Как определить фазу выпуска в мопеде не разбирая двигатель.

Рано или поздно даже самый старый обладатель мопеда задумывается о том, как улучшить свой дырчик. Вот и я тоже решил самостоятельно сделать резонансную выхлопную систему. Чтоб сварить резонатор правильно необходимо провести некоторые технические и математические расчёты. Как раз у меня было свободное время на работе, а под рукой оказались поршневая от дио 27 на 50 кубов (после расточки), штангенциркуль и справочник по элементарной математике (если кто не хочет снимать головку, то идем в магазин со штангеном и мерим цилиндр). И так, для определения угла выпуска (или впуска) необходимо иметь цилиндр, измерительный инструмент (штангенциркуль и линейка) и терпение. Суть расчета можно понять, взглянув на рисунки ниже. Так, фаза выпуска это угол поворота коленчатого вала, при котором выпускное окно цилиндра открыто (от начала открытия до его закрытия поршнем).

Самое главное при расчете выхлопной это точность, поэтому я измерял по несколько раз поршневую группу.

(типа условия задачи)

Диаметр цилиндра – 39 мм; (внутренний)

Начало выпускного окна от верхней кромки цилиндра – 27 мм;(начало фазы выпуска и ее конец)

Помимо измерений необходимо заведомо знать какой объём этого цилиндра. В моём случае V=50 см³= 50 000 мм³

Переходим к расчету.

Находим ход поршня. Исходя из формулы ОБЪЁМА ЦИЛИНДРА (геометрия, школьный курс):

V=S_*H, где H – высота цилиндра (высота цилиндра в данной формуле это и есть ход поршня), S – площадь цилиндра. 

S=П_*D²:4,      где П = 3, 14=3¹/₇,         D = 39 мм – диаметр цилиндра,

вставляем все в формулу:

S = 3¹/_7*39²:4=1194, 7455 мм²

Находим ход поршня:

H = ^V/_S = 50000 : 1194,7455=42 мм

дальнейшие расчеты пойдут, если представить треугольник, который видно на среднем рисунке. Чтобы можно было наглядно проследить как ведутся  расчеты -  начертим отдельный треугольник.

Сторона А это расстояние от середины колен.вала (т.е. ось колен.вала с подшипниками) до центра пальца поршня (бобышка шатуна), не путайте сторону А с шатуном, эта сторона воображаемая линия (еще раз смотри средний рисунок), сторона В это радиус колен.вала (радиус, это половина диаметра), сторона С это шатун. Длинна шатуна в разных двигателях различная и измерять его не хочется, это же нужно двигатель колоть. А нам надо знать все стороны данного треугольника. Поэтому можно приравнять длину шатуна к ходу поршня и высоте цилиндра (это только для решения задачи, ведь на самом деле шатун и цилиндр гораздо длиннее), значит сторона

С = Н =42 мм, (см выше) по другому данную задачу очень трудно решить. Теперь если колен.вал вращать, то по достижении поршня нижней мертвой точки верхний конец шатуна будет лежать на окружности колен.вала. Из этого следует, что расстояние от центра колен.вала до колена шатуна будет равно половине хода поршня,  

В = C : 2 = 42 : 2 = 21 мм.

Замерив штангенциркулем начало фазы выпуска имеем 27 мм (смотри выше в условии задачи), можем посчитать сторону А. Иногда мне самому трудно представить выведение простой формулы, поэтому смотрим на рис 1, 2 и 3 затем все это мысленно представляем, как поршень опускается в цилиндре в низ на 27 мм и чуть-чуть виднеется выпускное окно. И если его поднять обратно вверх, то сторона А будет равна сумме длинны шатуна и радиуса колен.вала, теперь обратно опускаем поршень на 27мм , видим выпускное окно и понимаем, что сторона А укоротилась на 27 мм

А= В + С - 25 = 21 + 42 - 27 = 36 мм

То есть мы знаем все три стороны треугольника ( А = 36 мм, В = 21 мм, С = 42 мм) . Теперь приступаем к нахождении фазы выпуска. Фаза выпуска измеряется в градусах. Пририсуем к нашему треугольнику зеркальное отражение оного (колен.вал вращается и наблюдается симметрия его траекторий относительно траектории хода поршня; траектория хода поршня это есть сторона А). 

сразу всем стало понято, что такое фаза выпуска в градусах – это тот угол под треугольником.

Будем находить ее через кучу формул.

Находим площадь треугольника АВС через полупериметр:

Полупериметр Р = (А + В + С) : 2 = (42 + 21 + 37) : 2 = 49,5 мм

Площадь в квадрате 

S²=р(р-А) (р-В) (р-С)=49,5(49,5-36)(49,5-21)(49,5-42)=142838,4375

Площадь без квадрата S=377,9397273 мм²

Теперь нужно посчитать угол С:

Находим его из площади треугольника S=¹/_2*А_*В_*sinC

sinC=^2S / _A*B =^{2*377,9397273} / _36*21 = 0,9998

теперь открываем таблицу Брадиса синусов и косинусов ( качаем tablica_bradisa.rar ) и ищем данное число с учетом поправок. У меня получилось 88,8⁰. Это значит, что угол С=88,8⁰.

Находим фазу выпуска:

ФВ = 360 - 2С = 360 - 88,8_*2 = 182,4⁰.

кому лень считать через приведенные формулы, качаем чудо-считалку здесь avtoraschet.rar

Это значение используется в программе для расчёта резонатора выпуска. Я считал через ExhaustCalculator2, затем конуса делал в программе Cone Layout, сохранял из этой программы через file, export flat pattern projection, эта программа сохраняет выкройку с расширением .dxf, которое читается компасом 3D и распечатывается на листах А4 в масштабе1:1, но можно печатать и из самого Cone Layout,затем листы склеиваются так, чтоб максимально было точное изображение на них и вырезается выкройка из склеенных листов.

к сожалению только есть фото выкроек из металла. Сварить пока не могу, так как нет палуавтомата.

вот фото окна программы для расчетов резонатора

на фото видно выкройки из нержавейки. Самая длинная - должна соединятся с цилиндром. Дело в том, что я не учел потерь длинны при ее подгонке по геометрии. То есть это колено выхлопной трубы, которое нужно выгнуть чтоб резонатор прикрепить к выпускному отверстию цилиндра. Но это не беда, ведь нержавейку еще пока легко найти на метало приемных пунктах. Или можно сделать конус, затем его разрезать на звенья под углом, и на дырчике прям и варить, подгоняя угол колена

продолжение ожидайте в феврале - марте 2014г