Помогите мне разобраться в каталитических нейтрализаторах и ограничении выхлопа

Прежде чем делать какие-либо предположения о «теоретической машине», вам нужно собрать огромное количество информации о ней.

Как упомянул Рори, скорость имеет ключевое значение. Мудрые старожилы, такие как Корки Белл, стремящиеся к максимальной объёмной эффективности, говорят, что в идеале скорость на впуске должна составлять около 0,7 Маха, а на выпуске — примерно треть от этого значения. Но любая подобная «сказка для жены» на самом деле основана на большом количестве допущений.

Любое расширение диаметра выхлопной трубы приводит к падению давления, а согласно закону Бойля — Мариотта, можно ожидать и падения температуры. Это означает, что выхлопные газы будут двигаться медленнее и станут холоднее, что само по себе является ограничением. Можно даже «обернуть» выхлопную трубу высокотемпературным изоляционным материалом, чтобы сохранить тепло и скорость, но это может привести к быстрому разрушению, если только вы не используете хорошую аустенитную нержавеющую сталь, например 318 или 321.

С другой стороны, выхлопные газы охлаждаются в процессе движения, поэтому желательно, чтобы выхлопная труба была как можно короче и имела минимальное количество изгибов.

Добавьте к этому ваши цели: лошадиные силы? Крутящий момент? Максимальная эффективность? Автомобиль, которым можно управлять на всех оборотах?

Все эти устройства конкурируют друг с другом. Универсального решения не существует. Требует ли мой регион установки глушителя? Каталитического нейтрализатора? Можно ли безопасно выводить выхлопные газы под двери?

Конструкция выхлопной системы «без правил» представляет собой постепенно сужающуюся воронку, диаметр которой соответствует размеру выходного отверстия коллектора, а затем следует максимально прямой участок, немного расширяющийся по длине, чтобы обеспечить охлаждение без снижения скорости, но при этом достаточно длинный, чтобы обеспечить эффект продувки для лучшего наполнения цилиндров и увеличения крутящего момента.

Вероятно, это практически невозможно сделать на чём-либо, кроме специализированного гоночного автомобиля с узким диапазоном мощности и без учёта «правил» дорожного движения.

Тем не менее есть несколько вещей, которые можно сделать для улучшения любой выхлопной системы или её модификаций. Старайтесь, чтобы путь был как можно более прямым. Избегайте любых изменений диаметра на переходах; они должны быть как можно более плавными. Если необходимо изменить диаметр, постарайтесь сделать переходники с постепенным сужением по длине. Даже фланцы с прокладкой (особенно перед каталитическим нейтрализатором) должны быть плавными.

Диаметр выхлопной трубы не всегда работает именно так. В некоторых двигателях и при определенных оборотах выхлопная труба диаметром 2 дюйма может обеспечивать лучший отвод выхлопных газов, чем труба диаметром 2,25 дюйма.

Важно сбалансировать скорость потока — быстрый импульс выхлопных газов помогает очистить цилиндр от отработанных газов. Поэтому лучше использовать трубу меньшего диаметра — и пропускную способность, которая при высоких оборотах снижается в трубе малого диаметра.

Таким образом, на низких оборотах вам нужен выхлопной патрубок малого диаметра, а по мере увеличения диаметра вы фактически теряете мощность. Но на высоких оборотах вам нужен выхлопной патрубок большого диаметра. Именно поэтому в различных двигателях предусмотрено несколько каналов — например, одна труба открыта на низких оборотах, а другая — на высоких и т. д.

И это без учёта резонанса: настроенный выхлоп настроен таким образом, что выхлопной импульс выходит из системы в точно нужный момент, чтобы обеспечить дополнительную тягу для следующего выхлопного импульса, выходящего из цилиндра.