unui motor cand s'au adus modificari sistemului de evacuare standard. Pentru astfel de calcule, marii producatori de sisteme de evacuare au perfectionat simulatoare PC care oricum constituie doar punctul initial de plecare, mai departe cautandu'se "idealul" prin teste si masuratori pe stand dyno, strada sau pista. Cititi, verificati, judecati si apoi decideti singuri daca banii cheltuiti suplimentar pentru achizitionarea unui "muffler" de "firma" constituie o investitie buna sau nu.

 

 

Inainte de a ne afunda in "arta neagra" a teoriei evacuarii, sa facem un scurt tur prin sistemul de evacuare din perspectiva gazelor de evacuare.

 

Pe masura ce pistonul se apropie de "punctul mort superior", bujia produce scanteia initiatoare exploziei iar pistonul este impins in ciclul de detenta. Pistonul transfera energia gazelor de expansiune vibrochenului urmand ca supapa de evacuare sa se deschida pe masura ce pistonul se apropie de ultima parte a ciclului de evacuare. Presiunea gazelor este inca ridicata (depinzand de tipul de motor) cauzand o rapida eliminare a lor. O unda de presiune este generata pe masura ce supapa de evacuare continua sa se deschida. Gazele pot curge cu o viteza medie de 350ft/sec, dar undele de presiune (sonore) calatoresc cu viteza sunetului (influentata de temperatura gazului). Gazele de evacuare expandate se inghesuie intr'un orificiu numit "port" si mai departe in "header"ul primar. La capatul acestei tzevi, gazele si undele converg in colector. In colector, gazele expandeaza rapid in timp ce undele se propaga in toate orificiile disponibile, inclusiv in tuburile (tzevile) primare. Gazele si o oarecare forma de energie se scurg din colector catre tzeava finala.

 

Pe baza vizualizarii celor de mai sus, se remarca doua fenomene de baza ce au loc in sistemul de evacuare: miscarea particulelor de gaz si activitatea undelor de presiune (sonore). Diferenta absoluta de presiune dintre cilindru si atmosfera determina viteza particulelor de gaz. Pe masura ce gazul calatoreste prin tzeava expandeaza, viteza sa scade. Undele sonore, pe de alta parte, au ca viteza de baza viteza sunetului. In timp ce viteza undelor scade pe masura ce ele calatoresc pe tzeava de evacuare, datorita racirii gazului viteza va creste din nou pe masura ce unda este reflectata inapoi pe tzeava in sensul cilindrului. Intotdeauna viteza undelor si a actiunii lor va fi cu mult mai mare decat viteza particulelor de gaz. Undele deasemenea se comporta diferit decat particulele de gaz pe o portinune de legatura de'a lungul tevii de evacuare. Cand doua sau mai multe tevi sunt impreunate, ca in cazul colectorului de exemplu, undele se propaga in toate tevile disponibile - in sensul normal cat si inapoi. Undele sunt deasemenea reflectate inapoi pe teava originala dar cu o presiune negativa. Puterea reflexiei unei unde sonore se bazeaza pe schimbul de zona in comparatie cu cea a tevii de origine.

 

Aceasta reflexie "energie pulsanta negativa" este fenomenul care in general sta la baza "tuning"ului actiunii undelor sonore. Ideea de baza este temporizarea energiei pulsante negative asfel incat sa coincida cu un ciclu motor - aceasta presiune joasa va ajuta "tragerea" amestecului carburant proaspat pe masura ce supapa de admisie se deschide si deasemeni eliminarea gazelor reziduale (de esapament) inainte ca valvula de evacuare sa se inchida pe scurta perioada cand cele doua supape sunt deschise in acelasi timp. In principiu acest fenomen este controlat de lungimea "header"ului primar, a tevii din care acesta este construit. Datorita unor zone critice a acestei tehnici de "tuning", vor exista si portiuni in curba grafica a puterii unde mai mult rau decat bine este facut.

 

Viteza gazului este o lama cu doua taisuri, prea mult gaz indica faptul ca sistemul poate fi prea restrictiv, afectand negativ zona de top rpm, in timp ce prea putin gaz va avea tendinta sa transforme curba grafica a puterii intr'o panta prea abrupta afectand dezastruos zona de mijloc si de cuplu la turatii joase. Diametre marite la tuburile (tevile) sistemului de evacuare vor permite gazelor sa expandeze, acestea racindu'se si intr'un final reducand viteza ambelor componente deopotriva, a gazului in sine si a undelor sonore.

 

Proiectarea unui sistem de evacuare este o foarte complexa operatiune ce are in vedere echilibrarea fenomenelor descrise anterior si a temporizarii lor. Chiar si cel mai bun compromis al diametrului tevii de evacuare cat si a lungimii sale poate fi dat peste cap daca colectorul nu este si el asociat. O sumedenie de factori sunt luati in consideratie la proiectarea lor dintre care o sa amintesc doar cativa: destinatia ? strada sau pista, max/min rpm, felul castigului dorit, varful de putere, varful de cuplu, deplasamentul, diametrul supapei de evacuare/admisie... etc. Vom observa asadar ca un sistem de evacuare va avea o destinatie clara - pista sau strada, si va functiona in parametri optimi absolut numai pe modelul de motocicleta destinat, schimbarea sa pe un alt model similar ca si capacitate, tip de motor etc., reducand in cele mai multe cazuri performantele sale.

 

Una peste alta, orice sistem de evacuare va urmari sa creeze cea mai buna si cea mai folositoare curba a puterii. Dupa faza teoretica, evaluarea finala a unui sistem de evacuare va fi facuta pe un stand de testare dyno si in cele din urma pe pista.

 

Am inteles asadar pana aici de ce alegerea diametrului, lungimii, formei tevilor de evacuare si felul in care acestea sunt imbinate, tuning'ul "header"ului sunt atat de importante. Ele vor contribui la crearea efectului de baleaj si a contrapresiunii atat de necesare performatelor ridicate ale unui motor.

 

Sa mergem mai departe, in circuitul catre atmosfera, dupa ce ies din manifold sau header la motocicletele de generatie moderna vor patrunde in convertorul catalitic sau cum mai este denumit popular, catalizator. Principala sarcina a acestuia este sa curete pe cat posibil produsele chimice nocive din gazele de evacuare astfel incat sa nu mai ajunga in plamanii nostri. De multe ori insa ele contribuie si la atenuarea sonora dand sistemului de evacuare un ton mai baritonal. Dezbateri infocate au loc pe controversatul subiect al castigului de putere prin eliminarea catalizatorului. In practica, doar renuntarea la catalizatorul unei motociclete noi nu va arata o crestere semnificativa in departamentul cailor putere, nemaipomenind de riscul amenzii in caz ca sunteti depistat.

 

Din catalizator gazele de evacuare ajung in sfarsit in sistemul de atenuare a sunetului ce consta intr'unul sau mai multe surdine sau rezonatoare.

 

Surdinele (mufflers) pot atenua undele sonore pe baza a trei mari metode: absorbtie, restrictie si reflexie. Se poate folosi o singura metoda sau chiar toate trei deodata pentru atenuarea cat mai "perfecta" a sunetului.

 

ABSORBTIA

 

Absorbtia este probabil metoda cea mai "neeficienta", beneficiind insa de avantajul ca fac cea mai buna treaba in a lasa gazele de evacuare sa curga in afara. Aceasta metoda mai are si avantajul de a fi cea mai simpla constand intr'un tub perforat ce trece printr'un alt tub care este umplut cu un material absorbant ca fibra de sticla, plasa metalica etc. Dezavantajul acestei metode este ca viata acestui material izolant este de obicei destul de scurta, el necesitand inlocuirea sa destul de frecvent.

 

O alternativa a sistemului absorbant este sistemul original cu o mica modificare. In loc de un simplu tub perforat, in interiorul mufflerului exista o camera cu diametru sensibil mai mare decat a tevii de evacuare. Acest sistem abate undele sonore mai eficient decat sistemul standard direct deoarece cand gazele patrund in camera, datorita expandarii ele isi reduc drastic viteza. Acest design permite materialelor izolatoare fonice mai mult timp in care acestea pot sa'si faca treaba. In continuare, camera largita se termina printr'o teava de diametru mai redus prin care gazele sunt trimise in teava finala de evacuare.

 

RESTRICTIA

 

Sistemul tip restrictie este des utilizat datorita simplitatii sale in proiectare si pretului de productie scazut. Nu voi dezvolta acest subiect, in general producatorii de motociclete il folosesc numai cand, datorita restrictiilor legislative, sunt obligati sa reduca puterea unui motor (implicit a emisiilor sonore).

 

REFLEXIA

 

Reflexia este probabil cea mai sofisticata metoda in atenuare a undelor sonore. Ea este folosita de obicei in conjunctie cu absorbtia pentru realizarea unui final "high-performance" atenuator sonor care nu numai ca va face cea mai buna treaba in atenuarea propriu-zisa a undelor sonore ci o va face si fara sa impuna restrictii in evacuarea gazelor. Care este principiul acestui sistem? Cam acelasi ca la numerele egale insa de semn contrar, -3 si +3 se vor anula reciproc. Sunetul este de fapt una sau mai multe unde de presiune. Cand doua astfel de unde se intalnesc, avand aceeasi lungime de unda, amplitudini egale dar de semn invers, ele se vor anula reciproc sunetul initial ca de arma transformandu'se intr'un stranut.

 

PULSATIA EVACUARII

 

Pentru a intelege mai bine cum un header si muffler isi fac treaba, trebuie sa fim un pic familiari cu dinamica energiei pulsante insasi. Particulele de gaz de evacuare nu curg in afara motorului intr'un curent continuu. Odata ce valvulele de evacuare se inchid si deschid, gazul de evacuare va curge, apoi se va opri si porni din nou in acelasi ritm. Cu cat mai mare numarul de cilindri, cu atat mai ridicata frecventza de pulsare.

 

Tineti cont ca pentru ca un "puls" sa se miste, capatul terminalului trebuie sa aiba o presiune superioara celei atmosferice. "Corpul" acestui puls este foarte aproape de presiunea ambianta, iar "coada" sa sub aceasta, de fapt atat de mica incat putem vorbi deja despre vacuum. Diferenta de presiune este cea care face ca pulsul sa curga. Putem face un experiment pentru a ilustra practic acest fenomen: luati o cutie de metal (de exemplu de cafea) ale caror capace metalice au fost inlocuite cu unele din plastic. Faceti o gaura intr'unul din capace, indreptati'l spre flacara unei lumanari si trosniti celalalt capac cu podul palmei. Ce vom observa? Flacara lumanarii joaca apoi se stinge! "Jocul" flacarii este cauzat de inalta presiune initiala a pulsului ce l'am creat, iar stingerea din cauza ca portiunea descendenta a amplitudinii pulsatile nu contine suficient oxigen pentru a intretine arderea.

 

Am stabilit asadar ca gazele de evacuare sunt de fapt o serie de impulsuri, asa ca putem folosi aceste cunostinte pentru a propaga miscarea inainte catre teava finala. Cum? Mai multe trucuri ingineresti sunt angrenate in acest scop.

 

Asa cum pana si mascota forumului poate confirma, lucrurile opuse se atrag, joasa presiune a portiunii descendente a amplitudinii (vacuum) va atrage inalta presiune a portiunii ascendente a urmatorului impuls, efectiv "sugand'o" (?!). Aici intervine rolul "header"ului si arta cu care acesta a fost proiectat. Tevile de colectare dintr'un header sunt astfel calculate incat sa permita impulsurilor evacuarii noastre sa se alinieze si sa se "suga" (!?) reciproc. Acest fapt aduce in discutie mai multe elemente, odata ce motoarele se tureaza pe o plaja destul de larga de rpm, o aliniere perfecta va fi obtinuta numai pe o anumita portiune. In general producatorii de sisteme de evacuare recomandand diferite tipuri de produse pentru diferite scopuri in utilizarea unei motociclete. Ca o regula simplista, vom observa ca cele mai bune rezultate la high rpm sunt obtinute cu headere ale caror tevi primare sau colectoare sunt scurte si groase. Headerele cu tevi primare mai subtiri si mai lungi vor conferi o mai buna economie de combustibil si cuplu mai mare la turatii joase.

 

In acest punct trebuie mentionate headerele asa-zis variabile. Aceste sisteme s'au dovedit de'a lungul anilor imbatabile pentru uzul de strada. EXUP'ul inventat de YAMAHA inca de la sfarsitul anilor '80 se regaseste intr'o forma sau alta pe mai toate motocicletele sport moderne. El nu este altceva decat o valvula variabila actionata de un solenoid in header, care modifica diametrul tevilor primare sau colectoare functie de rpm. Asfel, pe langa backpressure, prin ajustarea "gurilor" tevilor primare se mai asigura si conditiile propice alinierii impulsurilor evacuarii functie de turatie.

 

PRODUC MUFFLERSurile MAI MULTA PUTERE?

 

In general raspunsul este negativ. Daca nu au fost impuse restrictii de ordin legislativ sau orice alta natura, cele mai eficiente sisteme de mufflers antreneaza cam acelasi efect de baleaj ca si headerul. In general doar inlocuirea acestora cu unele mai putin restrictive (fata de normele de poluare sonora) nu vor produce cresteri notabile ale puterii ba mai mult, datorita faptului ca motoarele au fost reglate tinandu'se cont si de ele, pot aparea probleme in zona de idle sau low rpm. Reajustarea fina a carburatiei in aceste zone poate remedia aceste efecte nedorite.

 

De ce totusi se practica inlocuirea mufflers'urilor pentru obtinerea unui sunet "ca de tunet": ar fi scaderea greutatii, marirea "ground clereance"ului, imbunatirea "look"ului dar in general motivatia preferata este atragerea atentiei celorlalti participanti la trafic cu alte cuvinte sporirea sigurantei. In realitate, adevaratul motiv nu este altul decat spiritul de "macho", orgoliul "vantorului singuratic calare" fiind gadilat la maxim cand toata lumea intoarce capul dupa el, mamele isi iau copiii in bratze, graurii cad din copaci, soldatii se reped spre rastelul de arme crezand ca a inceput "adevarata revolutie"? etc. Poate ca un mic numar dintre participantii la trafic vor fi fost benefic preveniti de prezenta Dvs., insa, datorita efectului doppler, undele sonore ii vor plesni pe cei pe care ii depasiti cu o violenta inutila, socul resimtit putand da nastere la reactii necontrolate ale acestora obtinandu'se cu totul altceva decat scopul urmarit initial - cresterea sigurantei in trafic! Un adevarat gentleman va folosi intotdeauna o forma sau alta de "silencer"!

 

CATEVA PRECIZARI FINALE

 

Un element gresit interpretat este referitor la caldura gazelor din sistemul de evacuare. Am auzit de multe ori expresia "o mai buna racire a gazelor". Cum bine se stie, racirea unui gaz produce si comprimarea sa, cu alte cuvinte sporirea greutatii sale. Pe cat posibil, nu vom dori sa racim gazele pe intreg traseul sistemului de evacuare pana la teava finala pentru a avea de'a face cu un volum de gaze cat mai usor de manevrat si deci de eliminat. De subliniat ca temperatura gazelor de evacuare este controlata de concentratia amestecului carburant, a "timing"ului aprinderii si distributiei.

 

Inlocuirea sau mai rau, modificarea unui sistem de evacuare la o motocicleta sport standard, chiar corelata cu reajustarea carburatiei va produce un aport de putere de cele mai multe ori nejustificat in raport cu marirea drastica a consumului. In plus, cele 5-10 procente de surplus de putere se vor concentra numai pe zona de high rpm cu rezultate dezastruase in zona de low/mid rpm. Graficul puterii se va ascuti amenintator, o astfel de motocicleta devenind extrem de greu de contolat, maneta de acceleratie actionand mai degraba ca un intrerupator cu doua pozitii:zero putere - full putere. Cu totul si cu totul neindicat pentru uzul stradal, indiferent de cine este pilotul si cata experiante are!

 

(cand voi mai avea ceva timp liber, in partea a IIa voi incerca sa prezint cum sistemul de evacuare poate influenta drastic caracteristicile de putere ale unui motor in 2 timpi)

Distribuie această postare


Link la postare
Distribuie pe alte site-uri

am scuter in 4 timpi si mi-am marit cilindreea. De la 49cc la 82cc , ce trebuie sa fac la toba ca sa obtin maximul de putere in cazul in care nu vreau sa imi iau toba sport? Mentionez ca am filtru de aer sport.

Distribuie această postare


Link la postare
Distribuie pe alte site-uri
am scuter in 4 timpi si mi-am marit cilindreea. De la 49cc la 82cc , ce trebuie sa fac la toba ca sa obtin maximul de putere in cazul in care nu vreau sa imi iau toba sport? Mentionez ca am filtru de aer sport.

O sa'mi permit sa ma citez din articol, undeva la inceput... "Pentru astfel de calcule, marii producatori de sisteme de evacuare au perfectionat simulatoare PC care oricum constituie doar punctul initial de plecare, mai departe cautandu'se "idealul" prin teste si masuratori pe stand dyno, strada sau pista." Nu pot fi atat de ipocrit sa afirm ca stiu raspunsul la intrebarea ta.

Totusi in cazul tau, mai importanta mi se pare realinierea carburatorului, cu siguranta jigloarele originale neputand sa asigure amestecul in proportiile cat mai "ideale" pentru noua capacitate, si mai putin "toba" (presupunand ca vorbim de motor cu un singur cilindru). Iti recomand sa arunci o privire peste articolele ce au ca subiect carburatorul.

Distribuie această postare


Link la postare
Distribuie pe alte site-uri

realizez ca e topic din 2007 dar...

 

Vad ca articolul trateaza "teoria evacuarii" la modul general, adica departe de "aproape totul despre". Concluzia e totusi foarte buna: nu te pricepi, las-o stock.

 

Anyway, ceva bibliografie? 

 

 

Si ca o paranteza: Cine a studiat ingineria si are idee de programe pe calculator gen Autodesk, sau LESoftware(Lotus Engineering Software), poate sa faca simulari (CFD- computational fluid dynamics) pe modele de evacuari realizate(virtual) ....apoi poate sa le produca si sa continuie testele "live".

 Programele astea nu sunt folosite doar de marii producatori si doar pentru proiectarea evacuarilor ci pentru orice fel de simulare.

Distribuie această postare


Link la postare
Distribuie pe alte site-uri

realizez ca e topic din 2007 dar...

 

Vad ca articolul trateaza "teoria evacuarii" la modul general, adica departe de "aproape totul despre". Concluzia e totusi foarte buna: nu te pricepi, las-o stock.

 

Anyway, ceva bibliografie? 

 

 

Si ca o paranteza: Cine a studiat ingineria si are idee de programe pe calculator gen Autodesk, sau LESoftware(Lotus Engineering Software), poate sa faca simulari (CFD- computational fluid dynamics) pe modele de evacuari realizate(virtual) ....apoi poate sa le produca si sa continuie testele "live".

 Programele astea nu sunt folosite doar de marii producatori si doar pentru proiectarea evacuarilor ci pentru orice fel de simulare.

 

Si eu realizez ca e o postare din 2014 dar... nu am mai intrat demult pe aici.

 

Intr-adevar, titlul nu e chiar cea mai fericita alegere insa la vremea respectiva asta era nivelul. Intre timp multe lucruri s-au mai cristalizat si, desi principiile generale raman aceleasi, acum as avea o alta abordare.

Distribuie această postare


Link la postare
Distribuie pe alte site-uri
Oaspete Andrei   
Oaspete Andrei

Salut, am o Yamaha SR 125 , si as vrea sa ii modific putin sunetl , sa-l duc acolo unde-i locul sti la ce ma refer, acum am inteles ca daca scot mufflerul, ajung la sunetul dorit, dar atunci trebuie sa-mi reglez si carburatorul si pe langa asta am inteles ca pot sa-i reduc si duara de viata a motorului daca aduc aceasta modificare. Te rog sa-mi spui ce trebuie si daca pot fara a afecta motorul. Stima

Distribuie această postare


Link la postare
Distribuie pe alte site-uri
Guest
Comentezi ca oaspete. Dacă ai un cont, te rugăm să te autentifici.
Răspunde la topic...

×   Inserat ca 'rich text'.   Insereaza ca text simplu

  Only 75 emoticons maximum are allowed.

×   Linkul a fost inserat automat sub formă de conținut.   Șterge formatarea și afișează ca link simplu

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Recent activi   0 membri

    Niciun utilizator înregistrat nu vizualizează pagina.

×