ایک ایگزاسٹ سسٹم سے زیادہ سے زیادہ فائدہ اُٹھانے کا مطلب ہے تین اہم عوامل کا توازن قائم کرنا جو اکثر ایک دوسرے کے خلاف کام کرتے ہیں۔ اچھی فلو کارکردگی کے لیے، ہمیں ہموار موڑ اور مناسب سائز کے پائپ استعمال کرکے بیک پریشر کو کم رکھنا ہوتا ہے۔ جب پائپ میں زیادہ رکاوٹ ہوتی ہے تو طاقت ہر اضافی پاؤنڈ فی اسکوائر انچ کے لیے تقریباً 3 سے 5 فیصد تک کم ہو جاتی ہے (یہ SAE کی 2022ء کی تحقیق سے حاصل کی گئی معلومات ہے)۔ پھر حرارت کا معاملہ ہے۔ ایگزاسٹ کا درجہ حرارت 1,200 ڈگری فارن ہائیٹ (تقریباً 650 سیلسیس) سے بھی زیادہ ہو سکتا ہے، اس لیے صنعت کاروں کو قریبی اجزاء کو نقصان سے بچانے کے لیے 409 سٹین لیس سٹیل جیسے مواد استعمال کرنے اور مناسب حرارتی ڈھالیں لگانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ جگہ بھی ایک بالکل الگ مسئلہ ہے۔ آج کل کی جدید گاڑیوں میں انجن کے کمرے بہت تنگ ہو گئے ہیں، جس کی وجہ سے کلیکٹرز کو ان کی مناسب جگہ پر لگانا اور مفلرز کو صحیح طریقے سے فٹ کرنا مشکل ہو گیا ہے۔ اور اگر کوئی شخص فورسڈ انڈکشن بھی چاہتا ہے؟ تو اس سے مسائل مزید بڑھ جاتے ہیں، کیونکہ اب انہیں ٹربائن ہاؤسنگز کو گاڑی کے کسی دوسرے حصے میں زمین سے بلندی (گراؤنڈ کلیئرنس) کو متاثر کیے بغیر ایکیویٹ کرنا ہوتا ہے۔
زیادہ تر کار ساز کمپنیاں بڑے پیمانے پر گاڑیاں بناتے وقت نویز اور وائبریشن کو بہتر طور پر کنٹرول کرنے کی وجہ سے کاسٹ آئرن کے مینی فولڈز استعمال کرتی ہیں۔ اس کے علاوہ، ان مینی فولڈز میں کیٹالیٹک کنورٹرز لگانے کے لیے پہلے سے ہی جگہیں موجود ہوتی ہیں اور یہ ہیڈرز کے مقابلے میں 40 سے 60 فیصد تک بچت کرتے ہیں۔ رنرز کی شکل ان کے نچلے RPMs پر ٹارک کو بڑھانے میں مدد دیتی ہے، جو عام سڑک پر گاڑی چلانے کے لیے بہت اہم ہوتا ہے۔ کارکردگی کے شوقین افراد اکثر ٹیوبولر ہیڈرز کو ترجیح دیتے ہیں۔ یہ ہیڈرز اپنی ٹیوبوں کے ذریعے ایک قسم کے ویکیوم اثر کو پیدا کرتے ہیں جو اگلی گیس کو تیزی سے باہر نکالنے میں مدد دیتے ہیں، جس کے نتیجے میں حالیہ مطالعات کے مطابق درمیانی رینج میں تقریباً 6 سے 8 فیصد زیادہ طاقت حاصل ہوتی ہے۔ لیکن اس کا ایک نقص یہ ہے کہ ہیڈرز سے زیادہ حرارت خارج ہوتی ہے، اس لیے اضافی کولنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان کی وجہ سے ایمیشن ٹیسٹنگ میں بھی دشواریاں پیدا ہو سکتی ہیں، جب تک کہ آکسیجن سینسرز کو بالکل صحیح جگہ پر نہ رکھا جائے۔ ان لوگوں کے لیے جو محدود بجٹ کے ساتھ کام کر رہے ہیں، شارٹی ہیڈرز بھی کچھ بہتریاں فراہم کر سکتے ہیں، بغیر انجن پر تمام چیزوں کے منسلک ہونے کے مقامات کو تبدیل کیے۔
یہ معلوم کرنے کے لیے کہ کس قسم کا اگلی گیس کا بہاؤ سب سے بہتر کام کرتا ہے، انجینئرز اس بات پر غور کرتے ہیں کہ انجن زیادہ سے زیادہ ٹارک بنانے کے دوران درحقیقت کتنی ہوا کو اندر کھینچتا ہے۔ اس حساب کے لیے انجن کی ڈسپلیسمنٹ (کیوبک انچ میں) کو اس کی ریولوشنز فی منٹ (RPM) سے ضرب دے کر، پھر تمام نتیجے کو 3,456 سے تقسیم کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد والیومیٹرک افیشنسی (حجمی کارکردگی) کے مطابق ایک ایڈجسٹمنٹ فیکٹر استعمال کیا جاتا ہے، جو عام طور پر بغیر فورسڈ انڈکشن والے انجنوں کے لیے 75% سے 85% کے درمیان ہوتا ہے۔ آئیے ایک عملی مثال لیتے ہیں: اگر ہمارے پاس ایک 350 کیوبک انچ کا انجن ہو جو 5,000 RPM پر چل رہا ہو اور اس کی کارکردگی تقریباً 80% ہو، تو اسے تقریباً 405 کیوبک فٹ فی منٹ کے بہاؤ کی ضرورت ہوگی۔ پائپ کے سائز کا بھی اس معاملے میں بہت زیادہ اثر پڑتا ہے۔ بہت چھوٹے پائپوں میں دباؤ بڑھ جاتا ہے کیونکہ گیسیں 350 فٹ فی سیکنڈ سے زیادہ رفتار حاصل کرنے کے بعد جلدی سے باہر نہیں نکل پاتیں۔ دوسری طرف، بہت بڑے پائپ استعمال کرنے سے رفتار 250 فٹ فی سیکنڈ سے نیچے گرنے کی صورت میں مفید اسکیونجنگ اثر (scavenging effect) کا کچھ حصہ ضائع ہو جاتا ہے۔ زیادہ تر مکینکس عام طور پر ان بہاؤ کی سطح کے لیے عام V8 سیٹ اپس کے لیے پائپ کا قطر 2.5 سے 3 انچ کے درمیان رکھنے کی سفارش کرتے ہیں تاکہ بہاؤ بالکل مناسب رہے۔
آواز کے نظاموں کی بات آئے تو، اس بات پر بہت فرق پڑتا ہے کہ ہم کس قسم کے انجن کی بات کر رہے ہیں۔ مثال کے طور پر ان بڑے قدرتی طور پر سانس لینے والے V8 انجنوں کو دیکھیں۔ انہیں اپنے بہت بڑے حجم والے سلنڈروں سے نکلنے والی آواز کو سنبھالنے کے لیے بہت بڑے پائپوں کی ضرورت ہوتی ہے، جن کا قطر تقریباً 3 سے 3.5 انچ ہوتا ہے۔ ایک اچھی مثال 6.2 لیٹر LS3 انجن ہے جو 6,500 RPM پر چلتا ہے اور جسے نظام کے ذریعے تقریباً 590 کیوبک فٹ فی منٹ کی ہوا کے بہاؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم ٹربو چارج شدہ چار سلنڈر انجنوں کے ساتھ معاملات بالکل مختلف طریقے سے کام کرتے ہیں۔ ان کا کام کرنے کا طریقہ درحقیقت بہت دلچسپ ہے — آواز پہلے ٹربو چارجر کو چلاتی ہے، اس کے بعد ہی وہ انجن سے باہر نکلتی ہے، اس لیے ٹربو کے بعد ہم بہت چھوٹے پائپوں کا استعمال کر سکتے ہیں، جن کا عام طور پر قطر 2.25 سے 2.75 انچ کے درمیان ہوتا ہے۔ یہ ممکن ہونے کی وجہ یہ ہے کہ خود ٹربو ایک قسم کا 'گلا گھونٹ' (بُٹلنیک) پیدا کرتا ہے، جس سے نظام کے باقی حصے سے گزرنے والی آواز کی مقدار کم ہو جاتی ہے۔ اسی پابندی کی وجہ سے، صنعت کار اسی طرح کی طاقت حاصل کرنے کے باوجود بہت زیادہ مدمج (کمپیکٹ) آواز کے نظام تیار کر سکتے ہیں، کیونکہ وہ عملی طور پر ٹربائن کے فوراً پہلے اُس جگہ پر زیادہ دباؤ برقرار رکھتے ہیں جہاں یہ کارکردگی کے لیے سب سے زیادہ اہم ہوتا ہے۔
اچھی اگلی گیس کی صفائی حاصل کرنا اس بات پر بہت زیادہ منحصر ہے کہ انجن کے عام طور پر جس ریوولوشن فی منٹ (rpm) کے حد تک کام کرنے کی توقع ہو، اُس کے لیے بنیادی ٹیوب کے ابعاد درست ہوں۔ قطر کا بہترین نقطہ اگلی گیس کی رفتار اور واپسی دباؤ کے درمیان توازن تلاش کرنے پر منحصر ہوتا ہے۔ چھوٹی ٹیوبیں رفتار کو نمایاں طور پر بڑھاتی ہیں، جو اس وقت مددگار ثابت ہوتی ہیں جب کم rpm پر صفائی کی سب سے زیادہ ضرورت ہوتی ہے، لیکن اگر ٹیوبیں بہت چھوٹی ہو جائیں تو واپسی دباؤ میں اضافہ ہو جاتا ہے۔ دوسری طرف، بڑی ٹیوبیں زیادہ rpm پر زیادہ ہوا کے بہاؤ کو قبول کرتی ہیں، لیکن کم رفتار کے عمل کی کارکردگی پر کچھ قربانی دینی پڑتی ہے۔ بنیادی ٹیوب کی لمبائی بھی اہم ہے، کیونکہ یہ یہ طے کرتی ہے کہ دباؤ کی لہریں کب پہنچیں گی۔ لمبی ٹیوبیں درحقیقت بہترین صفائی کے اثر کو کم ریوولوشن کی حد تک منتقل کر دیتی ہیں۔ زیادہ تر لوگ جو تقریباً 5,000 rpm کے ہدف کے لیے انجن کو ڈیزائن کرتے ہیں، انہیں 28 سے 32 انچ کی لمبائی کی ٹیوبیں بہت اچھی کارکردگی فراہم کرتی ہیں، کیونکہ یہ منفی دباؤ کی لہروں کو بالکل اس وقت پیدا کرتی ہیں جب اگلی گیس کے والوں کے کھلنے کا عمل شروع ہوتا ہے۔ یہ پورا نظام بر نولی کے اس قدیمی اصول پر کام کرتا ہے جسے انہوں نے سیالات کی تیز رفتار حرکت کے بارے میں دریافت کیا تھا، جس کے تحت تیزی سے حرکت کرتے ہوئے سیالات کم دباؤ کے علاقوں کو پیدا کرتے ہیں جو دوسری چیزوں کو اپنے ساتھ کھینچ لیتے ہیں۔ اس کے علاوہ حرارت کے انتظام کو بھی نظرانداز نہ کریں۔ ٹائٹینیم کے آواگن (wraps) استعمال کرنے سے ٹیوبیں اتنی گرم رہتی ہیں کہ دباؤ کی لہریں مضبوط رہیں اور جلدی غائب نہ ہو جائیں۔
جب مختلف اولیہ ٹیوب کے سائز پر غور کیا جاتا ہے، تو واضح کارکردگی کے فرق نمایاں ہوتے ہیں جن پر غور کرنا ضروری ہے۔ 2.0 لیٹر ٹربو انجن کے معاملے میں، ہم نے دیکھا کہ معیاری 2 انچ کے مقابلے میں 1.75 انچ کی اولیہ ٹیوبیں تقریباً 3,500 RPM کے اردگرد درمیانی رینج کے ٹارک میں 11 فیصد اضافہ فراہم کرتی ہیں۔ اس کی وجہ کیا ہے؟ نکاس گیس کی زیادہ تیز رفتار — تقریباً 312 فٹ فی سیکنڈ کے بجائے 265 فٹ فی سیکنڈ — جو والوز کے اوورلیپنگ کے دوران ختم شدہ گیسوں کو بہتر طریقے سے باہر نکالنے میں مدد دیتی ہے۔ تاہم، زیادہ RPM پر حالات تبدیل ہو جاتے ہیں۔ 5,800 RPM سے آگے جانے کے بعد، بڑی 2 انچ کی ٹیوبیں واقعی میں واپسی کے دباؤ (بیک پریشر) کو تقریباً 4 kPa تک کم کر دیتی ہیں، جس کے نتیجے میں زیادہ سے زیادہ طاقت میں تقریباً 5 فیصد اضافہ ہوتا ہے۔ اس لیے عام سڑک ڈرائیونگ کے لیے، جہاں فوری ردعمل سب سے اہم ہوتا ہے، تنگ اولیہ ٹیوبیں بہتر کارکردگی دیتی ہیں۔ تاہم، ٹریک کی گاڑیاں عام طور پر چوڑی ٹیوبنگ کے ساتھ بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہیں۔ ایک اور بات جسے انجینئرز کو ذہن میں رکھنا چاہیے: لمبائی کو ایڈجسٹ کرنا بھی اثر انداز ہوتا ہے۔ گزشتہ ماہ ہمارے ڈائنامومیٹر کے ٹیسٹ کے مطابق، ان 1.75 انچ کی ٹیوبوں کی لمبائی صرف تین انچ کم کرنے سے ٹارک کریو تقریباً 500 RPM تک اوپر کی طرف منتقل ہو گئی۔
بیک پریشر بنیادی طور پر اس بات کو ظاہر کرتا ہے کہ اگنیشن کمرے سے نکلنے کی کوشش کرتے وقت اگلست گیسز کو کتنا مقابلہ درپیش ہوتا ہے۔ بہت سے لوگ اگلست سسٹم کے بارے میں اس بات کو غلط سمجھتے ہیں۔ درحقیقت، بیک پریشر کو کم رکھنا انجن کے بہتر کام کرنے میں مدد دیتا ہے، کیونکہ اس سے گیسز جلدی سے باہر نکل جاتی ہیں، جس سے سلنڈرز کے اندر اسکیونجنگ اور والیومیٹرک کارکردگی دونوں میں بہتری آتی ہے۔ لیکن اگر رکاوٹ زیادہ ہو جائے، مثلاً 50 کلو واٹ سے کم طاقت والے انجنوں کے لیے تقریباً 40 کلو پاسکل سے زیادہ، تو صورتحال تیزی سے خراب ہونے لگتی ہے۔ طاقت تقریباً 2 فیصد سے 5 فیصد تک کم ہو جاتی ہے، ایندھن ضرورت سے زیادہ تیزی سے جلتا ہے، اور وہ گرم اگلست گیسیں مسلسل گرم ہوتی رہتی ہیں، جس سے اجزاء جلدی خراب ہو جاتے ہیں۔ ٹربو چارجڈ انجنز کو یہاں خاص طور پر مشکلات کا سامنا کرنا پڑتا ہے، کیونکہ زیادہ بیک پریشر کی وجہ سے ان کے ٹربائن کو مناسب طریقے سے گھومنے کے لیے زیادہ محنت کرنی پڑتی ہے۔ سوئس ورٹ پروگرام نے اس 40 کلو پاسکل کے معیار کو انجینئرز کے لیے ایک اہم نقطہ قرار دیا ہے، اور تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ چھوٹے انجنز اس مسئلے سے زیادہ متاثر ہوتے ہیں، کیونکہ ان کے والوز آپریشن کے دوران صحیح طریقے سے کھلتے اور بند نہیں ہوتے۔ موفرز جیسے اجزاء کو انجن بلاک سے دور رکھنا اور یقینی بنانا کہ پائپیں زیادہ تنگ نہ ہوں، بیک پریشر کو قابلِ انتظام رکھنے میں مدد دیتا ہے، بغیر اس اسکیونجنگ کے فائدے کو کھوئے جو ہم نے پہلے بات کی تھی۔
آج کل کیٹالیٹک کنورٹرز اپنے سیل کثافت کے ذریعے، جو سیل فی اسکوائر انچ (CPSI) میں ماپی جاتی ہے، زیادہ تر اخراجات کے معیارات اور انجن کی کارکردگی کو کنٹرول کرتے ہیں۔ جب ہم 600 سے 900 کے درمیان اعلیٰ CPSI ریٹنگز پر غور کرتے ہیں، تو یہ یونٹس سرد اسٹارٹ کے دوران تیزی سے کام کرنا شروع کر دیتے ہیں، جس سے ابتدائی نقصان دہ اخراجات میں کمی آتی ہے۔ تاہم، اس میں ایک مقابلہ بھی موجود ہے، کیونکہ اس بڑھی ہوئی سیل تعداد کی وجہ سے واپسی کا دباؤ (بیک پریشر) بڑھ جاتا ہے، جو اعلیٰ طاقت (پیک ہارس پاور) میں تقریباً 3 سے 5 فیصد کی کمی کر سکتا ہے۔ دوسری طرف، بہتر ہوا کے بہاؤ کے لیے ڈیزائن کردہ کیٹالیٹک کنورٹرز عام طور پر 200 سے 400 تک CPSI ویلیوز رکھتے ہیں۔ یہ ماڈل ہوا کے بہاؤ کو کم حد تک روکتے ہیں، جس سے شاید 15 سے 20 فیصد تک بہتری آتی ہے، حالانکہ انہیں کام کرنے کے لیے درجہ حرارت حاصل کرنے میں زیادہ وقت لگتا ہے۔ ان گاڑیوں کے لیے جہاں کارکردگی سب سے اہم ہوتی ہے، انجینئرز اکثر کم CPSI کے مواد کو جدید کوٹنگ ٹیکنالوجی کے ساتھ ملانے کا انتخاب کرتے ہیں۔ یہ طریقہ آہستہ گرم ہونے کے وقت کی تلافی کرنے میں مدد دیتا ہے، بغیر ای پی اے (EPA) کے قوانین کی خلاف ورزی کیے، جو ماحولیاتی ذمہ داری اور ڈرائیونگ ڈائنامکس کے درمیان ایک نازک توازن قائم کرتا ہے۔
| سلول کی کثافت (CPSI) | لائٹ-آف کا وقت | بیک پریشر کا اثر |
|---|---|---|
| 600–900 | تیز (تقریباً 45 سیکنڈ) | زیادہ (7–12 kPa) |
| 200–400 | سست (90 سیکنڈ یا اس سے زیادہ) | کم (3–5 kPa) |
نئی مفلر کی ٹیکنالوجی انجن کے شور کو کم کرنے کے معاملے میں کھیل بدل رہی ہے، بغیر اگزاسٹ سسٹم کے مناسب کام کرنے میں خلل ڈالے۔ جیسے کہ ریزونیٹرز کے اندر موجود سوراخ دار ٹیوبیں — واقعی انہیں خاص انجن کی رفتاروں کے مطابق ترتیب دیا گیا ہے تاکہ وہ ایک ایسی ظاہریات کے ذریعے ناخوشگوار آوازوں کو منسوخ کر سکیں جسے 'تخریبی تداخل' (destructive interference) کہا جاتا ہے۔ اس سے شور کی سطح میں تقریباً 8 سے 12 ڈیسی بل کی کمی آ جاتی ہے، لیکن اگزاسٹ کا بہاؤ ہموار طریقے سے جاری رہتا ہے۔ ان بڑے V8 انجنوں کے لیے جو کم رفتاروں پر گرجنا شروع کر دیتے ہیں، خاص ہیلم ہولٹز کیمرے (Helmholtz chambers) استعمال کیے جاتے ہیں۔ یہ کیمرے اس ناگوار کم فریکوئنسی کے گونجنے (low-end drone) کو دور کرنے میں بہت ذہین طریقے سے کام کرتے ہیں جسے زیادہ تر لوگ نفرت کا نشانہ سمجھتے ہیں۔ ان مفلرز کا کام کرنے کا طریقہ ان کی پیچیدہ داخلی ساختوں پر منحصر ہوتا ہے جو اگزاسٹ گیس کو بالکل درست طریقے سے ہدایت کرتی ہیں، تاکہ اہم دباؤ کے امپلسز سلنڈروں کو درست طریقے سے صاف کرنے میں مدد دے سکیں۔ تجربات سے ثابت ہوا ہے کہ یہ نظام قانونی شور کی حدود (تقریباً 95 ڈی بی) کے اندر ہی کام کرتا ہے، جبکہ اس کا اگزاسٹ بہاؤ سیدھی پائپ والے انتظام کے مقابلے میں تقریباً 98 سے 99 فیصد تک برقرار رہتا ہے۔ اس کا ڈرائیوروں کے لیے کیا مطلب ہے؟ ان کی گاڑیاں اپنی مضبوط طاقت کی فراہمی کو برقرار رکھتی ہیں، حتیٰ کہ جب بھی ایکسلریٹر کو مکمل دبایا جائے، جو کہ بالکل وہی ہے جو کارکردگی کے شوقین افراد اپنی گاڑیوں سے توقع رکھتے ہیں۔
بہترین اگزاسٹ سسٹم، کم مقاومت والے کیٹالسٹس اور آواز کے لحاظ سے ٹیونڈ مفلرز کو حکمت عملی کے ساتھ جوڑ کر، ضروریاتِ تنظیمی اور کارکردگی کو ہم آہنگ کرتا ہے۔
EN