Автор перевода: Владислав Ярополов

В отличие от четырехтактных двигателей, в которых впускные и выпускные клапаны удерживают топливо в камере сгорания, двухтактные двигатели зависят от коллектора и резонансной трубы для удержания топлива в камере сгорания.

Утверждается, что набольший прирост производительности, который может быть достигнут для двухтактного двигателя, достигается присоединением резонансной трубы. Это является истиной, если сделано правильно. Недостаточно просто пойти в магазин и купить трубу маркированную ".15 Tuned Pipe" или ".21 Tuned Pipe". Этого недостаточно, за исключением случая, когда труба произведена той же самой компанией, которая изготовила двигатель. И это по-прежнему не гарантирует, что вы достигнете оптимальной производительности для вашего случая.

Как называются составные части резонансной трубы?

Что делает каждая секция трубы?

Что такое положительные и отрицательные звуковые волны?

Что труба не будет делать?

Это некоторые вопросы, на которые мы попытаемся ответить.

Составные части резонансной трубы

Коллектор (Header) - Несмотря на то, что не является частью резонансной трубы, коллектор играет важную роль в общей настройке вашего двигателя. Коллектор присоединяется к двигателю и является прямым или слегка расходящимся (открывается на 2-3 градуса) участком трубы. Он помогает вытягивать выхлопные газы из двигателя. Поперечное сечение трубки коллектора должно быть на 10-15% больше площади выхлопного окна двигателя, когда требуется максимальная отдача на максимальных оборотах. В некоторых случаях поперечное сечение трубки коллектора может составлять 150% площади выхлопного окна двигателя. Длина должна быть 6-8 диаметров для максимальной мощности, для получения более широкой кривой мощности может быть использована длина в 11 диаметров. Это та часть резонансной трубы, которую вы обрезаете для настройки коллектора.

Расходящийся конус (Диффузор) - Секция трубы, которая присоединяется к коллектору и открывается под углом, подобно мегафону. Он усиливает и удлиняет возвращающиеся звуковые волны, таким образом расширяя кривую мощности. Чем круче угол, тем более интенсивны возвращающиеся отрицательные волны, но короче их длительность. Чем меньше угол, тем менее интенсивны волны, но больше их длительность. Выходная площадь должна быть в 6,25 раз больше, чем входная площадь. Угол конуса 7-10 градусов.

Цилиндрическое часть (Belly) - Расположена между расходящимся и сходящимся конусами, ее длина определяет относительное распределение времени между отрицательными и положительными волнами. Чем короче цилиндрическая часть, тем короче дистанция, проходимая положительными волнами, и уже диапазон оборотов двигателя. Это хорошо только для работы на высоких оборотах. Чем длиннее цилиндрическая часть, тем шире диапазон оборотов. Диаметр цилиндрической части не влияет или почти не влияет на работу трубы.

Сходящийся конус (Дефлектор) - Расположен после цилиндрического тела, отражает положительную волну обратно к выхлопному отверстию и принуждает свежую топливно-воздушную смесь вернуться в камеру сгорания перед закрытием выхлопного отверстия. Чем круче угол, тем более интенсивна положительная волна и, чем более пологий угол, тем волна менее интенсивна. Угол конуса 14-20 градусов. Угол конуса в первую очередь влияет на форму кривой мощности за точкой, в которой достигается максимальная мощность.

Выхлопной патрубок (Stinger) - Расположен на противоположном от коллектора конце трубы, он является "клапаном сброса давления" трубы, где выхлопные газы в итоге покидают трубу. Обратное давление в трубе создается размером (диаметром) или длиной выхлопного патрубка. Маленький выхлопной патрубок вызывает большее обратное давление и таким образом более плотную среду для распространения звуковых волн. Звуковые волны предпочитают плотную среду и распространяются в ней лучше. Обратной стороной маленького выхлопного патрубка будет повышение температуры в трубе и двигателе. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ СЛИШКОМ МАЛЕНЬКИЙ ВЫХЛОПНОЙ ПАТРУБОК! Диаметр патрубка должен быть 0,58-0,62 диаметра коллектора и длина должна равняться 10-12 диаметрам самого патрубка.

Когда срабатывает зажигание в двигателе, это детонирует топливную смесь в камере сгорания, толкает поршень вниз, открывает выхлопное отверстие и позволяет выйти продуктам сгорания вместе с звуковой волной, произведенной в момент зажигания. Отрицательная звуковая волна вытягивает продукты сгорания из выхлопного отверстия. Положительная звуковая волна, отраженная назад от сходящегося конуса (дефлектора), принуждает свежую топливную смесь вернуться обратно в камеру сгорания через выхлопное отверстие, таким образом подзаряжая двигатель.

Далее приведены формулы из книги Gordon Jenning "2-stroke Tuners Handbook" (1973).

При использовании вышеприведенных формул для разработки или расчета параметров, которые должна иметь приобретаемая труба, первым шагом является расчет D1. При расчете D1 по формуле для D1, помните, что числа приведены для площади и должны быть преобразованы в диаметр трубы коллектора. Сделайте это путем деления результата расчета на число Pi и затем извлеките квадратный корень. Это даст вам радиус трубы коллектора. Просто умножьте его на 2 для получения диаметра. То что вы сделали это обратная обработка формулы для площади окружности (площадь окружности = Pi*r^2). С этого момента не требуется никаких других преобразований, если только вы не используете метрическую систему (умножьте числитель формулы для LT на 83,3 и используйте 518,16 м/с для VS для получения мм вместо дюймов) вместо Американской системы измерений.

Для сравнения здесь приведен другой набор формул от Martin Hepperle (1997):

Если вы используете оба набора формул, вы обнаружите небольшое расхождение, это может быть обусловлено новыми исследованиями, проведенными в промежутке между датами публикаций (1973 и 1997).

Выбор резонансной трубы

Идеальная резонансная труба должна иметь слегка расходящуюся трубу коллектора, чтобы поддерживать высокую скорость выхлопных газов возле выхлопного отверстия, затем второй умеренно расходящийся конус и третий круто сходящийся конус, присоединенный к цилиндрической части. Итак, как определить все эти части? По одной. Давайте взглянем на настройку двигателя для гонок.

Что мы хотим?

• Быстрое ускорение.
• Широкий диапазон оборотов двигателя.
• Широкий диапазон мощности в нижнюю сторону.

Это означает, что мы, вероятно, не собираемся развивать максимальных оборотов, на которые способен двигатель, где-нибудь на трассе. Если ваш двигатель способен развивать 25000 об/мин, мы, вероятно, будем использовать только до 20000 об/мин. Взгляните на каждую секцию трубы в вышеупомянутом описании. Поперечное сечение коллектора должно быть, по крайней мере, на 10-15% больше площади выхлопного отверстия. Длина на этой стадии не имеет значения (по крайней мере 8 диаметров), но убедитесь, что она достаточна, чтобы работать с ней. Расходящийся конус должен быть под средним углом для широкой кривой мощности в диапазоне низких оборотов. Цилиндрическая часть должна быть от средней до длинной для широкого диапазона оборотов. Сходящийся конус должен быть под пологим углом, так как мы хотим, чтобы длительность положительной волны была больше.

Какова длина трубы?

Если мы рассмотрим формулы и выберем формулу для длины настроенной выхлопной системы, мы сможем достаточно точно вычислить длину трубы.
Формула для определения длины:

LT = (Eo x Vs) / N, для Американской системы измерений
или
LT = (83.3(Eo x Vs)) / N, для метрической системы измерений.

Где:
LT = длина резонансной трубы, в дюймах или в миллиметрах.
Eo = период открытия выхлопа, в градусах.
Vs = скорость звука (1700 ft/sec или 518,16 м/с на уровне моря).
N = скорость вращения коленчатого вала, в об/мин.

Скажем, например, что у нас есть двигатель, который набирает 25000 об/мин. Мы рассчитываем, что мы будем использовать только 20000 из этих 25000 об/мин и наша длительность выхлопа равна 180 градусам.

Затем мы подставляем это в формулу:
LT = (180 x 1700) / 20000
или
LT = (83,3(180 x 518,16)) / 20000
LT = 15,3 дюймов или 388,46 мм.

Теперь настает момент, когда вы должны принять решение. Некоторые люди говорят, что это расстояние измеряется от выхлопного отверстия, а некоторые говорят, что это расстояние от центра цилиндра. Это ваш выбор, но я беру большее расстояние, от выхлопного отверстия. Запомните, что это не является полной длиной трубы. Это длина от поверхности поршня (в моем выборе) в выхлопном отверстии до центра сходящегося конуса, включая невидимое пересечение сходящихся линий, а не только то, что вы видите. Вернитесь назад и рассмотрите формулы для конусов, чтобы определить эту точку.

Настройка резонансной трубы

Теперь мы подошли к забавной части! Мы возвращаемся обратно на трассу. Теперь мы должны настроить трубу так, чтобы получить оптимальную длину. Хорошо, снимаем трубу! Правильно, снимаем ее. Сначала мы должны настроить двигатель, получить правильные настройки игл смеси, перед тем как беспокоиться о трубе. Здесь мы подходим к вопросу "Что труба не будет делать?" Труба не может исправить плохие настройки двигателя и неправильное соотношение в передаче. Труба не может исправить плохие фазы газораспределения. Некоторые двигатели имеют такие паршивые фазы газораспределения, что никакая труба не поможет им увеличить мощность.

Хорошо, сделаем несколько (2-3) прогонов без трубы. У нас теперь есть правильное соотношение в передаче, правильные настройки игл смеси и топливо, которое мы будем использовать в гонках. Верните трубу на место, обогатите немного смесь (1/4 оборота) и сделайте запуск. Обратите особое внимание на то, что делает двигатель. Если двигатель работает медленнее, что-то неправильно. Если смесь корректная, то труба слишком длинная. Укорачивайте ее на 2-3 мм за раз, пока обороты не начнут увеличиваться (это может быть сделано с помощью выхлопного соединителя). Если труба слишком короткая, двигатель будет работать неровно и настройки смеси будут нестабильными и критическими. Добавьте 2-3 мм за раз (снова с помощью соединителя). Когда труба имеет правильную длину, вы испытаете удивительное волнение. Вы услышите, как двигатель и труба войдут в резонанс. Вы увидите, что ваш скутер ускоряется, как будто вы идете сзади и поддаете ему пинок под зад. Вы успешно настроили резонансную трубу!!!