Biex tirbaħ l- aħjar minn sistema taʼ eżoss, trid tagħmel bilanċ bejn tliet fatturi ewlenin li spiss jaħdmu kontra xulxin. Biex il- fluss ikun effiċjenti, għandna bżonn inżommu l- pressjoni lura baxxa billi nużaw bends ħfief u pajpijiet tad- daqs it- tajjeb. Meta jkun hemm restrizzjoni wisq, il-qawwa tonqos madwar 3 sa 5% għal kull libbra addizzjonali għal kull pulzier kwadru (dan ġej mir-riċerka SAE fl-2022). Imbagħad hemm il-kwistjoni tas-sħana. It- temperaturi tal- ħruġ jistgħu jilħqu aktar minn 1,200 grad Fahrenheit (madwar 650 Celsius), u għalhekk il- manifatturi jridu jużaw affarijiet bħal 409 azzar li ma jissaddadx u jpoġġu skarti tas- sħana xierqa biex ma jiġux ħsara lill- partijiet fil- viċin. L-ispazju huwa problema oħra għalkollox. Il-karozzi moderni għandhom kompartimenti tal-magna verament stretti llum, li jagħmilha diffiċli biex ipoġġu l-kolletturi fejn għandhom ikunu u jpoġġu l-mufflers kif suppost. U jekk xi ħadd irid induzzjoni furzata wisq? Dan iżid saħansitra iktar uġigħ ta' ras għax issa għandhom jintegraw il-kwartieri tat-turbina mingħajr ma jissagrifikaw il-ħelsien mill-art f'xi post ieħor fuq il-vettura.
Il-biżness tal-biżness tal-karozzi jistiedu b'manifolds ta' ħadid mifrux meta jibnu karozzi f'volum għalkemm il-manifolds ta' ħadid mifrux iktar kontrollaw il-braħ u l-vibrazzjoni mill-biżness oħra. Barra minn hekk, dawn il-manifolds jiġu b'pożizzjonijiet imbennin għall-konvertiturji katalitiċi u isparmiw minn 40 sa 60 fil-mija bil-kuntrast ma' l-headers. Il-mod kif il-baċċi huma ifformati jgħin li jżdodu t-torq fis-soltu b'bassu RPMs, li huwa importanti ħafna għall-qśa regolari fis-sħana. Il-biżness tal-performansi spiss jagħmel għall-headers tubulari minfushom. Dawn l-headers jaġmlu differently billi joħloqu effett ta' vakwu permezz tat-tubijiet tagħmel li l-gassijiet tal-iskappata jisparraw aktar malajr, u jippermettu madwar 6 sa 8 fil-mija aktar potenza fir-ranġa tas-seħħ skont studji reċenti. Iżda hemm problema. L-headers jippermettu li aktar ħoss jisparra għalkemm ikunu meħtieġa ħażina ġdida. Jista' wkoll jikkawża problemi bil-provi tal-emissjonijiet ħeżda jekk is-sensuri tal-ożiġenu jinkisbu b'mod preċiż. Għal dawk li jilqu b'biljan ittieger, l-headers qasir jista' għadu jipprovdni xi titjib mingħajr li jkunu meħtieġa modifikazzjonijiet fejn il-kulur kollu jinmonta fuq il-mutur.
Biex jiżduru liema tip ta’ fluss ta’ gassijiet ta’ skappu jiffranka l-aktar, l-inġinieri jara l-biża’ ta’ ajru li l-mutur ifaċċa biss meta jipproduċi t-torq massimu. Il-kalkulu jinkludi t-taħdit tal-vulumi tal-mutur f’pulzieri kubiki u l-moltiplikazzjoni b’hekk bil-lum għall-minuta (RPM), wara li jinqasam il-kollox bi 3,456. Wara dan is-seħħ il-fattur ta’ aġġustament ibbażat fuq l-effiċjenza volumetrika li ġeneralment tvarja bejn iż-75% u ż-85% għall-muturi b’ebda induzzjoni forzata. Ejja nużaw każ prattiku: jekk ikollna mutur ta’ 350 pulzier kubiku li jibda f’5,000 RPM b’effiċjenza ta’ madwar 80%, ikun meħtieġ li jkun hemm madwar 405 pied kubiku bil-minuta ta’ fluss ta’ ajru. Ukoll id-dijametru tat-tubu jagħmel differenza kbira. It-tubuli li huma ħafna ż-żgħar jikkawżaw pressjoni b’sħiħ minħabba li l-gassijiet ma jistgħux jeskappaw malajr biżżeft hekk li jilħqu veloċitajiet li jaqbdu 350 pied bil-seconda. Min-naħa l-oħra, jekk it-tubu jkun ħafna kbir, se jinbidel xi ħaġa mill-effett utli ta’ skappu (scavenging) meta l-veloċitajiet jinżlu taħt iż-250 pied bil-seconda. Il-biżżeft tal-mekkaniki jirrikummandaw li jkunu bejn 2,5 u 3 pulzieri fid-dijametru għall-istandard V8 tipiċi b’dan il-livell ta’ fluss biex il-fluss ikun eżatt kif suppost.
Meta li jirrigwarda s-sistemi ta’ eżaur, hemm differenza ħafna skont il-tip ta’ motur li qed nitħaddet. Iżda bħala eżempju, dawn il-moturi kbir b’aspirazzjoni naturali V8. Dawn għandhom bżonn tubi iktar kbir, madwar 3 sa 3,5 pulzier (76–89 mm) fid-dijametru, biss biex jiwżlu l-eżaur kollu li jinħareġ mis-silindri b’displacament kbir ħafna. Eżempju tajjeb huwa l-motor LS3 ta’ 6,2 litru li jemmel f’6.500 RPM u li għandu bżonn madwar 590 pied kubiku fis-siegħa ta’ fluss ta’ ajru mis-sistema. Madankollu, il-ħaġa topera b’tali mod differenti bil-moturi b’kwartu silindru b’turbo. Il-mod kif dawn joħolqu huwa fakt interessanti ħafna – l-eżaur ifittex it-turbo prima li jispari mill-motor, għalkemm wara t-turbo nistgħu nibżgħu tubi iżda iżżellem, tipikament bejn 2,25 u 2,75 pulzier (57–70 mm). Dan isir possibbli minħabba li t-turbo stess joħloq effett ta’ bottleneck, li jnaqqas il-kwantità ta’ eżaur li rridu li jaqsam il-biżżeft tas-sistema. Minħabba din ir-restrizzjoni, il-manifatturi jistgħu jibnu sistemi ta’ eżaur iktar kompatti fil-biżża, għalkemm ikunu jiksbu livelli ta’ potenza simili, minħabba li jidderieġu b’salvaguardja pressjoni ogħla ħdejn it-turbina, fejn dan il-fatt huwa aktar importanti għall-prestazzjoni.
Li tikkisbu skavengin ħażin tal-iskappament jiddependi ħafna mis-sħiħ ta’ dawk dimensjonijiet tat-tubuli ewlenin għall-medda ta’ rpm li l-mutur obbligatorjament joħloq fih. Il-punt ottimali għall-dijametru jiddependi mis-bilanċ bejn il-veloċità tal-gassijiet tal-iskappament u l-baċkpreššur. It-tubuli iżżel, b’fatt, jimmexxu ħafna l-veloċità li għandha l-benefiċju li tissolvi l-problemi fis-seħħa baxxa meta l-iskavengin huwa aktar meħtieġ, imma jekk isiru ħafna żżel in-negħu tal-baċkpreššur jiżdied. Min-naħa l-oħra, it-tubuli ikbar jippermettu li jgħaddu aktar ajru fir-rpm ogħla imma jiwettqu ħsara fil-prestazzjoni fis-seħħa baxxa. It-tul tat-tubuli ewlenin huwa wkoll importanti għalkemm jikkontrolla meta dawn il-mewġiet ta’ preššur jilħqu. It-tubuli itwal b’fatt jinżlu l-effett ta’ skavengin aħjar għall-medda ta’ revoluzzjonijiet baxxa. Il-biżżejjed ta’ nies li jiffru madwar 5,000 rpm isibu li t-tubuli b’tul approssimattivament bejn 28 u 32 pulzier jiffru ħafna tajjeb għalkemm joħloqu dawn il-mewġiet ta’ preššur negattivi eżatt meta l-valvuli tal-iskappament ibda jiftaħu. Din il-ħaġa kollha topera bl-grazja tal-li jisibu Bernoulli ħafna ħames ilu dwar kif il-fluidi li jimmexxu ħafna jipproddu reġjuni ta’ preššur baxxa li jispeqqu oġġetti ma’ ħafna forza. U mhux biżżejjed li tiffru biss mal-prestazzjoni, imma trid tkun taf ukoll li tippreserva l-biża’ tal-ħeles: il-materjali tal-titanju li jingħelu madwar it-tubuli jgħinu li jżidu s-sħana biex il-mewġiet ta’ preššur iżdaw b’sħiħhom minn ma jidispersu ħafna ħares.
Meta li tara differenti daqs ta’ tubi primarji, hemm differenzi ċari tal-prestazzjoni li jista’ jkun utli li jinnotiż. Fuq il-moturi b’turbo ta’ 2.0L, radejna li t-tubi primarji ta’ 1,75 pulzier wasslu għall-aument ta’ madwar l-11% fit-torż fis-medda tas-sekondi madwar 3500 RPM paragunalment mal-biżża standard ta’ 2 pulzier. Il-lil? Is-sħana tal-gassijiet tal-eskust iktar veloċi – madwar 312 pied fis-sekonda minn 265 – li tgħin lilhom li jneħħu it-tajjeb tal-gassijiet użati b’mod it-tajjeb meta l-valvuli jikkoinċidu. Imma l-istatus jitbaddel fil-veloċitajiet it-tajjebin. Wara 5800 RPM, dawk it-tubi ikbar ta’ 2 pulzier ifaċilitaw verament ir-riduzzjoni tal-baċkpresur b’madwar 4 kPa, li tirriżulta f’aument ta’ ħdejn l-5% fil-punta massima tal-pulizija. Għalhekk għall-użu regolari fuq iż-żewġa fejn il-veloċità tar-risposta hija l-aktar importanti, it-tubi primarji it-tajjebin jiffru megħmel aħjar. Il-karozzi tat-trakk, madankollu, ġeneralment jipprestaw aħjar bit-tubattura iktar wiesgħa. Ħaġa oħra li l-inġinieri għandhom iżda jżidu bil-qalb: l-ajkla tal-it-tul toħloq ukoll differenza. It-tqassim ta’ dawk it-tubi ta’ 1,75 pulzier b’sitt millimetri (3 pulzier) biss il-lejla l-kurva tat-torż għall-biżża b’sitt-il-millimetru (ħdejn 500 RPM) skont it-testijiet tagħmel bil-dinamometru li ħademna ħamsa ħabsa.
Il-pressjoni ħlief (back pressure) bbażikament tfisser kemm ir-resistenza li l-gassijiet tal-iskappu jilqu meta jipprova jieġu barra mis-silindru tal-kombustjoni. Ħafna nies ifhmu dan ħażin dwar is-sistemi tal-iskappu. Fatt, il-ħarsa lil is-silindru b’pressjoni ħlief baxxa tgħin lil il-moturi jaħdmu it-tajjeb minħabba li tpermetti l-gassijiet tal-iskappu li jieġu barra b’sħiħ, b’hekk tittejjeb il-proċess ta’ skaveng (scavenging) u l-effiċjenza volumetrika fit-tul ta’ ċ-ċilindri. Iżda jekk ikun hemm ħafna ħsara, bħal aktar jew inqas minn 40 kPa għall-moturi b’potenza ta’ ħodda minn 50 kW, il-ħaġa tibda tinsab mal-biża’ ħafna. Il-potenza tonqos bejn il-2% u forsi s-5%, il-benzina tintla’ aktar bil-mod mill-bżonn, u d-dawk gassijiet tal-iskappu jibqgħu jisħnu iktar, li jwassal għall-użu ħanut ta’ partijiet aktar ħanut mill-bżonn. Il-moturi b’turbo jgħmelu ħafna ħsara hawn ħdejn minħabba li l-pressjoni ħlief għolja tgħmel lit-turbiżi li jaħdmu aktar biex id-durja tagħmel il-rotazzjoni b’mud li jkun meħtieġ. Il-programm Swiss VERT stabbilixxa l-marka ta’ 40 kPa bħala ħaġa li l-inġinieri jikkunsiderawha ħafna attentament, u t-testijiet juru li l-moturi iż-żgħar ifaħħru aktar ma’ din il-problema minħabba li l-valvi tagħmel it-tajjeb ma jiftħu u ma jisgru x’aktarx ħażin matul l-oħroġ. Il-pożizzjoni ta’ komponenti bħal il-muffler ħalas mis-silindru u l-ħarsa li l-pipi mhumiex tropp ħżin tgħin li tħaddan il-pressjoni ħlief b’mod kontrollat mingħajr li tifel il-vantaġġi tas-skaveng li diskutem earlier.
Il-konvertituri katalitiżżanti ħalli jimmexxu lil iżda l-istandard ta' emissjonijiet u l-prestazzjoni tal-mutur bbażati prinċipalment fuq id-densità tal-ċelloli tagħmel, li tinqas sempliċement bħala ċelloli bil-pulzier kwadru (CPSI). Meta nħarsu lejn il-valuri iktar b’sħiħa ta’ CPSI bejn 600 u 900, dawn il-bliet jibdew jaġixxu aktar malajr mat-taħdit tal-barran, li jgħin biex innaqqsu dawk l-ewli emissjonijiet ħażin. Iżda hemm ukoll kompromiss hawn għalkemm, għalkemm din iz-zieda fil-ġmiel tal-ċelloli toħloq iktar pressjoni ħlief li tista’ tnaqqas il-potenza massima madwar 3 sa 5 fil-mija. Min-naħa l-oħra, il-konvertituri katalitiżżanti iddisinjati biex jippermettu ħlas it-tajjeb tas-silġ ġeneralment għandhom valuri ta’ CPSI li jvarjaw bejn 200 u 400. Dawn il-mudelli jirristriktu l-fluss tas-silġ b’mod inqas sinifikanti, forsi b’improvviment ta’ madwar 15 sa 20 fil-mija, għalkemm jieħdu iktar ħajt biex jilħqu t-temperatura ta’ operazzjoni. Għall-bliet fejn il-prestazzjoni hija l-aktar importanti, l-inġinieri spiss jagħmlu użu ta’ materjali b’CPSI baxxa flimkien ma’ teknoloġiji ġodda tat-taqbija. Din l-approċċ jgħin biex ikompenza l-ħajt it-twal tal-isħan mingħajr li jivvijola r-regolamenti tal-EPA, bil-li jweġġbu bil-bilanċ delicat bejn ir-responsabbiltà ambjentali u d-dinamika tat-trajb.
| Densità tal-Ċelluli (CPSI) | Ħin tal-Ibbidla | Effett tal-Presjuri Ħlief |
|---|---|---|
| 600–900 | Iżda (≈45 s) | Għolja (7–12 kPa) |
| 200–400 | Iżda (≥90 s) | Baxxa (3–5 kPa) |
It-teknoloġija ġdida tal-muffler qed ibdel il-logħba meta jjiġu ħasslet is-silenzju tal-mutur mingħajr li tikkomprometti kif is-sistema tal-iskappament topera. Iżda ħalla d-dawra perforata bil-biżża tal-muffler - huma ffurmati b’tali mod li jimmexxu ma' ċerti ċċikli tal-mutur sabiex iżżidu l-is-silenzju mingħajr li jibdlu l-fluss tal-gassijiet, permezz ta' xi ħaġa li tissejjaħ interferenza destruttiva. Dan iżżid madwar 8 sa 12 decibel mis-silenzju, imma għadu jħeġġeġ il-fluss tas-sistema tal-iskappament b'mod sħiħ. Għall-moturi kbir V8 li jfittxu ħafna ħajt fil-veloċitajiet baxxi, jiġu użati ċ-ċammar speċjali ta' Helmholtz. Dawn iċ-ċammar huma ħafna ħajjin biex ittrattaw il-buzz baxx li ħafna nies jibżgħuh. Il-mod kif dawn il-muffler ifunzjonaw jinvolvi strutturi interni komplessi li jiddireġu l-gassijiet tal-iskappament b'tali mod li jwissqul il-pulsazzjonijiet pressorji importanti biex iżżidu l-ħoss tal-ċilindri b'mod effettiv. It-testijiet wrew li dawn is-sistemi jibqgħu ħajjin ħajjin fit-taħdit legali tas-silenzju (madwar 95 dB) filwaqt li jippermettu li madwar 98 sa 99 percentu tal-fluss tal-iskappament jaqsu b’konfrontu ma’ sistema ta’ tubu dirett. X’jiffru dan għall-ifttaħa? Il-bilijiet tagħmel qawwa ħajja ħajja anke meta jkunu 'floored', li huwa eżatt il-ħaġa li l-entuzjasti tal-prestazzjoni jixtiequ minn il-bilijiet tagħmel.
Is-sistema ta’ eżaużt ottimali jiwassal fl-istess ħin beż-żejda r-rekwiżiti tar-regolamenti u l-prestazzjoni bil-pajjiż tal-katalizzaturi b’bassu restrizzjoni u l-muffler b’sħiħ immodifikati akustikament.
EN