MÝTY A FAKTA

Na internetu a mezi běžnými smrtelníky koluje mnoho polopravd, nepravd a mýtů ohledně konstrukce výfukového systému. Mnoho lidí je toho názoru, že „větší je lepší“ – ve spojení s průměrem trubek.  Stejně jako tvrzení,  že motor potřebuje protitlak, aby běžel správně a podával dobré výkony. 

Začněme od začátku. Co je to vlastně výfukový systém? Těžká otázka? Ne. Výfukové systémy mají hned několik základních funkcí:

• odvod horkých spalin z motoru někam za vozidlo
• utlumení hluku těchto spalin
• ve spojení s moderní legislativou i snížení emisí

TEORIE

Abychom si udělali opravdu dobrou představu z čeho s výfuk skládá, začneme s tím,  jaké vlastně výfukové plyny proudí ven z motoru a uvedeme si pár definic.
Poté co je ve válci spálena směs benzínu a vzduchu, vznikne několik plynných produktů – CO, CO2, HC, Nox, oxidy síry a těžkých kovů atd..

Tyto plyny jsou pod vysokým tlakem – ať už ve válci, kde na ně tlačí píst, či ve výfukovém systému. Jako produkt exploze směsi paliva jsou též velmi horké.   První co těmto plynům přijde do cesty jsou výfukové svody. Obvykle jsou vyrobeny z litiny a mají jediný účel – spojit všechny kanály v jeden, aby nebylo nutné mít několik trubek pod autem…

Sériové svody jsou obvykle celkem restriktivní a tak jsou zde výkonové ztráty značné, protože píst musí spaliny doslova přetlačovat, aby je dostal ven. Proč je ale výrobci dělají a montují na auta? Jsou velmi levné a snadno vyrobitelné.

A co teď ? – dobrá otázka. Výkonově lepší alternativa k sériovým svodům jsou svody laděné. Kde je mezi nimi rozdíl? Když sériové svody mají několik otvorů spojených na druhém konci odlitku v jeden, laděné mají několik precizně tvarovaných trubek určité délky, které se plynule spojují v jednu. Jak toto pomáhá?

• Za prvé – jako s každou tekutinou  se musí s výfukovými plyny zacházet opatrně pro zisk maximálního výkonu. Nechceme pouze výfuk kde s plyny doslova „perou“ o místo.
• Za druhé –výfuk může být navrhnut a vyroben přesně podle požadavků vašeho motoru a požadavků na určité rpm spektrum (s ohledem na ostatní komponenty určující plnění a vyplachování motoru..)

Pojďme nyní trochu dál směrem do výfuku.

Výfukové plyny proudí ven z válce skrz svody a nějaké to potrubí ke katalyzátoru. Jeho hlavní funkce je chemicky upravit výfukové plyny, tak aby jejich škodlivé složky nekončily v našich plicích:). V mnoha autech katalyzátor plní i částečně funkci tlumiče, jenž dává výfuku hlubší a ne tak hrubý zvuk. V mnoha diskuzích samozvaný doktor věd-technik tvrdí, že vyndáním katalyzátoru získáte větší výkon – ano ale u auta, kde je katalyzátor ucpán a částečně, či zcela již nedokáže plnit svoji funkci. U nového auta je pak nárůst výkonu po odstranění katu zcela minimální.

Z katalyzátoru plyny proudí dále trubkami do  tlumičů a rezonátorů.

Výfukové plyny opouštějí spalovací prostory pod velmi vysokým tlakem. Pokud umožníme výfukovým plynům unikat ze spalovacího prostoru přímo do atmosféry, můžeme si představit jak bude auto hlučné a atraktivní pro policii:o). To co se děje, když plyny opouštějí spalovací prostor lze snadno přirovnat k velké střelné zbrani s kadencí až 120 ran/s.

Proto slušní ladiči mají a používají i několik tlumičů, aby neprobouzeli okolí silnice v okruhu 20 km. Existují nějaké předpisy, které hlučnost omezují –a nejvyšší přípustná hranice pro vozidla jezdící po uzavřené trati je 94 db ± 2 db při 4000o t/min – kterou mnohdy nesplňují ani upravené sériové vozy se „samodomo“ upraveným výfukem, které by měli mít maximálně 74 db…

Ohledně tlumičů můžeme slýchat i tyto názory – „značkové výfuky přidají více než neznačkové“, nebo „motor potřebuje určitý protitlak, aby běžel správně“ obojí je nesmysl… Tlumič nemůže vytvořit žádný výkon navíc, stejně jako kojot  nemůže chytit ptáka Road Runnera  ve známém seriálu…

Každý ladič vybavený brzdou,  ze zkušeností potvrdí, že nejlepší tlumič je žádný tlumič…

DRUHY TLUMIČŮ

Tlumiče mohou tlumit hluk na třech základních principech:

1. Absorpční
2. Restriktivní
3. Reflexní

Tlumiče mohou používat pouze jednu, nebo všechny tři, aby potlačily zvuky, které nejsou potěšující pro naše okolí a ucho dopravního policisty.

ABSORPČNÍ TLUMIČE

Absorpční způsob je nejméně účinný v potlačování hluku, ale výhoda tlumičů fungujících na tomto principu je ta, že jsou zcela průchozí…Absorpční tlumiče jsou také výrobně nejjednodušší.  Skládají se často z perforované trubky procházející skrz obal tlumiče, který je vyplněn tlumícím materiálem, jako skelná vata, nebo ocelová vlna.

Trik, jak lze dále utlumit absorpční tlumič spočívá v tom, že perforovaná trubka v tlumiči je u něco větší, než ostatní trubky pod autem. Toto je velmi efektivní, jelikož horké plyny vstupující do této perforované trubky musí značně zpomalit – tím se získá delší čas pro tlumení zvuku. Perforovaná trubka pak plynule navazuje na další potrubí až po koncovku.

RESTRIKTIVNÍ TLUMIČE

Přirozeně tlumiče fungující na principu restrikcí, nepotřebují mnoho zkoušek a dlouhý vývoj, aby vůbec fungovaly – obvykle jsou i nejlevnější co s výroby týče.

Proto restriktivníí tlumiče nacházíme na většině aut, vyjíždějících z továren…

REFLEXNÍ (REZONANČNÍ) TLUMIČE

Pravděpodobně nejvychytanější typ tlumiče je rezonanční. Často se využívají principy absorpčních tlumičů s principy rezonančními, aby vznikly vysoce výkonný tlumič. Pokud si vzpomeneme na matematiku základní školy, kde 1-1=0. Rezonanční tlumič funguje obdobně…

Zvuk plynů je vlastně vlnění.Když dvě takové vlny kolidují, tím se teoreticky zcela vyruší.

Existuje ještě více triků použitých v rezonančních tlumičích. Mnoho tlumičů vypadá jako pouhý absorpční tlumič. Ve skutečnosti to je „absorpční“ tlumič s velkou komorou. Vnější obal je tak velký, aby vysoké frekvence byly od něj odraženy kamsi do středu tlumiče, kde se srazí s dalšími vlnami stejné vlnové délky a tím se vyruší… Absorpční část tlumiče je pak k utlumení dalších zvuků..

PULSY VÝFUKOVÝCH PLYNŮ

OBECNÁ PRAVIDLA PRO VOLBU SVODŮ

Na dnešním trhu se lze setkat s mnoha různorodými výrobky. Pokud nejste schopni určit jaký druh svodu je pro vaše potřeby nejlepší, tak existuje pár pravidel.

• Velký průměr trubek, kratší primární větve jsou spíše pro vysokootáčkové a velmi výkonné aplikace – vhodné spíše na okruh…
• Delší trubky s menším průměrem primárních větví jsou spíše pro střední výkony a dobrý průběh kroutícího momentu.
• 4-2-1 nebo 4-1 – je to jedno, záleží na tom jak dlouhé jsou jednotlivé větve a jaký mají průměr. Nejlepší výkony s výhodami obou variant podávají svody 4-2-1 s dlouhými primárními větvemi, které mají menší průměr a sekundárními větve mají o cca 30% větší průměr než primární větve a mají cca ¼ délky primárních větví..

OPRAVDU TLUMIČE PŘIDÁVAJÍ KONĚ?

Odpověď je jednoduchá –ne! Nejúčinnější tlumiče a výfuk mohou pouze podpořit efekt vyplachování jako nejlepší svod. To znamená – co nejmenší omezení ztrát způsobené zpětným tlakem. Přesto mnoho motorů dosahuje lepších výsledků s kompletním výfukovým potrubím, než s pouhými svody…proto volba tlumiče by měla vycházet z množství plynů, které dokáže motor vyprodukovat …

REZONÁTORY

Na typickém CAT-BACK výfuku můžeme najít několik malých „výrostků a bublin“, které vypadají jako mini tlumiče. Toto jsou tzv. Helmholtzovy rezonátory velmi podobné absorpčním tlumičům. Hlavní rozdíl oproti nim , je ten, že tyto rezonátory neobsahují žádný tlumicí materiál. Za druhé fungují na principu reflexního (rezonančního) tlumiče. Jejich funkcí je potlačovat zvuky nežádoucích frekvencí a pomáhat tak hlavním tlumičům.

Snadno je lze rozpoznat pouhým poklepem –absorpční tlumič vydává při poklepu takový plný, ne moc hlasitý zvuk, rezonátor dutý, plechový…

TURBODMYCHADLA A VÝFUK

PRŮMĚRY TRUBEK

Mnoho zkušených a uznávaných „závodníků“ tvrdí –čím větší, tím lepší… toto taky není pravda…

Jak bylo řečeno dříve –výfukové plyny jsou horké. A je naší snahou je nechat co nejteplejší po celou jejich cestu výfukovým systémem. Proč?

Odpověď je jednoduchá. Studený vzduch = hustý a „těžký“ vzduch. Nepotřebujeme skrz výfukové potrubí protlačovat masy studeného výfukového plynu. Navíc příliš velké průměry způsobují radikální poklesy rychlostí výfukových plynů, což umožňuje těmto plynům delší čas na nežádoucí ochlazení (upřímně řečeno, ty plyny se ochlazují i při expanzi do většího prostoru –viz třeba parní turbína v elektrárně, kde se jednotlivé lopatky postupně zvětšují…).ochlazení plynů lze částečně předcházet různými omotávkami svodů, nebo keramickými povlaky.

Příliš velký průměr trubek občas ovlivní pulsy ve výfuku natolik, že veškerá snaha věnovaná návrhu svodů nebude mít správný efekt, jelikož se pulsy nebudou vyrovnávat tak jako u výfuku s menším průměrem a nebudou tak podporovat správné vyplachování..

Naneštěstí přesný průměr výfuku nelze nikdy spočítat – vychází se většinou z empirických hodnot, získaných dlouhým zkoušením různých variant… Hlavní příčinou je různorodost výfukového systému – ohyby, přesahy, konstrukce tlumiče, teplotní bilance plynů a další parametry velmi ovlivňují konstrukci celého systému.

DALŠÍ PRAVIDLA/PROBLÉMY

Mnohokrát lze slyšet názory, že výfukové plyny vycházející z turbomotoru, jsou o mnoho teplejší, než z NA motoru. Toto není pravda – teplota výfukových plynů je dána poměrem palivo/vzduch, okamžikem zapálení a časováním vaček. Ne tím, že na motoru visí turbo…

Pokud navrhujete výfukový systém pro turbomotor, postupujte dle stejných pravidel jako pro NA motor. Jediný rozdíl v obou systémech je ten, že turbomotor nepotřebuje takové tlumení –už samo turbo díky přeměně energie plynů trochu tlumí výfukové plyny.

Další věc na kterou nutno upozornit je, že ne vždy se povede namontovat , či vyrobit výfuk s velkým průměrem, tak aby kopíroval směr původního výfuku…Proto se někdy kupovaný výfuk nemusí vejít mezi olejovou vanu a převodovku, mezi nápravnicí a další části podvozku atd…