Układ wydechowy

Warsztat


Układ wydechowy jest wbrew powszechnej opinii urządzeniem, a nie tylko rurą z puszkami wypełnionymi stalową wełną, które mają na celu wygłuszenie dźwięku. Jego budowa ma znaczący wpływ na działanie silnika spalinowego. Zadaniami układu wydechowego są: wspomaganie przepłukiwania komór, spalanie, wyrównanie pracy silnika, odprowadzenie spalin poza obrys samochodu i wyciszenie dźwięku wyrzucanych spalin. Odpowiednie dobranie jego parametrów może poprawić osiągi oraz wymodelować przebieg momentu obrotowego silnika. Dzięki prawidłowo skonstruowanemu układowi wydechowemu, możemy uzyskać dodatkowe 10% -15% mocy, ale nie jest to tak proste, jak twierdzą sprzedawcy sportowych tłumików końcowych.


Niezależnie od tego, do jakiego typu pojazdu jest budowany, układ wydechowy nie powinien być konstruowany z pominięciem podstawowych praw fizyki. Widzi się to często w Hot Rodach (rury kolektorowe o długości nieprzekraczającej często nawet 1 metra wystawione poza obrys pojazdu i pełniące funkcje całego układu wydechowego). Ten system jest bardzo widowiskowy, ale wynosi maksymalny moment obrotowy silnika przy bardzo wysokim zakresie obrotów, często nawet ponad odcięcie zapłonu. Seryjne układy wydechowe nie bez powodu mają niezbyt dużą średnicę oraz niezbyt imponującą rozmiarami budowę. Jest to uwarunkowane potrzebą wymodelowania przystępnej charakterystyki przebiegu, momentu obrotowego jednostki napędowej. Aby zrozumieć działanie układu wydechowego, należy poznać prawa fizyczne, które w nim zachodzą.



   


Działanie dynamiczne

Na kształtowanie przebiegu momentu obrotowego oraz przeniesienie jego maksymalnej wartości w żądany punkt, odpowiada dynamika gazów wydechowych. Układ wydechowy zaczyna działanie dynamiczne w momencie osiągnięcia obrotów, przy których gazy wydechowe osiągają postać jednolitego słupa, masa tego słupa oraz nadana przez silnik prędkość, powodują jego przemieszczanie. W tym momencie słup gazów zasysa z cylindrów spaliny oraz w silnikach (z wałkami o ostrych kątach) zasysa świeżą mieszankę do cylindra. To zjawisko można dokładniej poznać, czytając książkę np. „Dynamika gazów” - Tarnogrodzki Antoni, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności.

Częstym błędem konstruktorów jest błędne założenie, iż więcej równa się lepiej. Wielu domorosłych konstruktorów instaluje końcówki wydechowe o przekroju nawet czterech cali w seryjnych niewielkich silnikach. Efektem takiej modyfikacji jest radykalne podniesienie momentu obrotowego dla wysokich obrotów, zaś wciśnięcie pedału gazu na wolnych obrotach, uwidacznia jego brak. Dodatkową wadą takiego układu jest powolne rozkręcanie się przedmuchanego silnika. Oczywiście zbyt mała średnica też jest zła. Najprostszym sposobem dobrania średnicy bez specjalnych obliczeń, jest przyjęcie średnicy rury zbiorczej, równej najwęższej średnicy zbiorczej w dolocie (np. przepustnica, przepływomierz, gardziel gaźnika).

Działanie falowe

Zasada falowości układu wydechowego opiera się na momencie współ-otwarcia zaworów ssących oraz wydechowych, a co za tym idzie, jest istotna jedynie przy układach rozrządu, wyposażonych w sportowe/kwadratowe/ostre wałki rozrządu. W przypadku seryjnych wałków, czas jednoczesnego otwarcia zaworów ssących oraz wydechowych, jest bliski zeru, za to wałki sportowe posiadają ten czas znacznie dłuższy. Działanie falowe polega na wykorzystaniu odbicia fali generowanej podczas suwu wydechowego do zassania mieszanki. Ze względu na interesujące nas odbicie fali, potrzebnym nam parametrem jest długość rury wydechowej (kolektorowej). Oczywiście najlepszym efektem charakteryzuje się pierwsze odbicie, ale wymagało by ono relatywnie długiej rury kolektorowej. Dlatego przeważnie wykorzystuje się drugie a nawet trzecie odbicie.

Materiały do budowy wydechów

Korpusy:

Stal rdzewna – bardzo niska cena, szybko ulega korozji oraz przepalaniu, mało estetyczna

Stal aluminiowana – niska cena, przeciętna żywotność, mało estetyczna



Stal nierdzewna żaroodporna – relatywnie droga, wytrzymuje bardzo długo, słabo przenosi temperaturę, po wypolerowaniu wygląda naprawdę ładnie, po przegrzaniu nabiera niebieskawy kolor



Wygłuszenia:

Mata bazaltowa – stosowana z wełną stalową, aby ograniczyć wydmuchiwanie materiału, odporna na wyższe temperatury niż włókno szklane, cena ok. 90zł/kg



Wełna stalowa (nierdzewna) – wykorzystywana z włóknem bazaltowym do wygłuszania początkowych tłumików, wytrzymała na dużo wyższe temperatury niż wygłuszenia ceramiczne (włóknina szklana), cena ok. 200zł/kg



Włókno szklane – wypełnienie tłumików mniej narażonych na wysoką temperaturę (końcowych), nie ulega korozji, często przed wydmuchiwaniem zabezpiecza się je wełną stalową, cena ok. 90zł/kg



Podsumowanie:

Warto sobie zadać pytanie: Co chcemy osiągnąć modyfikując wydech?

Wyróżniać z tłumu zagłuszającym dudnieniem czy może zwiększyć moc i ustalić maksymalny moment obrotowy dla odpowiednich obrotów silnika.


- o obrotach początku działania falowego wydechu decydują długości rur

- o zakresie działania falowego wydechu decydują czasy rozrządu

- o obrotach początku działania dynamicznego wydechu decydują średnice rur

- o skuteczności działania dynamicznego decyduje pojemność układu i średnica wylotu

- o skuteczności działania falowego decyduje konstrukcja kolektora