Двигатель внутреннего сгорания является сложным механизмом, функционирование которого определяется каждой деталью. Турбированные моторы имеют усложненную конструкцию в сравнении с атмосферными. В статье рассмотрен даунпайп: что это, как функционирует и для чего используется.
Общие особенности
Следует отметить, что встречается недопонимание вследствие того, что многие путают даунпайп с аппайпом. Поэтому прежде всего нужно разобраться с тем, что это.
Даунпайп представляет собой компонент выпускной системы турбомоторов в виде трубы особой формы, служащий для соединения выхлопной трубы с турбиной с целью отвода выхлопных газов от последней. То есть — это труба от холодной части турбины к выхлопной трубе.
Аппайп представляет собой трубу для подвода выхлопных газов к горячей части турбины от выпускного коллектора.
Таким образом, аппайп нагнетает выхлопные газы в турбину, а даунпайп отводит их. Следовательно, обе детали применяются на турбированных двигателях.
Принцип функционирования
Для понимания принципа работы даунпайпа (что это дает) следует рассмотреть теоретические основы выпускных систем турбомоторов. По утверждению инженера турбосистем Garret, Джея Каванау, по принципу функционирования выпуска турбодвигатели отличаются от «атмосферников».
На вторых стремятся обеспечить максимально возможную скорость выхода выхлопных газов с целью продувки цилиндров путем установки коллектора минимально возможного диаметра. В отличие от них, в турбодвигателях создают наибольшую скорость потока перед турбиной, то есть в коллекторе. Это необходимо для как можно более ранней раскрутки ее крыльчатки, что обеспечивает значительно большую прибавку производительности, чем продувка цилиндров.
Вследствие этого коллектор здесь имеет окна меньшего диаметра. После турбины, наоборот, необходимо максимально понизить давление. Для этого требуется труба как можно большего диаметра. Это определяет эффективность использования давления над турбиной. То есть принцип функционирования турбины основан на разнице давлений до и после нее. Чем она больше, тем лучше выходные параметры (давление во впускном коллекторе, отклик, определяющий диапазон функционирования турбины).
Помимо этого, диаметр выпуска определяется потоком выхлопных газов, зависящим от мощности мотора. То есть существует предельный диаметр для определенной мощности, значения выше которого не дают прибавки производительности. Так для 250 л. с. достаточно выпуска в 2,5 дюйма, для 300 л. с. – в 3 дюйма, при 400–450 л. с. 3-дюймовую трубу используют уже над турбиной.
Конструкция
Теперь, когда понятно, что такое даунпайп в автомобиле, следует рассмотреть конструкцию выпускной системы, частью которой он является.
Перед даунпайпом установлен конус начальным диаметром, равным выходу из турбины, и конечным диаметром, равным диаметру выхлопной трубы. Угол расхождения его стенок составляет 7–12°.
Кроме того, в выпускную систему выводят вестгейт. Рекомендуется выводить поток газов от него отдельно от выпуска, однако ввиду высокой стоимости и неэкологичности такое решение обычно не используют на уличных машинах. Соединять вестгейт с выпуском следует за 12–18 дюймов от турбины для минимизации потерь, вследствие нарушения потока выхлопных газов из-за слияния.
Что касается конструкции остальной части выпуска, следует избегать сужений трубы либо делать их как можно дальше от турбины. Нужно учитывать, что после катализатора температура газов выше, вследствие чего рост давления и потеря тепла по мере продвижения газа по выпуску не так существенны.
Наконец, следует знать, что продувку цилиндров невозможно обеспечить ниже турбины. Она существует только в коллекторе в месте слияния потоков из цилиндров. Следовательно, не нужно увеличивать скорость потока в выхлопной трубе. Это лишь повлечет увеличение противодавления. Для его сокращения необходимо подобрать трубы правильного и равномерного на всем протяжении диаметра без изгибов. Катализаторы следует заменить на пламегасители либо подобрать вариант с низким сопротивлением. Наконец, желательно использовать прямоточную систему.
Классификация
Даунпайпы можно дифференцировать на заводские и нестандартные. В настоящее время в производстве находится множество автомобилей с турбированными двигателями, имеющими рассматриваемую деталь в стоке.
Тюнинговые даунпайпы, следовательно, необходимы, прежде всего, в случае переделки атмосферного двигателя в наддувный для соединения турбины с выпускной системой с целью отвода газов от нее. В атмосферном двигателе выпускной коллектор соединен непосредственно с выхлопной трубой.
Однако для повышения производительности турбированных моторов также целесообразно использовать нестандартные компоненты. Это объясняется тем, что оригинальные даунпайпы с данной точки зрения имеют неоптимальную конструкцию.
Это заключается в следующем:
- Во-первых, в том, что многие варианты характеризуются резким сужением диаметра после фланца, прилегающего к турбине. Это дает эффект воронки, вследствие которого на данном участке значительно снижается скорость потока воздуха.
- Во-вторых, заводские даунпайпы могут быть резко изогнуты (до 90°), что также затрудняет движение воздушного потока.
Наконец, еще одним препятствием для него в оригинальной конструкции является катализатор. Эта деталь, служащая для очистки выхлопных газов, затрудняет их выход из цилиндров. Таким образом, установка нестандартного даунпайпа более совершенной конструкции сама по себе повышает производительность мотора, обеспечивая лучший отвод воздуха от турбины и меньшее давление. К тому же, за счет сокращения сопротивления он способствует снижению температуры крыльчатки, что положительно сказывается на надежности.
Еще более востребован тюнинговый даунпайп в турбомоторе в случае повышения давления наддува. Это приводит к возрастанию скорости воздушного потока, и стандартная деталь вследствие неоптимальной конструкции не позволяет раскрыть данную прибавку производительности и ведет к повышенному нагреву турбины.
О различиях стоковой и тюнинговой деталей можно судить на примере даунпайпа TSI VAG. В чем же их различия? По сравнению со стандартным даунпайп на 1,8 л, мотор имеет больший и равномерный диаметр. Он предлагается как с катализатором, так и без него.
Выбор
Вышеприведенный материал дает понимание о критериях выбора даунпайпа. Помимо этого, при самостоятельном выборе компонентов для тюнинга нужно учитывать, что названные детали производят с точной проработкой для каждой модели автомобиля. И если для машин с развитой индустрией тюнинга на рынке представлено множество вариантов, в том числе рассчитанных на совмещение со стандартными деталями, то для обычного, например, бюджетного автомобиля, найти подходящую деталь может быть весьма трудно. Более того, при сложном тюнинге для серьезных проектов нередко изготавливают уникальные компоненты, в том числе и даунпайп, с учетом параметров конкретного автомобиля.
Установка
Как видно из вышеприведенного материала, даже при тюнинге для получения максимального эффекта следует использовать комплексный подход, то есть менять детали комплектом (в данном случае коллектор, аппайп, даунпайп, катализатор, выхлопную трубу). Хотя это не обязательно. Можно получить небольшой прирост производительности, установив один даунпайп. Что это дает, позволяют судить отзывы. Целесообразность комплексного подхода обусловлена также тем, что даже при установке одной детали придется перенастраивать мотор путем чип-тюнинга.
При переделке атмосферного мотора в турбированный в любом случае придется менять все детали и устанавливать недостающие.