10. Выпускной коллектор

Выпускной коллектор играет ключевую роль во всех аспектах рабочих характеристик турбо системы. Турбо множество имеет многих и различные обязанности{пошлины} выполнить. Прямые обязанности включают поддержку турбо, руководство выхлопными газами к турбине, держа импульсы давления выхлопного газа, проходящие неповрежденный в устойчивом темпе, и пробующие трудно не позволить любой утечке высокой температуры через разнообразные стены. Достигать этих хозяйственных работ, пылая вишневая краснота, попытка оставаться прямой, не развитие трещин, и вывешивания{висения} в год за годом нет точно назначения для мальчиков. Выпускной коллектор ведет твердую{трудную} жизнь.



Рис. 10-1. Проектируя размножение выхлопа, пожалуйста скопируйте - только убеждаются, что Вы копируете лучшее.

Заявление{Применение}

Заявление{Применение}, или соревнование{конкуренция} или улица с высокими показателями, будет сильно влиять на материальный выбор, стиль проекта, и метод изготовления. Любая турбо система максимального усилия будет формироваться вокруг стиля трубы. изготовленное множество, Одноразовые проекты, по причинам стоимости одним, должно также быть изготовлено. Множество броска{состава исполнителей} - очевидный выбор, когда большое количество частей должно быть сделано.

Критерии конструирования

Сохранение высокой температуры. Ясно, рабочие характеристики турбины частично определены температурой выхлопных газов. Это разумно, тогда, израсходовать некоторое усилие к получению выхлопного газа от камеры сгорания до турбины с наименее возможной температурной потерей. Это существенно верно, хотя силу материалов в поднятых температурах нужно иногда рассматривать и та же самая форма охлаждения обеспеченного. Коэффициент теплопроводности материала - мера способности того материала провести высокую температуру. Так как цель здесь состоит в том, чтобы держать высокую температуру в множестве, разумно пробовать использовать материал с самой бедной способностью передать{переместить} высокую температуру.

Материальный Выбор.

Нержавеющая сталь. Нержавеющие предложения интересная комбинация свойств. Это низко в коэффициенте теплопроводности, который является конечно желательным. Нержавеющая степень 304 - превосходный сваренный выбор легко, стойкая трещина, и относительно легкий работать с. Все нержавеющие материалы имеют очень высокий коэффициент теплового расширения; таким образом, проект, стиль, и припадок нержавеющего множества должны составлять{объяснять} это необычное свойство. Например, нержавеющий выступ торцевого борта, который сверлят совершенно для образца болта выхлопа с отверстиями под болт с .3125 дюймовыми диаметрами, приложенными к головке цилиндра с болтами с .3125 дюймовыми диаметрами будет стричь половину болтов на первом цикле прогрева. Большие-чем-нормальный отверстия под болт поэтому необходимы. Нержавеющая сталь обладает длительным сопротивлением коррозии. Из-за этого и его низкой нержавеющей способности теплообмена заслуживает сильного рассмотрения{соображения} как материальный выбор для выпускных коллекторов с высокими показателями.

Чугун. Железные сплавы предлагают проектировщику много вариантов. В то время как не точно замазка в руках проектировщика, железные сплавы действительно имеют способность, которая будет спрессована в сложные формы.



Рис. 10-2. Вершина уехала: разнообразный проект для парных турбин. Отметьте wastegate в множество и никакое условие для взаимной{грубой} трубы{зонда}. Главное{высшее} право: Типичный бросок выпускного коллектора для V-8. Отметьте связь поперечной трубы{поперечного зонда}, входящую в множество от непосредственно мембраны турбинный вход. Центр: простой, изящный проект для VW GTI двигатели. Левая нижняя часть; Единственный{Отдельный} V-8 турбо проект. Более низкий выступ - связь поперечной трубы{поперечного зонда}. от противоположного блока цилиндров. Правая нижняя часть: Охота Большого блока единственный{отдельный} турбо проект с задним входом для взаимной{грубой} трубы{зонда}

Пределы лежат со способностью изготовителей образца. Процесс броска - единственный жизнеспособный способ сделать выпускной коллектор с широким разнообразием форм секции и стенных толщин. Опытный или вдумчивый проектировщик может использовать в своих интересах эту особенность{характеристику}, чтобы произвести низкую площадь поверхности, тонкостенную, гладкую{плавную}, множество постоянного прохода секции,

Широкое разнообразие железных сплавов существует, но возможно самое полезное для проекта выпускного коллектора - сплав, названный{вызванный} "податливое железо." Особенности{характеристики} податливого железа располагаются от хорошего сопротивления трещины и жаростойкой стабильности формы, чтобы освободить механическую обработку, все с относительно высокой основной{элементарной} силой.

Множества броска{состава исполнителей} остаются территорией производителя объема, из-за расхода создания необходимых образцов и обрабатывания инструментом.

Мягкая сталь. Хотя мягкая сталь не имеет никаких специфических особенностей{характеристик}, которые делают это идеальным выбором материалов выпускного коллектора, это действительно, действительно, делает почти все хорошо. Этот материал недорог, легок на машину{механизм} и сварку, и с готовностью доступен в широком разнообразии размеров и форм. Возможно его самая бедная особенность{характеристика} - сопротивление коррозии. Этому можно помочь значительно металлизацией хрома. Спросите индустриально-качественную металлизацию, которая является много раз более толстой чем декоративный хром. Возможно лучше чем хром - некоторые из современных керамических покрытий.

Алюминий. Из-за бедной жаростойкой силы алюминия и высоко теплопереносящий коэффициент, исключите это как подходящий материал для автомобильного выпускного коллектора. В некоторых плавающих на лодке{севшихся на корабль} заявлениях{применениях}, где выхлоп выходными и разнообразными поверхностными температурами нужно близко управлять, множество алюминия броска{состава исполнителей} с водяными рубашками становится идеальным выбором.

Тепловые Особенности{Характеристики}

Стенная толщина специфического материала будет сильно влиять на теплообмен, в этом, чем более толстый материал, тем более быстрая высокая температура поедет через это. Это кажется вопреки логике на первый взгляд, но рассматривать, как быстро нагреваются, был бы вытянут из высокой проводимости, бесконечно толстого алюминиевого множества, в противоположность очень тонкой части нержавеющих окруженный хорошим изолятором как воздух. Теплообмен непосредственно пропорционален площади поверхности. Поэтому разумно дать значительную мысль хранению выставленной{подвергнутой} площади поверхности выпускного коллектора к абсолютному минимуму. Ясно, чем меньше площади поверхности, тем меньше теплоотдачи. Сокращение количества окружающего воздуха, текущего вокруг выпускного коллектора и турбонагнетателя далее приведет теплоотдачу от системы. Вообще не выполнимо непосредственно обернуть выпускной коллектор с изоляционным материалом, поскольку разнообразный сам материал перегреет на грани разрушения конструкции.

Дальнейшее влияние{результат} на теплообмен из выпускного коллектора - теплораспределение в множестве. Горячих точек в множестве нужно избежать, потому что они могут быстро качать большую высокую температуру. Они созданы резко поворачиваемыми пересечениями или слишком многими импульсами выхлопа через один сегмент множества, Имеют в виду, что перепад температур между внутренней и внешней частью множества - сила, которая выдвигает{подталкивает} высокую температуру через множество.

Обращение

Обратный ход потока выхлопного газа назад в камеру сгорания в течение перекрытия клапанов называют обращением. Создание аэродинамического барьера{преграды}, который приводит обратный поток все же, не препятствует направленно-наружу-плавным газам, может заплатить дивиденды на рабочих характеристиках.

Стиль Размножения

Вообще, намного большая свобода существует в выборе разнообразных стилей, когда множество изготовлено. Эти выборы располагаются от простого стиля регистрации{бревна}, к равной длине, множественной трубе{множественному зонду}, стилю индивидуального рабочего колеса.



Рис. 10-3. Длительность{долговечность} выпускного коллектора может быть под влиянием базовой конструкции. Множество стиля регистрации подчинено, чтобы больше нагреть злоупотребление и тепловое расширение чем торцевой борт отдельной трубы{отдельного зонда}. Наложившиеся импульсы высокой температуры в стиле регистрации{бревна} создают дополнительные горячие точки и большее расширение.



Рис. 10-4. Конус антиобращения может предложить приведение в обращении выхлопного газа, в течение перекрытия клапанов. Конус создает частичный барьер{преграду} к обратному ходу потока.

Большое количество исследования было сделано на выгодах рабочих характеристик различных разнообразных стилей. Большинство этого исследования, плюс, огромные усилия, помещенные в последнюю эру автомобилей Гран при с турбинным двигателем, сильно указывают, что лучшее размножение - множественная труба{множественный зонд}, индивидуальный стиль рабочего колеса.

Размеры трубки{системы трубопроводов}. Почти все заявления{применения} турбо к существующему двигателю. Поэтому, выбор размеров трубы{зонда} будет обычно продиктовать порт{канал} ее и размер турбинного входа на турбонагнетателе. То, где четкий выбор не существует, лучше выбирать меньшие из доступных размеров, таким образом увеличивающаяся скорость выхлопного газа.

** ПРАВИЛО{ПРАВЛЕНИЕ}: Когда выбор существует относительно размера трубы{зонда}, всегда выбирать меньшее, держать газовые скорости высоко.

Рис. 10-5. Четыре в один проекты для 4-или двигатели с 8 цилиндрами



Рис. 10-6. Пример хороших, компактных множеств. Эти проекты также используют сварку els.



Рис. 10-7. Торцевой борт традиции V12. Острые пересечения не идеальны для мощности{степени}. Длинные трубы{зонды} коллектора собираются испытывать большое тепловое расширение, требуя гибких фиксаторов груза на турбинах.

Силой множества будут управлять в значительной степени стенной толщиной материалов. В изготовленном множестве, где стенная толщина понижается ниже .09 дюймов, может быть необходимо поддержать турбо фиксатором груза или маленькой сборкой связки. Тепловое расширение множества будет иметь тенденцию перемещать турбо вокруг как циклы высокой температуры вверх и вниз. Таким образом, крепление должно иметь некоторую степень{градус} гибкости, поддерживая вес турбо. Трубы{зонды} склонности бородка доступны в широком разнообразии размеров, чтобы встретить{выполнить} потребности таможенного изготовителя торцевого борта. Они - вообще высококачественные пункты{изделия} и могут быть изготовлены в любое турбо множество стиля связки-змей, которое воображение может вызвать в воображении.

Вариация множества трубы{зонда} может быть построена основанная на части литой стали, названной эль сваркой. Сварка els - в основном индустриальное гидравлическое оборудование, используемое обычно в нефтяной скважине и других подобных заявлениях{применениях} тяжелого режима. Эти els доступны в разнообразии размеров и радиусов, и или в мягкой стали или в нержавеющий. Хотя тяжелый и дорогой, сварите els, может использоваться, чтобы сформировать надлежащее множество высокой силы. Сварка els измерена согласно внутренним диаметрам спецификации то есть, трубы.



Рис. 10-8. Дикий парный турбо Четырехкамерный карбюратор Джима Феулитига 4 показал некоторые из лучших торцевых бортов, когда-либо построенных{смонтированных}. Отметьте особенно гладкие{плавные} коллекторы.



Рис. 10-9. Сварка эль множество. Отметьте сокращения{отрезки} в выступе, чтобы избежать искривления на тепловом расширении.



Рис. 10-10. Сварите эль множества как функциональное произведение искусства



Рис. 10-11. Приспособление сварке els вместе, чтобы сформировать тройные турбо выпускные коллекторы Ягуара

Номинальный размер трубы Радиус изгиба Вне диаметра Внутренний диаметр Стенная толщина

1/2 1 1/2 .840 .622 .109

3/4 1 1/8 1.050 .824 .113

1 1 1/2 1.315 1.049 .133

1 1/4 1 7/8 1.660 1.380 .140

1 1/2 2 1/4 1.900 1.610 .145

2 3 2.375 2 067 .154

2 1/2 3 3/4 2.875 2.469 .203

3 4 1/2 3.500 3.068 .216

Таблица 10-1. Сварите эль карту выбора для 90 ° коленчатых патрубков (дюймы)
Номинальный размер трубы Длина Номинальный размер трубы Длина

3/4 x 3/8 1 1/2 2 x 3/4 3

3/4 x 1/2 1 1/2 2 x 1 3

1x 3/8 2 2 x 1 1/4 3

l x l/2 2 2 x 1 1/2 3

1 x 3/4 2 2 1/2 x 1 3 1/2

1 l/4 x 1/2 2 2 1/2 x 1 1/4 3 1/2

1 1/4 x 3/4 2 2 1/2x 1 1/2 3 1/2

1 1/4 x 1 2 2 1/2 x 2 3 1/2

1 1/2 x 1/2 2 1/2 3x1 3 1/2

1 1/2 x 3/4 2 1/2 3 x 1 1/4 3 1/2

1 1/2 x 1 2 1/2 3x 1 1/2 3 1/2

1 1/2 x 1 1/4 2 1/2 3 x 2 3 1/2

3 x 2 1/2 3 1/2

Таблица 10-2. Сварите эль карту выбора для концентрических и эксцентриковых редукторов (дюймы)

Множество Броска{Состава исполнителей}

Процесс броска предоставляет себя более простым проектам, в значительной степени благодаря сложностям и затратам образцов. Эти проекты обычно принимают стиль регистрации, хороший множествами для продукции{производства}, но не совсем настолько хороший для максимальных рабочих характеристик. Необходимо понять, что множество броска{состава исполнителей} может поставить очень хорошие рабочие характеристики, но это не аппаратные средства гоночного автомобиля.

Интегрирование Wastegate

Рано в планировании проекта выпускного коллектора, рассмотрение{соображение} нужно дать местоположению, и регулированию на сливе к, wastegate. Принципы, вовлеченные в объединение wastegate в систему - то, что регулирование на сливе к wastegate должно произойти{встретиться} после того, как все импульсы выхлопа достигнули турбо, были объединены в одну трубу{зонд}, и путь потока должна быть упрощена.



Рис. 10-12. Простая адаптация промышленного выпускного коллектора к турбо заявлению{применению}. Бас крепления турбо изготовлен от стальных пластин и сварен в место.



Рис. 10-13. Интегрирование wastegate в выпускной коллектор



Рис. 10-14. Тойота двигатель четырех цилиндров GTP была одним из самых успешных двигателей с турбинным двигателем когда-либо. Две из причин были гладким{плавным} торцевым бортом и интегрированием wastegate в турбинный кожух под идеальным углом.

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.

следующая страница>