Тепловое Расширение

Изменения{Замены} в форме множества как его температурные повышения от окружающего до действия нужно рассмотреть в течение расположения. Вызванное высокой температурой искривление может вызвать серьезные проблемы с постоянными утечками газа выхлопа. Искривление вызвано неравным температурным распределением через материал множества. Как пример, выступ торцевого борта не будет достигать той же самой температуры как сегмент трубки{системы трубопроводов} или коллекторов; поэтому, это не будет изменять длину так. Эти переменные изменения{замены} в длине вызовут искривление, если они не будут объяснены в проекте. Каждый выступ порта{канала}, например, должен быть отдельным от других.

Рис. 10-15. Искривление Tempera-ture-induced: торцевой борт вызван деформировать из-за нечетного температурного распределения между трубами{зондами} и выступом. Устанавливание должно разъединить выступ в так много сегментов, как есть порты{каналы}.

Рис. 10-16. Тепловое расширение может сломать болты торцевого борта. Этого можно избежать, делая отверстия под болт, прогрессивно большие как их расстояние от центра разнообразных увеличений.

Тепловые особенности{характеристики} расширения будут требовать внимания к размерам отверстия под болт, особенно в головке цилиндра. Напряженный, образцы болта жесткого допуска могут фактически вызвать неисправность cоединителя, помещая cоединители при серьезном закреплении, когда множество достигает максимальной рабочей температуры. Решение этой проблемы увеличивает диаметр отверстия пристанища, поскольку это становится более далеким от центра множества. Это существенно, когда нержавеющая сталь - используемый материал. На длинных двигателях, как рядные шесть цилиндров, проектировщик должен рассмотреть использование двух множеств, с соединениями от трубчатого соединения{сустава} гибкого шнура. Этот тип соединения{сустава} скольжения обычен на самолете и больших стационарных двигателях.

Cоединители

Выбор cоединителей - двукратное решение. Высокая температура, вовлеченная в специфическое соединение{сустав} определяет выбор материала, в то время как тип соединения{сустава} определяет, используются ли болт или стойка.

Идея скреплять части в рабочих температурах, вызванных утонченной системой турбонагнетателя - причина для некоторой мысли. Почти любой мягкой стали будут готовить его удовольствие высокой температуры из этого. Мягкая сталь в конечном счете окислит к сути, где cоединители подвергнуты действию коррозии фактически к основным материалам, Кадмирование сгорит в этих температурах. Самое разумное решение проблем cоединителя - нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь скрепляет работу болтами лучше над температурами выше 1200°F. Ниже этого, нержавеющий хорошо, но не рентабельно.

Рис. 10-17. Коллекторы чугуна, подходящие для 4 - и торцевые борты с 8 цилиндрами

В зависимости от стиля соединения{сустава}, три cоединителя возможны: стяжной болт, стойка, или болт. Наблюдайте{соблюдайте} следующие руководящие принципы:

• стяжной болт с гайкой (подстав-болт-штока, например) - всегда первый выбор,

• стойка, закрепленная в приемнике, на который нарезают резьбу (головка цилиндра к выпускному коллектору, например) - приличный второй выбор,

• Последний и ясно меньше всего - болт, завинченный в приемник, на который нарезают резьбу. Это соединение{сустав} не может остаться напряженным если не обеспечено{не защищено} с проводом безопасности. Использование на] y как последнее прибежище.

Большой, тяжело, плоские шайбы необходимы, как являются пружинными шайбами. Забудьте использовать любую форму пружинной шайбы пружины; поскольку удовольствие высокой температуры просто приготовлено. Пружинные шайбы стиля люфта, с наклонными плоскостями, гребнями, или зазубренностями, являются единственными пружинными шайбами, которые являются оставшимися в живых.

Нержавеющие механические контргайки в состоянии держать положительный замок в высокой температуре. Контргайки медного сплава не могут сократить температуру; они просто прогибаются.

** ПРАВИЛО{ПРАВЛЕНИЕ}: Скрепленное болтами турбо соединение{сустав} - неисправность. Дайте им ваш лучший выстрел{попытку}.

Прокладки

Хотя функция прокладки кажется очевидной, прокладка может также использоваться как своего рода тепловой барьер{преграда}. Некоторое соединение{сустав} нуждается в прокладках для уплотнения, в то время как другие извлекают выгоду исключительно из приведения теплообмена. Сопрягаемые поверхности двух частей, работающих в приблизительно той же самой температуре не обязательно нуждаются в прокладке. Турбо дополнительное приспособление к множеству - такое соединение{сустав}. wastegate дополнительное приспособление - как раз наоборот, однако желательно привести высокую температуру около wastegate диафрагмы, улучшать продолжительность жизни диафрагмы. Прокладка здесь служит полезным блоком высокой температуры. Это то же самое условие{состояние} существует в соединении{суставе} выхлопной трубы на турбо и wastegate трубу{зонд} отверстия к wastegate.

Прокладки очевидно берут серьезное избиение в любой системе выпуска. Присутствие турбо не помогает ситуации. В определенных ситуациях, где качество пропусков механической обработки, лучшее решение проблемы прокладки состоит в том, чтобы пропустить прокладку. Это особенно жизнеспособно между двумя поверхностями чугуна. Стальные Диапазоны вверх 1/2 толстого дюйма вероятно будут достаточно устойчивы, чтобы изолировать длительный без прокладки.

Рис. 10-18. Превосходный выхлоп, провешивающий детали относительно единственного турбо V-8

Когда прокладка очевидно требуется, металл/стекловолокно/металл расщеплялся, тип - возможно лучшая универсальная комбинация уплотнительной прокладки и изолятора для огнеупорной окружающей среды турбо. Простая прокладка окраски{пятна} "меньше стальной пленочной" или отожженной медной прокладки - также превосходный выбор. Последние два обычно .02-.03 дюймов толщиной и могут изолировать хорошо, где поверхности немного нерегулярны, или присоединяющиеся части не достаточно жестки, чтобы работать без прокладки. Все остальное нужно рассмотреть из только временного значения. Вообще, все-волоконных прокладок нужно избежать, поскольку ни один из волокнистых материалов не показывает длительную длительность{долговечность} относительно высокой температуры.. Деньги провели{потратили} на хорошее качество, прокладки на основе металла спасут{сэкономят} много головных болей и выпустят утечки.

Устранение прокладок - действительная цель проектирования. С толстыми выступами и осторожной обработкой поверхности, вообще говоря, может быть устранено большинство прокладок. Есть элемент логики к идее, которую отсутствующая прокладка не может унести.

И Кроме того...

Что составляет надлежащий выпускной коллектор?

Выпускной коллектор - сложное осуществление{упражнение} проекта, вовлекающее много параметров. Единственный{отдельный} самый важный параметр - материал, и чугун - лучший материал для типичных уличных заявлений{применений}. Простая сталь - самый бедный выбор, потому что это окисляет быстро в высоких температурах, отслаивается, и в конечном счете раскалывается. Внутреннее упрощение важно, избегать насосных потерь. Другая критическая особенность проекта - скорость потока. Выхлопной газ не должен быть вызван убыстриться и замедляться, так как это потеряет значительную энергию, иначе доступную для турбины. Гладкий{плавный}, постоянно-скоростной поток идеален. Сохранение высокой температуры важно. Чем больше высокой температуры, которая может быть сохранена в множестве, тем меньше часть тепловой инерции полного турбо отстают. Проект, который позволяет импульсам выхлопного газа достигать турбины в регулярно раздельных интервалах, идеален, но труден достигнуть.

Рис. 10-19. Отметьте "загибание" выпускного коллектора на этом 1986 двигатель YBB, приспособленный с турбо. Это размещение разрешило необычно компактное расположение, поддерживая{обслуживая} гладкий{плавный} проект 4-into-l.

Рис. 10-20. Одна из ранней Тойоты двигатели GTP с красивым слесарным делом во всех отношениях. Это расположение заслуживает исследование. Отметьте wastegate отвод труб{зондов} от выпускного коллектора как раз перед турбинным кожухом, и относительно маленькими трубами{зондами} торцевого борта. Отметьте также тепловые компенсационные швы только выше wastegate, где выхлопные трубы вписываются в ноги{опоры} связи Y без того, чтобы быть сваренным.

Соединение{Сустав}, связывающее турбо с помощью интерфейса имеет какие-нибудь проблемы надежности?

Прокладки между выпускными коллекторами и турбинами часто ненадежны из-за экстремальной высокой температуры. Самое практическое решение этой проблемы - поверхности указа точности та изоляция без прокладок.

Системы выпуска

Современный автомобиль с турбинным двигателем принес новое значение к сроку{термину} "система выпуска с низким противодавлением," с ее коннотацией низкого обратного давления. Современная система выпуска также неизменно имеет каталитический конвертер, с его значением высокого обратного давления. На первый взгляд, эти два пункта{изделия} несколько имеют разногласия друг с другом. На последний взгляд, ситуация немного лучше чем вообще веривший. Если бы турбо могло бы усилить и диктовать сроки{термины;условия} для проекта систем выпуска, это категорически заявило бы: Ни один! Если агенты ФБР могли бы усилить и диктовать проект систем выпуска (который они могут, иметь, и продолжат делать), они заявили бы, что лучшая выхлопная труба - тот, из которого ничто не выходит. Где-нибудь между этими двумя несходной ложью требований очень хорошая система выпуска для уличного использования, которое будет держать обе стороны{партии} счастливыми. Хорошо, относительно счастливый.

Рис. 11-1. Лучший выхлоп для турбо - наименьшее количество выхлопа.

В наших целях, мы назовем систему выпуска всем после турбо. Фактически все турбины требуют специальных выхлопных труб. Запас{акция}, нетурбо выхлопные трубы не сокращают это. Редко сделайте aftermarket выхлопные трубы оказываются удовлетворительными также. Система выпуска - накопление оптимизированных, тщательно продумал особенности. Цель, которая должна быть встречена{выполнена} в корреляции этих особенностей проекта, - создание чистого управления{бега}, приемлемого уровня шумов, выхлопная труба "самое низкое обратное давление".

** ПРАВИЛО{ПРАВЛЕНИЕ}: Назад давление в системе выпуска является злым.

Рис. 11-2. Турбины не любят назад давление; ниже лучше. Отметьте отдельные выхлопные трубы для wastegates.

Рассмотрения{Соображения} Проекта

Соединение{Сустав} турбо-к-выхлопной-трубе. Эта часть системы выпуска подчинена температурам, располагающимся до 1500°F коэффициент{множитель}, который диктует большую часть конфигурации компонентов. Это - возможно наиболее высоко{наиболее чрезвычайно} подчеркнутая секция системы выпуска. Поэтому, сила имеет первостепенное значение. Сила начинается с толщины турбинного выходного выступа. Этот выступ может возможно быть столь же толстым как 1/2 дюйм и все еще призвать к дополнительным ребрам или фиксаторам груза.

Рис. 11-3. Ребра жесткости между каждым cоединителем очень увеличат длительность{долговечность} выступа-к-соединению-труб.

Поскольку выступы не остаются плоскими в течение сваривания, сцепляющуюся поверхность к турбине нужно заставить всплыть до установки. Сваривание вообще вредно для основного компонента сплава, ослабленное условие{состояние} таким образом существует в сварке выступа/трубы. Легкий путь вокруг этого слабого пункта{точки} состоит в том, чтобы сварить трубу{зонд} в выступе и только периодически на внешней стороне, делая слабые прерывистые сегменты.

Основной{Элементарный} размер трубы{зонда}. легко стать очень обеспокоенным на соответствующих трубах большого диаметра в систему выпуска. " Большее лучше" не имеет место. Как обозначено в Главе 5, есть скорость выхлопного газа, которая не должна быть превышена. Я собираюсь предлагать, что для вычислений выхлопа, эта скорость является приблизительно 250 футами/секундами. Значительное расширение выхлопного газа из-за температурного увеличения также требует существенного увеличения желательного объема выхлопной трубы. Трубы{зонды} для горячего газа на стороне выхлопа должны поэтому быть большими чем трубы{зонды} для более прохладной стороны впуска. Базируйте вычисление на тех же самых условиях{состояниях} что касается труб{зондов} впуска, но используйте максимальную скорость 250 футов/секунд, а не 450 футов/секунд. Чтобы измерять выхлопную трубу, Вы можете придерживаться этой скорости выхлопного газа или простой директивы отбора диаметра трубы{зонда}, на приблизительно 10 % большего чем турбинный выходной диаметр. Иллюстрация{фигура;число} 11-4, размер выхлопной трубы против забойного давления, предлагает хорошую направляющую выбору адекватного размера выхлопной трубы.

Рис. 11-4. Приблизительное проходное сечение выхлопной трубы для выхода удельной мощности

Рис. 11-5. Турбинные выходные фланцевые соединения не должны быть сварены полные 360" на внешнем соединении{суставе}.

Положение{Позиция} конвертера. Положение{позиция} каталитического конвертера заперто согласно закону. Конвертер должен остаться в оригинальном{первоначальном} положении{позиции}. Сделайте самостоятельно пользу{покровительство} и оставьте это в покое. Современные конвертеры матричного стиля не очень ограничительны, Большинство модулей{блоков} внесет вклад, меньше чем 2 пси к общему количеству назад оказывают давление в выхлопной трубе. Это приемлемо.

Добавляя каталитический конвертер к системе, не предварительно столь оборудованной, поместите конвертер как близко к турбо насколько возможно, помогать рабочей температуре досягаемости конвертера быстро.

Рис. 11-6. Хороший пример соответствующей трубки{системы трубопроводов} выхлопа в доступном пространстве, поддерживая{обслуживая} адекватную трубу{зонд} измеряет и изгибы бородка. Это также показывает хорошую связь Y, комбинирующую{объединяющую} две турбинных отводящих трубы.

Положение{Позиция} датчика кислорода. Датчик кислорода идеально хочет быть как близко к камерам сгорания как температурные пропуска. При большинстве обстоятельств, где турбо вовлечено, датчик кислорода должен быть немедленно хвостовой частью турбо.

Компенсационные швы. Широкие температурные колебания, испытанные выхлопной трубой двигателя с турбонаддувом вызывают несколько большее тепловое расширение чем, иначе имел бы место. Разрешение выхлопной трубы расширяться и заключать контракт без сдержанности таким образом становится жизненно важным, избегать раскалываться вызванный тепловым расширением, вызванным, связывая{обязывая}.

Рис. 11-7. Тепловому расширению системы выпуска нужно позволить избежать раскалываться.

Рис. 11-8. Соединение{сустав} в передаче. должен быть гибким.

Рис. 11-9. Качнутое соединение{сустав} выхлопной трубы является самым простым и наиболее универсальным{наиболее разносторонним} из всего соединения{сустава}.

Степень{Градус} гибкого шнура может быть встроена в выхлопную трубу, с разводками, используемыми как соединители для сегментов трубы. Разводки разрешают легкое угловое регулирование также. Зажим трубы может также с готовностью служить анкером кронштейна

Кронштейны. Столь же простой, как идея может иметь вывешивание{висение} выхлопной трубы под автомобилем, Вы нуждаетесь только во взгляде под Ferrari, чтобы получить хорошее чувство для факта, что к этому предмету можно отнестись очень серьезно. Несколько проблем неожиданно возникают, должным образом определяя местонахождение выхлопной трубы. Вибрация, высокая температура, двигатель, трясущий движения, тепловое расширение, и проект кронштейна - все проблемы, к которым нужно обратиться прежде, чем каждый имеет длительную, ненеприятную выхлопную трубу.

Вибрация может обычно заглушаться частыми кронштейнами и мягкими пятнами. Мягкие пятна - соединение{сустав} гибкого шнура, которое не будет передавать вибрацию. Качнутое соединение{сустав} - пример мягкого пятна.

Высокая температура - только проблема, если уязвимый компонент - в пределах диапазона. Вообще, намного лучше изолировать пункт{изделие}, который может повреждаться, а не выхлопная труба непосредственно. Высокая температура может повредить такие вещи как undercoating, волоконные материалы, и окрашенные поверхности. Немного времени провело{потратило} поиск таких уязвимых вещей, и обеспечение нескольких экранов окажется ценным в конечном счете. Простой экран листового металла обеспечит температурное снижение нескольких сотен степеней{градусов}.

Рис. 11-10. Разводки, или отдельно или в кратных числах, могут использоваться как соединение{сустав} гибкого шнура.

Рис. 11-11. Простой кронштейн с зажимом

Стили глушителя, размеры, и номер{число}. Вообще говоря, глушитель будет наибольшим единственным{отдельным} ограничением в системе выпуска. К сожалению, требования низкого давления зазубрины и заглушения обычно имеют разногласия друг с другом. Разумный компромисс может быть достигнут чаще всего с несколькими большими глушителями. Потребность держать большие проходные сечения через все секции системы выпуска может часто, он встретился, устанавливая глушители параллельно. Осмотрите проходное сечение, доступное в каждом случае и убедитесь, что сумма площадей поперечного сечения превышает основную{элементарную} область трубы{зонда}. Это заплатит дивиденды, чтобы сделать проходные сечения глушителя на приблизительно 25 % больше чем основная{элементарная} труба{зонд}, поскольку коэффициент увлечения в глушителе обычно довольно потерт.

Рис. 11-12. Умное все же эффективный проект глушителя низкого ограничения от Суперуловителя.

Рис. 33-13. Ведущий потоком глушитель предлагает низкое ограничение выхлопного газа с адекватным подавлением шумов.

Выбор стилей глушителя ограничен прямым - через типы стеклянного пакета или относительно популярные "турбо" глушители. Вообще, прямо - через объединяются, предложение лучше текут способность, в то время как турбо глушители стиля перегородки обеспечивают превосходящее заглушение, Стакан{Стекло} - или модули{блоки} стального пакета имеет репутацию сжигания материала заглушения в раннем возрасте. Достаточно странно, турбо драматично расширяет{продлевает} продолжительность жизни этих глушителей, поскольку это вынимает большую высокую температуру, которая иначе сделала бы повреждение{ущерб}.

Два типа ядер популярны в модулях{блоках} стеклянного пакета: сверлимый и louvered. Сверлимые ядра имеют намного более чистое, таким образом менее ограничительное, путь потока. Если модули{блоки} сверл-ядра оказываются недостаточными, работа глушителей louvered-ядра лучше когда течется назад.

Рис. 11-14. Вершина: Параллельные глушители стеклянного пакета текут хорошо и предлагают низкое ограничение. Основание: Это расположение глушителя может предложить преимущество в напряженных пространствах.

Рис. 11-15. Глушители стеклянного пакета сделаны в двух различных{других} стилях, сверл-ядре и louvered-ядре. Сверл-ядро выше.

Опасение относительно чрезмерного шума с прямым - через глушители обычно действительно. Дело обстоит не так с двигателем с турбонаддувом, поскольку турбо одно можно счесть приблизительно одной третью глушителя.

Интегрирование Wastegate. wastegate, обсужденный более экстенсивно в Главе 12, не представляет никаких специальных требований относительно заглушения, но действительно создает возможность, которая может бенефис. В любом оборудованном каталитическим конвертером автомобиле, разрядка wastegate должна быть отложена в выхлопную трубу перед конвертером, потому что весь выхлопной газ должен пройти через конвертер. Где никакой конвертер не требуется, возможность существует, чтобы сделать полностью отдельную выхлопную трубу исключительно для wastegate. Простой глушитель может оказаться необходимым держать шум в определенных рамках, когда система - в максимальном стимулировании{бусте}. Значение в создании отдельной выхлопной трубы вот - то, что это эффективно{фактически} увеличивает полное проходное сечение системы выпуска. Вообще, wastegate будет более уверенным в реакции и несколько более эффективным в управлении давлением наддува когда сопровождается его собственной выхлопной трубой.

wastegate труба{зонд} отверстия или выхлопная труба перенесут необычно большие колебания в рабочей температуре. Эта ситуация существует, потому что wastegate закрыт большинство времени, и труба{зонд} отверстия будет таким образом холодна, так как никакой поток выхлопных газов не присутствует. Как только wastegate открывается, вся труба{зонд} отверстия испытывает быстрое повышение температуры.

Рис. 11-16. Отдельная выхлопная труба, для wastegate является лучшим.

Рис. 11-17. wastegate труба{зонд} отверстия переносит наиболее от тепловое расширение; изменения{замены} длины должны быть приспособлены{размещены}. Отметьте руководство{направление} разводки для лучшей изоляции, если не работающей под стимулированием{бустом}, из-за нормального обратного давления в выхлопной трубе.

Это колебание произойдет{встретится} каждый раз, wastegate открывается. Это требует, чтобы проект трубы{зонда} отверстия был таким, что это может расшириться и заключить контракт, не помещая себя в стимулирование трещины, связывают{обязывают}. Компенсационные швы могут взять форму качнутых или проревевших связей. Мембраны, чтобы доказать длительный длительный, должны быть нержавеющей сталью и крепкой конструкции{строительства}. Материал должен быть минимумом .03 дюймов толщиной, мембраны должны быть поддержаны, чтобы устранить вибрацию, или это будет терпеть неудачу из-за металлической усталости.

Материалы и концы. Мягкая сталь - полностью адекватный материал для конструкции{строительства} системы выпуска. Нержавеющая сталь, в то время как отчетливо превосходящее, представляет проблему получения всех компонентов системы от этого материала. Нержавеющие трубы{зонды}, сваренные к глушителям мягкой стали достигают немного для длительной длительности{долговечности}.

Рис. 11-18. Этот wastegate на Хонде CRX установлен дистанционно от выпускного коллектора для того, чтобы упаковать причины.

Cоединители и прокладки. Вместе скрепленное болтами соединение{сустав} - конечно самые неприятные части любой системы выпуска. Если должным образом формируется, cоединители и прокладки, которые скрепляют соединение{сустав}, могут пойти длинный путь к страхованию, которым это соединение{сустав} остается в обслуживании{службе} без неисправности. Создание правильной установки - в значительной степени вопрос нескольких do's и don'ts, перечисленного{внесенного в список} в Главе 10.

Выступы. Выступ имеет двукратную ответственность хранения прокладки, надежно зажатой всегда и страхуя, что труба{зонд} выхлопной трубы получает адекватную поддержку. Эти требования легко отвечены при использовании выступов 3/8 дюйм, толстый или больше. Маленький выступ, типа для wastegate, может выжить столь же тонкий как 5/16 дюйм. Вообще, чем более толстый выступ, тем дольше это и его прокладка останутся там.