Да би се из издувног система извукло највише користи, потребно је уравнотежити три главна фактора који често делују против једни других. За добру ефикасност протока, треба да задржамо низак контранатисак користећи глатке завоје и цеви одговарајуће величине. Када постоји превише ограничења, снага пада за око 3 до 5% за сваку додатну фунту на квадратни инч (ово долази из истраживања SAE-а 2022. године). Затим је ту и проблем са топлотом. Температура изгасања може да пређе 650 степени Целзијуса, тако да произвођачи морају да користе ствари попут 409 нерђајућег челика и да ставе одговарајуће топлотне штитове како би спречили оштећење оближњих делова. Пространство је сасвим други проблем. Модерни аутомобили имају веома тешке купе за мотори у данашње време, што отежава постављање колектора где би требало да буду и правилно постављање заглушивача. А ако и неко жели присилно увођење? То додаје још главобоља јер сада морају да интегришу кућа турбина без жртвовања слободе од земље негде другде на возилу.
Већина произвођача аутомобила прикупља ливеног гвожђа када граде аутомобиле у великој количини јер боље контролишу буку и вибрације од других опција. Плус, ови колектори долазе са уграђеним местима за каталитичке конверторе и штеде било где од 40 до 60 одсто у поређењу са заглављима. Начин на који су тркачи обликовани помаже у повећању крутног момента на нижим окретима, што је веома важно за редовну вожњу улицом. Ентузијасти за перформансе често уместо тога користе цевисте наслове. Ови глави радију другачије стварајући вакуум кроз своје цеви које брже извлаче изгасне гасове, дајући око 6 до 8 посто више снаге у средњем опсегу према недавним студијама. Али постоји и улов. Наглавници дозвољавају да се више топлоте извуче, тако да је потребно додатно хлађење. Такође могу изазвати проблеме са тестирањем емисија ако сензори кисеоника нису исправно постављени. За људе који раде са тежим буџетима, кратки наслови могу и даље пружити нека побољшања без потребе да модификују где се све монтира на мотори.
Да би утврдили који тип издувног тока најбоље функционише, инжењери гледају колико ваздуха заправо уноси мотор када производи максимални вртежни момент. Математика укључује узимање померања мотора у кубни инчи и помножење на његове обрве у минути, а затим делиње свега на 3.456. Затим долази фактор подешавања заснован на волуметричкој ефикасности која се обично креће између 75% и 85% за моторе без присилне индукције. Узмимо практичан случај: ако имамо мотор од 350 кубних инча који ради са 5.000 рпм са око 80% ефикасности, потребан би му отприлике 405 кубних метара ваздуха у минути. Оно што се дешава са величином цеви такође има велику важност. Превеома мале цеви ће повећати притисак јер гасови не могу да избегну довољно брзо када достигну брзину од 350 метара у секунди. С друге стране, превелики превоз значи да се губи неки од корисних ефекта када брзине падне испод 250 метара у секунди. Већина механичара препоручује да се тежи нешто између 2,5 и 3 инча у дијаметру за типичне В8 поставке на овим нивоима проток ваздуха да би ствари тече само исправно.
Када је реч о издувним системима, постоји велика разлика у зависности од врсте мотора о којем говоримо. Узмите оне велике природно аспиративне V8 моторе, на пример. Потребне су им много веће цеви, од око 10 до 15 см у пречнику, само да би се управљало свим испадницима који излазе из тако великих мотора. Добар пример би био 6,2-литарски ЛС3 који ради са 6.500 рпм, а који треба да прође кроз систем са проток ваздуха од око 590 кубних метара у минути. Али ствари раде потпуно другачије са турбонапредовањем четири цилиндричних мотора. Начин на који функционишу је прилично занимљив - испадни гасови прво напајају турбопреполнилач пре него што напусти мотор, тако да после турбо-преполнилаца можемо да се отарасимо са много мањим димензијама цеви, обично између 2,25 и 2,75 инча. То је могуће зато што турбо само по себи ствара врсту ефекта вузлиног грла, смањујући количину издувног гаса који заправо треба да прође кроз остатак система. Због овог ограничења, произвођачи могу изградити много компактније системе издувних гасова док и даље постижу сличне нивое снаге, јер намерно одржавају већи притисак испред турбине где је најважније за перформансе.
Добивање доброг излазног очишћења зависи у великој мери од добијања тих примарних димензија цеви за било који опсег рпм у којем мотор обично ради. Слатка тачка за дијаметар се свезује на проналажење равнотеже између брзине изгашних гасова и контранатиска. Мање цеви заиста повећавају брзину што помаже на нижим рпм када је најпотребније чишћење, али су сувише мале и контранатисак се повећава. На другој страни, веће цеви пуштају више ваздуха да пролази кроз виши обрт, али жртвују неке ниске перформансе. Дужина примарне цеви је такође важна јер она контролише када ударе таласи притиска. Дуже цеви заправо гурају најбољи ефект очишћења у ниже опсеге обртања. Већина људи који се баве око 5.000 рпм сматра да цеви са величином од око 28 до 32 инча добро раде јер стварају оне таласе негативног притиска управо када се издувни вентили почињу отварати. Све ово функционише захваљујући ономе што је Бернули схватио пре много година о томе како брзо крећуће течности стварају подручја ниског притиска која сусају ствари заједно са њима. И не заборавите ни управљање топлотом. Титанова обвитка помаже да се ствари држе довољно вруће тако да таласи притиска остану јаки уместо да се брзо раскидају.
Када се разматрају различите величине примарних цеви, постоје јасне разлике у перформанси које вреди напоменути. На 2,0-литарским турбо моторима, видели смо да 1,75 инчни примарни мотори дају око 11% повећање средњег крутног момента око 3,500 рпм у поређењу са стандардним 2 инчнима. Зашто је то било тако? Бржа брзина изгашних гасова - око 312 метара у секунди уместо 265 - што помаже да се испаљени гасови боље очисте када се вентили преклапају. Али ствари се мењају на већим окретима. Када се прође 5800 рпм, те веће 2 инчеве цеви заправо смањују контранатисак за око 4 кПа, што резултира скоро 5% већом пик снагом. Дакле, за редовну уличну вожњу где је брз одговор најважнији, уско примарно ради боље. Међутим, ауто-предајници имају тенденцију да раде боље са ширим цевицама. Још нешто што инжењери треба да имају на уму: прилагођавање дужине такође чини разлику. Скраћивање тих 1,75 инча цеви за само три инча подстакло је криву крутног момента за скоро пола хиљаду рпм према нашим дино тестовима прошлог месеца.
Обратни притисак се у основи односи на то колико отпор изгасни гасови испуњавају када покушавају да напусте комору за сагоревање. Многи људи погрешно разумеју ово о издувним системима. У ствари, одржавање ниског контранатиска помаже моторима да раде боље јер омогућава брзим ислазом биљних гасова, побољшавајући и ефикасност у цилиндрима. Али ако постоји превише ограничења, рецимо преко 40 кПа за моторе под 50 кВт снаге, ствари почињу брзо да иду у опадању. Моћ пада негде између 2% и можда 5%, гориво се гори брже него што је потребно, а те вруће излазне гасове само се загревају, и износи делови брже него што би требало. Турбомотори заиста осећају бол овде, јер висок притисак изазива да њихове турбине раде теже да би се правилно окретале. Швајцарски програм VERT је поставио 40 kPa као нешто што инжењери пажљиво посматрају, а тестови показују да се мали мотори заправо више боре са овим проблемом јер се њихови вентили не отварају и затварају сасвим исправно током рада. Постављање компоненти као што су заглушивачи даље од блока мотора и осигурање да цеви нису сувише уски помаже да се контролни притисак не губи без оних предности за чишћење које смо раније говорили.
Каталитни конвертори данас управљају стандардима емисије и перформансом мотора углавном кроз густину ћелија, која се мери у ћелијама по квадратном инчу (ЦПСИ). Када погледамо виши CPSI рейтинг између 600 и 900, ове јединице раде брже током хладног покретања, што помаже у смањењу почетних штетних емисија. Али и овде постоји компромис, јер овај повећани број ћелија ствара више контранатикова који може смањити око 3 до 5 посто врхунске коњске снаге. С друге стране, каталитички конвертори дизајнирани за бољи проток ваздуха обично имају вредности ЦПСИ-а у распону од 200 до 400. Ови модели мање ограничавају проток ваздуха, можда око 15-20 одсто побољшања, иако им је потребно дуже да достигну оперативну температуру. За возила у којима је перформанс најважнији, инжењери често користе материјале са нижим CPSI-ом у комбинацији са новијим технологијама премаза. Овај приступ помаже да се надокнаде спори времена за загревање без кршења прописа ЕПА, постижући деликатну равнотежу између одговорности према животној средини и динамике вожње.
| Тешкоћа ћелија (ЦПСИ) | Време за искључивање светлости | Утицај контранатица |
|---|---|---|
| 600–900 | Брже (≈45с) | Високи (712 кПа) |
| 200–400 | Повољније (≥ 90 година) | Ниска (35 кПа) |
Нова технологија за заглушиваче мења игру када је реч о смањењу буке мотора без поремећаја како функционише испадни систем. Узмите те перфориране цеви унутар резонатора - они су заправо постављени да одговарају одређеним брзинама мотора тако да могу да укину нежељене звуке кроз нешто што се зове деструктивна интерференција. То смањује ниво буке за око 8 до 12 децибела, али и даље одржава глатки ток издувних гасова. За оне велике В8 моторе који имају тенденцију да репете на нижим брзинама, у игру долазе посебне Хелмхолтз камери. Ове камере су прилично паметне у борби против тог досадног ниског дрона који већина људи мрзи. Начин на који ови заглушивачи раде укључује неке сложене унутрашње структуре које правилно управљају испадницима, осигуравајући да важни импулси притиска прођу кроз њих како би помогли у исправном чишћењу цилиндра. Тестирања су показала да ови системи добро остају у законским границама буке (око 95 дБ) док пуштају проток отпадног гаса од 98 до 99 посто у поређењу са правом конфигурацијом цеви. Шта то значи за возаче? Њихови аутомобили одржавају снажан пренос снаге чак и када су на поду, што је управо оно што ентузијасти за перформансе желе од својих возила.
Оптимални систем изгашања усаглашава регулаторне захтеве са перформансима путем стратешког спајања катализатора са ниским ограничењем и акустички подешаваних заглушивача.
EN