Описание
Работа ТК основана на принципе образования вихревого потока в замкнутой системе. ТК представляет собой комплексное устройство, сочетающее два различных способа повышения эффективности работы двигателя. ТК разделяет поток выхлопных газов, на прямой и вихревой, из-за наличия крыльчатки и проходного конуса в центре.
Неподвижная крыльчатка, оказавшись в потоке выхлопных газов, заставляет их закручиваться, образовывая вихревой поток. Скорость движения в этом потоке возрастает в несколько раз, как при прохождении потока воды через форсунку распылителя.
Образовавшийся вихрь начинает всасывать прямой поток с обеих сторон ТК. Так как двигатель не создает непрерывного потока выхлопных газов, то в момент прерывания между периодом тактов выпуска, в приемной трубе и всей выхлопной системе, образовывается разряжение значительно ниже атмосферного давления, подобно вакууму.
Из несложных расчетов, очевидно, что вакуум создается с частотой 3 раза в секунду для одного цилиндра при работе на холостых оборотах (700 об/мин / 4 такта=175 тактов выхлопа за минуту или 175/60=2,91 выхлопов в секунду). При максимальной частоте вращения двигателя (7000 об/мин) вакуум создается с частотой 30 раз в секунду. Таким образом, вихрь пульсирует с частотой от 3х4=12Гц до 30х4=120Гц.
Поскольку, при открывании выпускного клапана в выхлопной системе уже создан вакуум, скорость выхода выхлопных газов значительно возрастает, что улучшает продув цилиндра и удаление из камеры сгорания остаточных выхлопных газов. Этот эффект позволяет двигателю устойчиво работать на малых оборотах, когда открывание и закрывание клапанов происходит медленно. Кроме того увеличение продувки вакуумом значительно повышает крутящий момент на малых и средних оборотах (до 3000).
На выходе ТК имеет сужение в виде шайбы. Возникающий вихрь ударяется в шайбу и закручивается внутри ТК. Это приводит к возникновению стоячей волны, подобно скакалке привязанной к дверной ручке. Амплитуда и частота колебаний зависит от геометрии ТК. Так как эти колебания являются колебаниями воздуха, то волна становится звуковой. Из несложных расчетов, видно, что частота звуковых колебаний в тысячи раз превышает частоту возникновения пульсаций вихря: скорость распространения и отражения звука в воздухе =331 м/с, длина ТК не более 0,1 м, значит время за которое отраженный звук достигает крыльчатки не более 0,0003 с а значит что колебания возникают на частоте 1/0,0003=3333 Гц и не связана с частотой вращения двигателя. Амплитуда колебаний зависит от силы удара вихря о шайбу а значит от угла наклона крыльчатки и скорости
потока выхлопных газов (так же как амплитуда волны скакалки зависит от силы взмаха)
Так как звуковые волны распространяются во все стороны с одинаковой скоростью, а корпус ТК ограничивает их распространение до двух узких направлений, волны начинают многократно отражаться от стенок ТК и возникает резонансный эффект в стоячей волне.
Амплитуда волны возрастает в тысячи раз. Давление волны на крыльчатку заставляет ее колебаться с частотой равной резонансной частоте, которая в десятки раз превышает начальную частоту колебаний, из-за эффекта наложения отраженных волн.
Получается эффект мощного динамика. Звуковое давление достигает 160 дБ. Звуковая волна достигает выпускных клапанов и к моменту их открывания успевает многократно усилиться.
Попадая в цилиндр при открывании выпускных клапанов, волна заполняет цилиндр и продолжает отражаться от его стенок как эхо в пустой комнате.
При обычном диффузионном горении, топливо - воздушная смесь представляет собой капли взвешенные в воздухе. При попадании в топливо электрического разряда (бензин-газ) или достижения предельно высокой температуры смеси (дизель) происходит взрыв только тех молекул топлива, которые находились на поверхности капли. Остальные улетают «в трубу» в прямом и переносном смысле.
Но при попадании в цилиндр звуковой волны с огромной амплитудой, капли попавшие
